光學(xué)顯微鏡相關(guān)問(wèn)題歸類(lèi)例析

湖北 祝遠(yuǎn)超

光學(xué)顯微鏡相關(guān)問(wèn)題歸類(lèi)例析

湖北 祝遠(yuǎn)超

顯微鏡是生物學(xué)實(shí)驗(yàn)中常用的一種儀器，其種類(lèi)很多，其中高中生物學(xué)實(shí)驗(yàn)中常用的是光學(xué)顯微鏡。因此，有關(guān)光學(xué)顯微鏡的試題在高考生物試卷中屢見(jiàn)不鮮。那么，高考常考的有關(guān)光學(xué)顯微鏡的試題有哪些類(lèi)型？又該如何解答呢？

1.光學(xué)顯微鏡成像的原理和特點(diǎn)

現(xiàn)代普通光學(xué)顯微鏡利用目鏡和物鏡兩組透鏡系統(tǒng)來(lái)放大成像，其原理如圖1：

圖1 光學(xué)顯微鏡成像原理

由圖1可知，普通光學(xué)顯微鏡呈放大倒立的虛像，即像的上下、左右顛倒，如將“b”字放在顯微鏡下觀察，則視野內(nèi)看到的是“q”。

例1：圖2為顯微鏡視野內(nèi)某生物體所處位置及運(yùn)動(dòng)路線，則此生物體的實(shí)際位置及運(yùn)動(dòng)路線應(yīng)為 （ ）

圖2

解析：由上可知答案為A。

點(diǎn)撥：解答此類(lèi)試題時(shí)，只需將圖片在平面上按順時(shí)針或逆時(shí)針?lè)较蛐D(zhuǎn)180°即可。

思維警示：像的上下、左右均與實(shí)物相反，但其圓周運(yùn)動(dòng)方向與實(shí)物相同。

針對(duì)性訓(xùn)練1：圖3為顯微鏡下黑藻細(xì)胞的細(xì)胞質(zhì)環(huán)流示意圖，視野中的葉綠體位于液泡的右方，細(xì)胞質(zhì)環(huán)流的方向?yàn)槟鏁r(shí)針，則實(shí)際上，黑藻細(xì)胞中葉綠體的位置和細(xì)胞質(zhì)環(huán)流的方向分別為 （ ）

圖3

A. 葉綠體位于液泡的右方，細(xì)胞質(zhì)環(huán)流的方向?yàn)轫槙r(shí)針

B. 葉綠體位于液泡的左方，細(xì)胞質(zhì)環(huán)流的方向?yàn)槟鏁r(shí)針

C. 葉綠體位于液泡的右方，細(xì)胞質(zhì)環(huán)流的方向?yàn)槟鏁r(shí)針

D. 葉綠體位于液泡的左方，細(xì)胞質(zhì)環(huán)流的方向?yàn)轫槙r(shí)針

參考答案：B。

2.光學(xué)顯微鏡放大倍數(shù)的相關(guān)問(wèn)題

2.1 光學(xué)顯微鏡放大倍數(shù)的含義

放大倍數(shù)是指眼睛看到的像的大小與對(duì)應(yīng)標(biāo)本大小的比值，且是長(zhǎng)度或?qū)挾龋ɑ蛑睆剑┑谋戎?，而不是面積或體積的比值。

例2：用顯微鏡觀察一個(gè)細(xì)小物體時(shí)，這個(gè)細(xì)小物體若被放大100倍，則這里“被放大100倍”是指細(xì)小物體的 （ ）

A. 表面積 B. 體積

C. 長(zhǎng)度或?qū)挾?D. 像的面積

參考答案：C。

2.2 光學(xué)顯微鏡放大倍數(shù)的計(jì)算方法

由圖1可知，顯微鏡的放大倍數(shù)=目鏡的放大倍數(shù)×物鏡的放大倍數(shù)。

例3：如果使用10倍的目鏡和10倍的物鏡在視野中央觀察到一個(gè)細(xì)胞，在只換40倍物鏡的情況下，該細(xì)胞比原先觀察到的細(xì)胞直徑放大了 （ ）

A. 4倍 B. 16倍

C. 100倍 D. 400倍

解析：換物鏡前后顯微鏡的放大倍數(shù)分別為10×10=100和40×10=400，故答案為A。

2.3 光學(xué)顯微鏡放大倍數(shù)與鏡頭長(zhǎng)度的關(guān)系

光學(xué)顯微鏡的目鏡無(wú)螺紋，其放大倍數(shù)與長(zhǎng)度成反比；物鏡有螺紋，其放大倍數(shù)與長(zhǎng)度成正比。而且物鏡的類(lèi)型較多，且特性各異，如表1：

表1 不同顯微鏡物鏡的特性比較[1]

由表1可知，物鏡的放大倍數(shù)越高，工作距離越近。

2.4 光學(xué)顯微鏡放大倍數(shù)與視野明暗、視野實(shí)際大小、細(xì)胞大小及細(xì)胞數(shù)目多少的關(guān)系

表2 顯微鏡的放大倍數(shù)與視野明暗、視野實(shí)際大小、細(xì)胞大小及細(xì)胞數(shù)目多少的關(guān)系

例4：顯微鏡鏡頭盒中有4個(gè)鏡頭：甲、乙鏡頭一端有螺紋，丙、丁皆無(wú)螺紋；甲鏡頭長(zhǎng)3厘米，乙鏡頭長(zhǎng)5厘米，丙鏡頭長(zhǎng)3厘米，丁鏡頭長(zhǎng)6厘米。請(qǐng)問(wèn)：使用上述鏡頭觀察某裝片，觀察清楚時(shí)物鏡與裝片之間距離最近的是________；在同樣光源條件下，視野中光線最暗的一組鏡頭是_______。

解析：由4個(gè)鏡頭的特點(diǎn)可知，甲、乙均為物鏡，且乙比甲的放大倍數(shù)高，工作距離也較近；丙、丁均為目鏡，且丙比丁的放大倍數(shù)高。在同樣光源條件下，顯微鏡的放大倍數(shù)越高，視野光線越暗。故答案為：乙，乙和丙。

針對(duì)性訓(xùn)練2：圖4中A、B、C、D為顯微鏡的4個(gè)鏡頭，E、F為物鏡與標(biāo)本間的距離。欲獲得最大放大倍數(shù)的效果，其正確的組合是 （ ）。

圖4

A. A、C、E B. B、D、F

C. B、C、E D. B、D、E

參考答案：C。

2.5 當(dāng)顯微鏡的放大倍數(shù)改變時(shí)，視野中細(xì)胞數(shù)目的變化規(guī)律

2.5.1 當(dāng)顯微鏡的放大倍數(shù)改變時(shí)，視野直徑線上細(xì)胞數(shù)目的變化規(guī)律

例5：當(dāng)顯微鏡的目鏡為10×、物鏡為10×?xí)r，在視野直徑線上看到一行相連的8個(gè)細(xì)胞。若目鏡不變，物鏡換成40×?xí)r，則在視野中可看到這行細(xì)胞中的 （ ）

A. 2個(gè) B. 4個(gè)

C. 16個(gè) D. 32個(gè)

解析：物鏡變換后，視野直徑的放大倍數(shù)是物鏡變換前的4倍，視野直徑的實(shí)際大小是原來(lái)的1/4，故物鏡變換后可看到視野直徑線上細(xì)胞的數(shù)目是8/4=2個(gè)。所以，答案為A。

針對(duì)性訓(xùn)練3：圖5為某學(xué)生在光學(xué)顯微鏡視野中看到的一行細(xì)胞，此時(shí)顯微鏡鏡頭的讀數(shù)是10×和10×，若將鏡頭換成10×和50×，則在視野中可看到這行細(xì)胞中的 （ ）

圖5

A. 1個(gè) B. 2個(gè)

C. 4個(gè) D. 50個(gè)

參考答案：B。

2.5.2 當(dāng)顯微鏡的放大倍數(shù)改變時(shí)，整個(gè)視野內(nèi)細(xì)胞數(shù)目的變化規(guī)律

例6：當(dāng)顯微鏡的目鏡為10×、物鏡為10×?xí)r，視野被相連的64個(gè)分生組織細(xì)胞所充滿(mǎn)。若目鏡不變，物鏡換成40×?xí)r，則在視野中可看到的分生組織細(xì)胞數(shù)為 （ ）

A. 2個(gè) B. 4個(gè)

C. 8個(gè) D. 16個(gè)

解析：物鏡變換后，視野直徑的放大倍數(shù)是物鏡變換前的4倍，由S=π（D/2）2（S為視野面積，D為視野直徑）可知，視野面積的放大倍數(shù)是物鏡變換前的16倍，視野內(nèi)看到的實(shí)際范圍是原來(lái)的1/16。故在視野中可看到的細(xì)胞數(shù)目為64/16=4個(gè)。所以，答案為B。

點(diǎn)撥：當(dāng)顯微鏡的放大倍數(shù)變?yōu)樵瓉?lái)的m倍時(shí)，視野直徑線上的細(xì)胞數(shù)目將變?yōu)樵瓉?lái)的1/m，整個(gè)視野內(nèi)的細(xì)胞數(shù)目將變?yōu)樵瓉?lái)的1/m2。

思維警示：上述結(jié)論成立的前提條件是視野直徑線上或整個(gè)視野內(nèi)的細(xì)胞要相連且均勻分布。

3.影響光學(xué)顯微鏡視野明暗的內(nèi)在因素

影響光學(xué)顯微鏡視野明暗的內(nèi)在因素主要有目鏡、物鏡、光圈和反光鏡，其中前3種因素對(duì)視野明暗的影響是均勻的，即整個(gè)視野亮度相同（要么都較亮，要么都較暗）。

例7：觀察玻片標(biāo)本時(shí)，若發(fā)現(xiàn)視野上方較暗，下方較亮，應(yīng)調(diào)節(jié) （ ）

A. 目鏡 B. 物鏡

C. 光圈 D. 反光鏡

解析：視野上方較暗，下方較亮，說(shuō)明該因素對(duì)視野明暗的影響不均勻，由上可知，答案為D。

例8：在光照明亮的教室里，用顯微鏡觀察植物細(xì)胞時(shí)，在顯微鏡視野中能夠清晰看到細(xì)胞壁，但看不清內(nèi)容物，為便于觀察此時(shí)應(yīng) （ ）

A. 改用凹面反光鏡、放大光圈

B. 改用凹面反光鏡、縮小光圈

C. 改用平面反光鏡、放大光圈

D. 改用平面反光鏡、縮小光圈

解析：由題意可知，看不清內(nèi)容物是因?yàn)橐曇疤恋木壒?，所以可改用平面反光鏡、縮小光圈使視野適當(dāng)變暗。故答案為D。

點(diǎn)撥：用顯微鏡觀察顏色較淺的材料時(shí)，應(yīng)將視野適當(dāng)調(diào)暗；反之則應(yīng)適當(dāng)調(diào)亮。

4.光學(xué)顯微鏡低倍鏡換高倍鏡的操作步驟

移動(dòng)玻片→轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)換器→調(diào)節(jié)光圈和反光鏡→轉(zhuǎn)動(dòng)細(xì)準(zhǔn)焦螺旋。

思維警示：（1）用顯微鏡觀察時(shí)，必須先在低倍鏡下找出標(biāo)本，并將其移到視野中央；（2）在低倍鏡下找標(biāo)本的過(guò)程中先調(diào)節(jié)粗準(zhǔn)焦螺旋，后調(diào)節(jié)細(xì)準(zhǔn)焦螺旋使標(biāo)本清晰。一旦換用高倍物鏡，就只能調(diào)節(jié)細(xì)準(zhǔn)焦螺旋；（3）移動(dòng)玻片時(shí)應(yīng)遵循“同向原則”，即標(biāo)本在低倍鏡視野中的哪個(gè)方向，玻片就應(yīng)向哪個(gè)方向移動(dòng)（因像與玻片的移動(dòng)方向相反）。如，欲將位于低倍鏡視野右下方的標(biāo)本移到視野中央，則玻片應(yīng)向右下方移動(dòng)，而不是向相反方向——左上方移動(dòng)。

例9：下面是用顯微鏡觀察時(shí)的幾個(gè)操作步驟，要把顯微鏡視野下的標(biāo)本從圖6中的A轉(zhuǎn)為B，其正確的操作步驟是 （ ）

圖6

①移動(dòng)玻片標(biāo)本 ②調(diào)節(jié)光圈和反光鏡 ③轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)換器 ④轉(zhuǎn)動(dòng)細(xì)準(zhǔn)焦螺旋 ⑤轉(zhuǎn)動(dòng)粗準(zhǔn)焦螺旋

A. ①③②④ B. ②③④⑤

C. ④③①⑤ D. ③②⑤④

解析：題意是要將低倍鏡換成高倍鏡，故答案為A。

針對(duì)性訓(xùn)練4：圖7是用顯微鏡觀察植物細(xì)胞的葉綠體和細(xì)胞質(zhì)流動(dòng)實(shí)驗(yàn)中的兩個(gè)視野，要把視野中的像從甲圖轉(zhuǎn)為乙圖，下列操作步驟中必須要做的是 （ ）

圖7

①轉(zhuǎn)動(dòng)粗準(zhǔn)焦螺旋 ②重新對(duì)光 ③移動(dòng)裝片 ④換另一個(gè)裝片 ⑤轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)換器

A. ③② B. ④②

C. ①⑤ D. ③⑤

參考答案：D。

例10：用顯微鏡鏡檢人血涂片時(shí)，發(fā)現(xiàn)視野內(nèi)有一清晰的淋巴細(xì)胞如圖8。為進(jìn)一步放大該細(xì)胞，首先應(yīng)將其移至視野正中央，則裝片的移動(dòng)方向應(yīng)是 （ ）

圖8

A. 向右上方 B. 向左上方

C. 向右下方 D. 向左下方

解析：圖8中淋巴細(xì)胞位于視野的右上方，由上述“同向原則”可知，答案為A。

5.光學(xué)顯微鏡視野中污點(diǎn)位置的判斷方法

例11：某同學(xué)用顯微鏡觀察玻片標(biāo)本時(shí)，發(fā)現(xiàn)視野中有污物存在，移動(dòng)玻片時(shí)污物不動(dòng)；換上高倍物鏡，污物仍存在。那么污物在 （ ）。

A. 玻片上 B. 物鏡上

C. 目鏡上 D. 反光鏡上

解析：移動(dòng)玻片時(shí)污物不動(dòng)，說(shuō)明污物不在玻片上；換上高倍物鏡后污物仍存在，說(shuō)明污物不在物鏡上，則其只能在目鏡上，故答案為C。

點(diǎn)撥：此類(lèi)試題的解題方法為：若玻片移，污點(diǎn)移，則污點(diǎn)在玻片上；若物鏡換，污點(diǎn)移，則污點(diǎn)在物鏡上；若目鏡轉(zhuǎn)，污點(diǎn)移，則污點(diǎn)在目鏡上。

思維警示：顯微鏡視野中的污點(diǎn)不可能在反光鏡上。因?yàn)榉垂忡R不在觀察者眼睛與載物臺(tái)之間，且它是用來(lái)采光的，其上異物不會(huì)出現(xiàn)在視野中。

針對(duì)性訓(xùn)練5：顯微鏡的視野中央出現(xiàn)一污點(diǎn)，移動(dòng)裝片和目鏡，污點(diǎn)均不動(dòng)，則污點(diǎn)可能在 （ ）

A. 裝片上 B. 反光鏡上

C. 目鏡上 D. 物鏡上

參考答案：D。

總之，高考常考的有關(guān)普通光學(xué)顯微鏡的題型較多，如普通光學(xué)顯微鏡的成像特點(diǎn)及放大倍數(shù)問(wèn)題、低倍鏡換高倍鏡的操作步驟和視野中污點(diǎn)位置的判斷等。只有對(duì)這些問(wèn)題深入理解并掌握相應(yīng)試題的解題方法，方可立于不敗之地。

（作者單位：湖北省天門(mén)市岳口高級(jí)中學(xué)）