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显微镜下的微观世界:发现肉眼看不到的美

来源:蝌蚪五线谱2023-08-30 18:00

  下过雨后,你或许会注意到叶子表面的微小水滴或微生物。但是,如果能借助显微镜,你将进入一个全新的世界,发现那些微不足道的水滴中有着独特的宇宙,充满了生命和秘密。

  有人用显微镜观察蝴蝶的鳞片,也有人拿来去观察果蝇,去观察不同情绪下的泪水、去观察每朵雪花的形状、去观察萝卜皮,还有人把头发放大一万倍,放到电子显微镜下拍……

  显微镜下的珊瑚绒睡衣,图源网络

  今天就带大家走近显微镜的世界,发现那些我们在日常生活中看不到的微小而美丽的景象。

  一、显微镜摄影是如何实现的?

  提起显微镜,大家应该都用过,那就是在中学用显微镜观察洋葱切片。

  显微镜是16世纪末由荷兰人发明的,詹森父子把两片玻璃凸片叠起来看教堂的高塔,发现上面的大公鸡雕塑比原来大了好几倍。而真正实现显微镜应用价值的是另一位荷兰人列文虎克,他用自制的显微镜,成为第一位发现微生物的人。

  那么显微镜又是如何摄影的呢?

  有两种方式。第一种是目镜后摄影,先在显微镜中看到清晰的画面,然后将相机镜头对准显微镜目镜,用自动模式,自动对焦拍摄即可。 第二种是直接将相机的镜头拆除,显微镜的目镜取下,然后通过一个简单的装置将相机和显微镜连接在一起。

  因为显微镜需要将物体放大到较大的倍数,焦距较长,所以导致拍摄出来的东西景深很浅。景深指的是指的是在一张照片中能够保持清晰焦点的范围,决定了照片中前景、中景和背景中哪些部分能够保持清晰,哪些部分会逐渐变得模糊。想利用显微镜把物体前后拍清楚, 需要使用电控装置,拍摄几十甚至上千张对焦在不同平面的照片。后期再通过软件,将清晰的部分合成一张全景深图片。

  二、显微镜捕捉到的微观之美

  1、动物类

  马达加斯加巨型日壁虎胚胎的手,这只手长约3毫米,采集时间超过两天,数据约200G。拍摄者用青色突出了壁虎的神经,而骨骼、肌腱、韧带、皮肤和血细胞则被染成一系列较暖的颜色,当你把它放大到某个区域时,就会揭示出细胞水平上的结构是如何组织的。该作品获得了2022年尼康“小世界摄影大赛”的冠军。

  拍摄者GRIGORII TIMIN AND MICHEL MILINKOVITCH和成年马达加斯加巨型日壁虎的合影

  虾尾的羽毛状纹理,这些细长的结构通过扭动和摆动,产生推进力,使虾能够迅速游动,逃避捕食者或捕食猎物。拍摄者:Caren Alpert

  2、植物类

  为了测量花粉管的长度,拍摄者拍摄了这张荧光显微镜照片,照片中花粉管穿过拟南芥的雌蕊生长。

  拍摄者Jan Martinek分享了显微镜摄影的魅力:即使在看似平淡的物体和标本中,显微镜摄影也能揭示另一个层次的复杂性和美丽。

  拟南芥,普通人可能没听过,但是在植物科研界,它确实非常常见,被广泛应用于植物遗传学、细胞生物学、分子生物学等研究,关于植物的各类研究最先大都是从它身上展开的。2022年,拟南芥搭乘神舟十五号进入太空,并在空间站成功经历了开花结实。

  拟南芥 图源:百度百科

  “南方活橡树叶上的毛状体(白色附属物)和气孔(紫色毛孔)”

  拍摄者 Jason Kirk使用了60倍的放大倍数,并且堆叠了200多个不同的图像,以深入查看橡树叶内的构造。该图像显示了三种不同的结构:气孔(紫色)、毛状体(白色)和叶脉(蓝色)。一片简单的橡树叶却包含了不寻常的美和复杂性。

  南方活橡树,美国得克萨斯州一种常见的树 图源:维基百科

  3、医学类

  黄河之水 2020 拍摄对象:未脱钙骨及纤维组织磨片。拍摄者:李铁军 北京大学口腔医学院副院长 口腔病理学教授

  未脱钙骨及纤维组织磨片通常来自于人体的骨骼组织。这种磨片通常在医学和生物学研究中使用,以便研究骨骼的组织结构、形态学,或者进行病理学研究。

  骨骼、肌肉、血管、神经、牙齿,在显微镜下,也能衍化成无垠宇宙、辽阔荒原和神秘湖泊......

  褪黑素晶体

  褪黑激素是大脑产生的一种激素,可以帮助入睡。它通常也以药丸的形式服用,为身体提供额外的休息动力。该图来源于显微镜摄影合集《科学是美的》,作者科林·索尔特 (Colin Salter) ,该书以艺术的眼光展示了细胞、微生物等。

  4、其他

  也有拍摄者把显微镜对准了日常生活中的事物,比如咖啡渣、胶片、雪花、食盐等,下面是Mikkers用显微镜捕捉到的不同情形下的眼泪:

  打哈欠时得到的眼泪,就像是随意躺在地上的藤蔓

  开心流下的泪水,仿佛一场美丽的雪景

  拍摄者Mikkers首先使用微量移液管放到眼睛附近,收集流下的眼泪。然后将收集好的眼泪滴到显微镜载玻片上。之后等待一段时间让眼泪中的结晶沉淀,最后眼泪的真面目才能够被拍摄出来。

  Mikkers使用了很多让人流眼泪的方法,来证明眼泪的差异性。眼泪共有三个基本类型,基本眼泪,反射性眼泪和情感性眼泪。而不同类型的眼泪,它们的分子构成都会存在些许的差异。比如反射性眼泪主要是因为外来颗粒刺激眼睛流出的眼泪,比如洋葱,催泪瓦斯和胡椒喷雾等东西,这些眼泪主要是为了洗去这些与眼睛接触的刺激物。

  三、普通人能显微镜摄影吗?

  看完上面专业人士用显微镜捕捉到的画面,相信你一定也有用显微镜观察物体的冲动,那么普通人可以显微镜摄影吗?

  答案是:可以。

  简单版:

  买个具有显微镜摄影功能的手机,可以选择放大倍数,比如20倍、40倍、60倍等,显微镜摄影就像日常拍照一样简单,枕头、沙发、快递盒,都可以成为显微镜下观察的对象。

  进阶版:

  首先购入一台显微镜,便宜一些的在网上几百元就能搞定。

  准备好待观察的样本。样本通常会被固定、染色或标记,以增强对细节的可见性。

  调整显微镜参数,包括放大倍数、对焦、亮度、对比度等,确保显微镜处于最佳状态以获取清晰的图像。

  摄影设备连接:连接相机到显微镜。

  对焦:需要微调焦点,将样本聚焦到最清晰的状态。

  曝光设置:根据光源强度和样本特性,设置适当的曝光时间和光圈大小,确保图像的亮度和对比度适中。

  取景和记录:使用摄像机或计算机软件捕捉图像。通常会拍摄多个不同焦点或不同区域的图像,然后后期合成一个清晰的图像。

  后期处理:对图像进行颜色校正、对比度调整、去噪等处理。

  你是否也想用显微镜观察世界呢?你想用显微镜观察什么?欢迎在评论区留言讨论~

  参考文献:

  1.https://www.olympus-lifescience.com/en/discovery/beauty-of-the-microversemeet-the-ioty-2021-global-winner/

  2.https://ournarratives.net/the-beauty-and-vitality-of-nature-as-seen-through-jason-kirks-microscope-chinese/

  3.https://www.kepuchina.cn/wiki/faq/201911/t20191107_1147347.shtml

  4.https://mp.weixin.qq.com/s/X1-bIB1rEKfIUZ02Rkw4mw

  5.https://www.tsinghua.org.cn/__local/1/0A/C5/0DED0FD932149490CE3885F4BEA_5E8F940D_19DB098.pdf

  整理:党敏

[ 责编:蔡琳 ]
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