جدول المحتويات
إذا كنت تريد عرض عينات الدم أو العينات الحية أو أي شيء أكبر من فوتونات الضوء ، ستبلي أفضل ما لديك باستخدام المجهر الضوئي. وبالمثل ، إذا كنت تريد تحريكه في أي وقت ، فإن المجهر الضوئي هو الخيار الأفضل. ستقضي أيضًا وقتًا أقل في تحضير العينات ولن تحتاج إلى مثل هذه المعدات الباهظة الثمن والمتخصصة.
ولكن إذا كنت تشاهد أصغر العينات للأغراض الطبية والعلمية ، فقد تحتاج إلى التكبير المذهل الذي لا يُصدق إلا يمكن أن يوفرها المجهر الإلكتروني. يمكنهم عرض عينات صغيرة بحجم بضعة نانومترات فقط ، لذا فهي مثالية لفحص البكتيريا والبروتينات والعينات الأخرى الصغيرة جدًا. لكن يمكنهم فقط عرض العينات الميتة وهم يحتاجون إلى الكثير من المعدات المتخصصة للعمل بشكل صحيح لأن الشرائح يجب أن تكون في فراغ.
- انظر أيضًا: SkyLight Scope: مهايئ الهاتف الخلوي المجهر الذي لم يعد موجودًا
صورة مميزة: (L) Herney Gómez، Pixabay
عندما تحتاج إلى رؤية أصغر الأهداف بتفصيل كبير ، فإنك تلجأ إلى المجهر. لكن هناك أنواعًا متعددة من المجاهر وكل منها مناسب لأغراض المشاهدة المختلفة. الفئتان الرئيسيتان اللتان يجب مراعاتهما هما المجاهر الضوئية والمجاهر الإلكترونية. على الرغم من أن كلاهما يجعل من الممكن رؤية الموضوعات المجهرية ، إلا أنهما يفعلان ذلك بطرق مختلفة تمامًا.
دعنا نلقي نظرة فاحصة على كل من هذه الأدوات القوية ونرى الفرق بينهما. ثم يمكننا مناقشة متى يكون كل واحد هو الأداة الأكثر قابلية للتطبيق للوظيفة.
لمحة سريعة:
كيف يعمل المجهر الضوئي؟
كما يوحي الاسم ، تستخدم المجاهر الضوئية الضوء للرؤية. سيمر الضوء من خلال الكائن الذي تشاهده وستقوم العدسة بتكبيره إلى حجم أكبر بكثير بحيث يمكنك رؤية موضوعك الصغير بوضوح بتفاصيل رائعة.
إذا عدت إلى دروس العلوم في المدرسة الثانوية ، المجاهر التي استخدمتها كانت كلها مجاهر ضوئية. تشمل المجاهر الضوئية ، التي تسمى أيضًا المجاهر الضوئية ، مجموعة متنوعة من المجاهر المختلفة ، بما في ذلك المجهر المركب الشائع الاستخدام ومجهر الاستريو الأفضل لعرض الموضوعات الأكبر قليلاً.
لأن المجاهر الضوئية استخدم الضوء فقط لعرض موضوعك ، ويمكن استخدامها مع العينات الميتة أو الحية. لن يتسببوا في إتلاف العينة أو قتلها. هذا يجعلهممثالية لفحص الخلايا الحية والبكتيريا والكائنات الحية الأخرى.
تعد الشرائح أيضًا أسرع بكثير في التحضير لمجهر ضوئي ، وعادة ما تستغرق بضع دقائق فقط إلى بضع ساعات كحد أقصى.
نظرة عامة على المجهر الضوئي
التطبيقات
ستجد المجاهر الضوئية المستخدمة في مجموعة متنوعة من الهوايات والمهن والمجالات. يتم توظيفهم بشكل شائع في المجال الطبي لعرض عينات الدم والخلايا والمزيد. من الواضح أنها تُستخدم بشكل شائع في العديد من المجالات العلمية المختلفة لمجموعة متنوعة من الدراسات المجهرية.
يستخدم الأطفال والهواة المجاهر الضوئية لفحص كل شيء من الصخور إلى الحشرات إلى الخلايا الحية. يستخدمها علماء النبات لفحص البنية الداخلية للنباتات. يستخدمها محققو مسرح الجريمة للمساعدة في القبض على المجرمين! كما ترى ، فإن استخدامات المجهر الضوئي عديدة ومتنوعة.
عرض
يمكن أن تتمتع المجاهر الضوئية بمستويات تكبير مذهلة تصل إلى 1000x. هذا تكبير كافٍ للسماح لك بمشاهدة الخلايا تتكاثر أو تفحص الصفائح الدموية في دمك.
على الجانب الأصغر من الطيف ، المجاهر المجسمة ، وهي نوع آخر من المجاهر الضوئية ، لها مستويات تكبير تبلغ 60x-70x تقريبًا. لعرض عينات أكبر.
لكن المجاهر الضوئية محدودة بالطريقة التي تعمل بها. نظرًا لأنهم يعتمدون على الضوء للمرور عبر الموضوع ، فإنهم يتراجعون بسبب حجمجزيئات الضوء. بينما قد تعتقد أن جزيئات الضوء صغيرة ، فهي ليست صغيرة مثل بعض الأشياء التي يرغب العلماء في مشاهدتها.
يبلغ حجم فوتون الضوء حوالي 400-700 نانومتر. بالمقارنة مع شعرة الإنسان ، التي يتراوح حجمها بين 50000 و 100000 نانومتر ، يبدو فوتون من الضوء ضئيلًا. ولكن بالمقارنة مع بروتين 10 نانومتر ، يبدو الفوتون الضوئي الآن ضخمًا.
يجب أن تكون فوتونات الضوء قادرة على المرور عبر الموضوع لتتمكن من مشاهدته ، لذلك لا يمكن رؤية الموضوعات الأصغر من فوتونات الضوء من خلال مجهر ضوئي. هذا يعني أنه يتم ترك أصغر العينات للمجاهر الإلكترونية.
قابلية النقل
إذا عدت إلى صف العلوم بالمدرسة الثانوية مرة أخرى ، فقد تتذكر انتقاء المجهر الخاص بك من عربة وإعادتها إلى مكتبك. هذا لأن المجاهر الضوئية صغيرة ومضغوطة.
يمكن أن تكون بعض النماذج المتطورة ذات أعلى نسبة تكبير قوية بعض الشيء ، ولكن هذه الأدوات يمكن تحريكها بشكل عام بواسطة شخص واحد.
السعر
على الرغم من أن بعض المجاهر الضوئية المتطورة يمكن أن تكلف ما يزيد عن 1000 دولار ، إلا أن هناك العديد من الخيارات عالية الجودة المتاحة بسعر أقل بكثير. يمكنك بسهولة العثور على مجهر ضوئي لائق بأقل من 100 دولار.
أنظر أيضا: Orion vs Celestron Telescopes: أيهما أفضل؟بالنسبة لمجهر ضوئي بجودة احترافية ، يمكنك توقع إنفاق 200 دولار - 400 دولار. لقد أصبحوا أغلى من هذا ، ولكن هناك الكثير المتاح في هذا النطاق السعريتقدم ميزات ووظائف لا تصدق.
إيجابيات وأمبير. سلبيات المجاهر الضوئية
الإيجابيات- بأسعار معقولة للهواة والمحترفين على حد سواء
- صغيرة بما يكفي لتحريك شخص واحد
- يسمح لك برؤية الأشياء الصغيرة جدًا بحيث لا يمكن عرضها بالعين البشرية
- يمكن عرض العينات الحية
- يصل إلى أعلى عند تكبير 1،000x
- لا يمكن عرض أي شيء أصغر من 700 نانومتر
كيف يعمل المجهر الإلكتروني؟
بينما يمرر مجهر ضوئي فوتونات ضوئية عبر عينة للسماح لك بمشاهدتها من خلال العدسات ، يمرر مجهر إلكتروني الإلكترونات عبر العينة. هذا هو المكان الذي يتدخل فيه الطيف الكهرومغناطيسي. تعمل المجاهر الإلكترونية في نهاية الطيف من الأشعة فوق البنفسجية إلى أشعة جاما.
لفهم هذا المفهوم بشكل أفضل ، انظر الرسم البياني التالي:
في الضوء المجهر ، تلك الفوتونات التي تمر عبر العينات تستمر مباشرة عبر العدسات إلى عينك. لكن في المجهر الإلكتروني ، تستمر الإلكترونات التي تمر عبر العينة بالمرور عبر سلسلة من المغناطيسات الكهربائية. تنحني المغانط الكهربائية وتنكسر شعاع الإلكترون ، وتكبر بنفس طريقة العدسة الضوئية لمجهر ضوئي. لكن المجهر الإلكتروني أقوى بعدة مرات ، حيث يوفر مستويات تكبير تصل إلى2،000،000.
لكن هذه الإلكترونات لا تصل إلى عينك أبدًا. بدلاً من ذلك ، يتم عرض الصورة على شاشة لكي تشاهدها.
المشكلة هي أن أشعة الإلكترون - الأشعة السينية وأسوأ من ذلك - التي تمر عبر العينة مدمرة للغاية. لهذا السبب لا يمكن استخدام المجاهر الإلكترونية إلا مع العينات الميتة. بالإضافة إلى ذلك ، يجب تحضير العينة بعناية في عملية تستغرق عدة أيام ويجب مشاهدتها في فراغ لأن الإلكترونات لا تسافر بعيدًا في الهواء.
أعجبني المجاهر الضوئية ، هناك عدة أنواع مختلفة من المجاهر الإلكترونية. الأنواع الثلاثة الرئيسية هي مجاهر الإرسال الإلكتروني (TEM) ، ومجاهر المسح الإلكتروني (SEM) ، ومجاهر القوة الذرية (AFM).
- انظر أيضًا: الإرسال (TEM) مقابل المسح (SEM) المجاهر الإلكترونية: ما هو الفرق؟
نظرة عامة على المجهر الإلكتروني
التطبيقات
تستخدم المجاهر الإلكترونية كلما دعت الحاجة لرؤية أصغر العينات بتفصيل كبير. نحن نتحدث عن عينات صغيرة مثل النانومتر لأن حجمها يقارب حجم الإلكترون.
إذا كنت ترغب في مشاهدة البكتيريا أو البروتينات الصغيرة ، فسيتعين عليك عمومًا استخدام مجهر إلكتروني.
توفر المجاهر الإلكترونية أيضًا صورة ثلاثية الأبعاد ، لذلك في أي وقت تحتاج فيه إلى رؤية بنية شيء مجهري ، من المحتمل أن تستخدم مجهرًا إلكترونيًا.
يتم استخدامها لفحوصات الخزعة ،فحص المعادن وخلايا البلورات وحتى وظائف مراقبة الجودة.
عرض
المجاهر الإلكترونية قوية بشكل لا يصدق. إنهم يكبرون موضوعك بمقدار 100000 مرة ، ولكن هذه فقط البداية. سيصل معظمهم إلى مستويات تكبير تبلغ 1،000،000x. حتى أن البعض سيدير مستويات تكبير 2،000،000x.
علاوة على ذلك ، توفر المجاهر الإلكترونية عرضًا ثلاثي الأبعاد لعينتك ، مما يسمح لك برؤية بنية الخلايا بطريقة أكثر اكتمالاً مما تستطيع باستخدام المجهر الضوئي.
رصيد الصورة: pxhere.com
ولكن هناك مشكلة. توفر المجاهر الإلكترونية صورًا بالأبيض والأسود فقط مقارنة بتمثيلات الألوان الكاملة التي تحصل عليها باستخدام المجهر الضوئي. يهتم تحسين الكمبيوتر بالباقي. خلاصة القول: إذا كنت تشاهد أي شيء أصغر من 700 نانومتر ، فإن المجهر الإلكتروني هو خيارك الوحيد حقًا.
قابلية النقل
المجاهر الإلكترونية هي قطع كبيرة ضخمة معدات. بمجرد وصولهم إلى مكان معين ، سترغب في تركهم هناك ما لم يكن ذلك ضروريًا للغاية لنقلهم. إنها كبيرة جدًا لدرجة أن الشركات المتخصصة موجودة فقط لتحريك المجهر الإلكتروني الخاص بك.
المنضدة SEMs هي بحجم غسالة أطباق صغيرة ولكن SEMs بالحجم الكامل بحجم الثلاجة. TEM عبارة عن صندوق كبير يبلغ عرضه مترين وارتفاعه خمسة أمتار. يحتاجون أيضًا إلى مجموعة من الأدوات الأخرى للوظيفة المناسبةبما في ذلك معدات التفريغ للشريحة وأكثر.
السعر
هنا تكون الاختلافات بين المجاهر الضوئية والمجاهر الإلكترونية شديدة. في حين أن المجاهر الضوئية تقع ضمن ميزانية معظم المحترفين والهواة ، إلا أن قلة قليلة من الناس تستطيع تحمل تكلفة المجهر الإلكتروني. يتم شراؤها بشكل عام من قبل شركات ضخمة بأموال ضخمة لسحبها منها.
بالنسبة إلى مجهر إلكتروني متطور مع جميع الملحقات والمعدات اللازمة ، سيكلف ما يقرب من مليون دولار. حتى بالنسبة للميكروسكوب الإلكتروني المستخدم الذي مضى عليه عدة سنوات مع وجود الكثير من الاستخدامات تحت حزامه ، ستظل تدفع أكثر من خمسة أرقام. الجهاز المملوك مسبقًا ولكن عالي الجودة والذي لم يعد قديمًا جدًا سيظل قادرًا على تشغيل ما بين 150 ألف دولار و 500 ألف دولار.
الايجابيات & amp؛ سلبيات المجاهر الإلكترونية
الإيجابيات- يكبر حتى 2،000،000x
- يوفر صورة ثلاثية الأبعاد
- إنها الأداة الوحيدة لعرض العينات الأصغر من 700 نانومتر
- من ميزانيات معظم الأشخاص
- كبير جدًا ويصعب تحريكه
- يمكن العمل فقط مع العينات الميتة
- يوفر فقط صورة بالأبيض والأسود
فهم المجاهر والطاقة وأمبير. حجم الأشياء
الضوء المجاهر الضوئية لها أقصى تكبير 1000x. إذا ادعى المجهر أن لديه تكبير 2000x ،سيكون كل شيء يزيد عن 1000 مرة ضبابيًا وغير قابل للاستخدام ؛ تكبير فارغ.
تقتصر هذه المجاهر على تكبير 1000 مرة لأنها تعتمد على الضوء ، لذا فهي مقيدة بطول الموجة.
ولكن ليست كل المجاهر الضوئية لها تكبير 1000 مرة. بعضها مخصص لعرض أهداف أكبر حيث يكون هذا التكبير أكثر من اللازم. مجاهر الاستريو هي نوع من المجاهر الضوئية بتكبير 60x-70x وهو مثالي لعرض الصخور والحشرات والمزيد.
نظرًا لأن فوتونات الضوء يجب أن تمر عبر موضوعك في مجهر ضوئي ، يجب أن يكون هدفك أكبر من فوتون خفيف لتتمكن من مشاهدته. هذا يعني أن 700 نانومتر هي حول أصغر موضوع يمكنك مشاهدته باستخدام مجهر ضوئي.
الإلكترونتقدم المجاهر الإلكترونية مستويات لا تصدق من التكبير. في النهاية القصوى ، يمكن للبعض إدارة تكبير 2،000،000x ، على الرغم من أن معظمها يصل إلى 1،000،000x. يمكن للبعض حتى إنتاج صورة ثلاثية الأبعاد.
نظرًا لأن الإلكترونات لا تزيد عن نانومتر واحد ، يمكنك مشاهدة موضوعات صغيرة بحجم بضعة نانومترات بالمجهر الإلكتروني. إنها الخيار الوحيد لمثل هذا العرض المجهري نظرًا لأن المجاهر الضوئية لا يمكنها عرض الأهداف التي يقل حجمها عن 700 نانومتر.
النظر في العينة الخاصة بك
في بعض الأحيان ، ستقتصر على نوع معين من المجهر بواسطة العينة الخاصة بك. لأن الإلكترونات مرت عبر العينةفي المجهر الإلكتروني يمكن أن يكون مدمرًا للغاية ، ولا تعمل العملية إلا مع العينات الميتة. هذا يعني أن المجاهر الضوئية هي الخيار الوحيد للعينات الحية.
من ناحية أخرى ، إذا كانت عينتك أصغر من فوتون ضوئي ، حوالي 700 نانومتر ، فلن تتمكن من مشاهدتها باستخدام مجهر ضوئي. في هذه الحالة ، ستحتاج إلى الإلكترونات الصغيرة من المجهر الإلكتروني ، والتي يمكنها المرور عبر موضوعك الصغير.
أنظر أيضا: أفضل 5 مشاهد غلوك 19 (مشاهد ليلية ومضغوطة)
Image Credit: Pixabay
إذا كنت بحاجة إلى رؤية 3 صورة ذات أبعاد مثل دراسة بنية خلايا البلورة ، ستحتاج إلى مجهر إلكتروني. ولكن إذا كنت تدرس شيئًا ما وتحتاج إلى رؤية الألوان ، فستحتاج إلى مجهر ضوئي نظرًا لأن المجاهر الإلكترونية لا تعرض إلا بالأبيض والأسود.
السعر
السعر بالنسبة للعديد من الأشخاص سيكون العامل الحاسم. نظرًا لأن المجاهر الضوئية ميسورة التكلفة لكل من الهواة والمحترفين ، فستكون الخيار الواضح لمعظم الناس.
المجاهر الإلكترونية ، من ناحية أخرى ، ستكلفك ستة أرقام أو أكثر عند الطرف الأدنى من الطيف. ، إلا إذا كنت تريد شيئًا قديمًا ومهالك. يمكن أن تكلف هذه الأدوات ما يقرب من 1،000،000 دولار عندما تكون جديدة ، لذلك فهي ليست مجدية لمعظم الأشخاص أو الشركات.
المجهر الضوئي مقابل المجهر الإلكتروني - أيهما مناسب لك؟
إذن ، أي من هذه الأدوات القوية هو الاختيار الصحيح لاحتياجاتك؟ إلا إذا