光學顯微鏡相關問題歸類例析

湖北 祝遠超

光學顯微鏡相關問題歸類例析

湖北 祝遠超

顯微鏡是生物學實驗中常用的一種儀器，其種類很多，其中高中生物學實驗中常用的是光學顯微鏡。因此，有關光學顯微鏡的試題在高考生物試卷中屢見不鮮。那么，高考常考的有關光學顯微鏡的試題有哪些類型？又該如何解答呢？

1.光學顯微鏡成像的原理和特點

現代普通光學顯微鏡利用目鏡和物鏡兩組透鏡系統來放大成像，其原理如圖1：

圖1 光學顯微鏡成像原理

由圖1可知，普通光學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，則視野內看到的是“q”。

例1：圖2為顯微鏡視野內某生物體所處位置及運動路線，則此生物體的實際位置及運動路線應為 （ ）

圖2

解析：由上可知答案為A。

點撥：解答此類試題時，只需將圖片在平面上按順時針或逆時針方向旋轉180°即可。

思維警示：像的上下、左右均與實物相反，但其圓周運動方向與實物相同。

針對性訓練1：圖3為顯微鏡下黑藻細胞的細胞質環流示意圖，視野中的葉綠體位于液泡的右方，細胞質環流的方向為逆時針，則實際上，黑藻細胞中葉綠體的位置和細胞質環流的方向分別為 （ ）

圖3

A. 葉綠體位于液泡的右方，細胞質環流的方向為順時針

B. 葉綠體位于液泡的左方，細胞質環流的方向為逆時針

C. 葉綠體位于液泡的右方，細胞質環流的方向為逆時針

D. 葉綠體位于液泡的左方，細胞質環流的方向為順時針

參考答案：B。

2.光學顯微鏡放大倍數的相關問題

2.1 光學顯微鏡放大倍數的含義

放大倍數是指眼睛看到的像的大小與對應標本大小的比值，且是長度或寬度（或直徑）的比值，而不是面積或體積的比值。

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

A. 表面積 B. 體積

C. 長度或寬度 D. 像的面積

參考答案：C。

2.2 光學顯微鏡放大倍數的計算方法

由圖1可知，顯微鏡的放大倍數=目鏡的放大倍數×物鏡的放大倍數。

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細胞，在只換40倍物鏡的情況下，該細胞比原先觀察到的細胞直徑放大了 （ ）

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分別為10×10=100和40×10=400，故答案為A。

2.3 光學顯微鏡放大倍數與鏡頭長度的關系

光學顯微鏡的目鏡無螺紋，其放大倍數與長度成反比；物鏡有螺紋，其放大倍數與長度成正比。而且物鏡的類型較多，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，物鏡的放大倍數越高，工作距離越近。

2.4 光學顯微鏡放大倍數與視野明暗、視野實際大小、細胞大小及細胞數目多少的關系

表2 顯微鏡的放大倍數與視野明暗、視野實際大小、細胞大小及細胞數目多少的關系

例4：顯微鏡鏡頭盒中有4個鏡頭：甲、乙鏡頭一端有螺紋，丙、丁皆無螺紋；甲鏡頭長3厘米，乙鏡頭長5厘米，丙鏡頭長3厘米，丁鏡頭長6厘米。請問：使用上述鏡頭觀察某裝片，觀察清楚時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個鏡頭的特點可知，甲、乙均為物鏡，且乙比甲的放大倍數高，工作距離也較近；丙、丁均為目鏡，且丙比丁的放大倍數高。在同樣光源條件下，顯微鏡的放大倍數越高，視野光線越暗。故答案為：乙，乙和丙。

針對性訓練2：圖4中A、B、C、D為顯微鏡的4個鏡頭，E、F為物鏡與標本間的距離。欲獲得最大放大倍數的效果，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 當顯微鏡的放大倍數改變時，視野中細胞數目的變化規律

2.5.1 當顯微鏡的放大倍數改變時，視野直徑線上細胞數目的變化規律

例5：當顯微鏡的目鏡為10×、物鏡為10×時，在視野直徑線上看到一行相連的8個細胞。若目鏡不變，物鏡換成40×時，則在視野中可看到這行細胞中的 （ ）

A. 2個 B. 4個

C. 16個 D. 32個

解析：物鏡變換后，視野直徑的放大倍數是物鏡變換前的4倍，視野直徑的實際大小是原來的1/4，故物鏡變換后可看到視野直徑線上細胞的數目是8/4=2個。所以，答案為A。

針對性訓練3：圖5為某學生在光學顯微鏡視野中看到的一行細胞，此時顯微鏡鏡頭的讀數是10×和10×，若將鏡頭換成10×和50×，則在視野中可看到這行細胞中的 （ ）

圖5

A. 1個 B. 2個

C. 4個 D. 50個

參考答案：B。

2.5.2 當顯微鏡的放大倍數改變時，整個視野內細胞數目的變化規律

例6：當顯微鏡的目鏡為10×、物鏡為10×時，視野被相連的64個分生組織細胞所充滿。若目鏡不變，物鏡換成40×時，則在視野中可看到的分生組織細胞數為 （ ）

A. 2個 B. 4個

C. 8個 D. 16個

解析：物鏡變換后，視野直徑的放大倍數是物鏡變換前的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是物鏡變換前的16倍，視野內看到的實際范圍是原來的1/16。故在視野中可看到的細胞數目為64/16=4個。所以，答案為B。

點撥：當顯微鏡的放大倍數變為原來的m倍時，視野直徑線上的細胞數目將變為原來的1/m，整個視野內的細胞數目將變為原來的1/m2。

思維警示：上述結論成立的前提條件是視野直徑線上或整個視野內的細胞要相連且均勻分布。

3.影響光學顯微鏡視野明暗的內在因素

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

例7：觀察玻片標本時，若發現視野上方較暗，下方較亮，應調節 （ ）

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，說明該因素對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胞時，在顯微鏡視野中能夠清晰看到細胞壁，但看不清內容物，為便于觀察此時應 （ ）

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，看不清內容物是因為視野太亮的緣故，所以可改用平面反光鏡、縮小光圈使視野適當變暗。故答案為D。

點撥：用顯微鏡觀察顏色較淺的材料時，應將視野適當調暗；反之則應適當調亮。

4.光學顯微鏡低倍鏡換高倍鏡的操作步驟

移動玻片→轉動轉換器→調節光圈和反光鏡→轉動細準焦螺旋。

思維警示：（1）用顯微鏡觀察時，必須先在低倍鏡下找出標本，并將其移到視野中央；（2）在低倍鏡下找標本的過程中先調節粗準焦螺旋，后調節細準焦螺旋使標本清晰。一旦換用高倍物鏡，就只能調節細準焦螺旋；（3）移動玻片時應遵循“同向原則”，即標本在低倍鏡視野中的哪個方向，玻片就應向哪個方向移動（因像與玻片的移動方向相反）。如，欲將位于低倍鏡視野右下方的標本移到視野中央，則玻片應向右下方移動，而不是向相反方向——左上方移動。

例9：下面是用顯微鏡觀察時的幾個操作步驟，要把顯微鏡視野下的標本從圖6中的A轉為B，其正確的操作步驟是 （ ）

圖6

①移動玻片標本 ②調節光圈和反光鏡 ③轉動轉換器 ④轉動細準焦螺旋 ⑤轉動粗準焦螺旋

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。

針對性訓練4：圖7是用顯微鏡觀察植物細胞的葉綠體和細胞質流動實驗中的兩個視野，要把視野中的像從甲圖轉為乙圖，下列操作步驟中必須要做的是 （ ）

圖7

①轉動粗準焦螺旋 ②重新對光 ③移動裝片 ④換另一個裝片 ⑤轉動轉換器

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，發現視野內有一清晰的淋巴細胞如圖8。為進一步放大該細胞，首先應將其移至視野正中央，則裝片的移動方向應是 （ ）

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.光學顯微鏡視野中污點位置的判斷方法

例11：某同學用顯微鏡觀察玻片標本時，發現視野中有污物存在，移動玻片時污物不動；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：移動玻片時污物不動，說明污物不在玻片上；換上高倍物鏡后污物仍存在，說明污物不在物鏡上，則其只能在目鏡上，故答案為C。

點撥：此類試題的解題方法為：若玻片移，污點移，則污點在玻片上；若物鏡換，污點移，則污點在物鏡上；若目鏡轉，污點移，則污點在目鏡上。

思維警示：顯微鏡視野中的污點不可能在反光鏡上。因為反光鏡不在觀察者眼睛與載物臺之間，且它是用來采光的，其上異物不會出現在視野中。

針對性訓練5：顯微鏡的視野中央出現一污點，移動裝片和目鏡，污點均不動，則污點可能在 （ ）

A. 裝片上 B. 反光鏡上

C. 目鏡上 D. 物鏡上

參考答案：D。

總之，高考常考的有關普通光學顯微鏡的題型較多，如普通光學顯微鏡的成像特點及放大倍數問題、低倍鏡換高倍鏡的操作步驟和視野中污點位置的判斷等。只有對這些問題深入理解并掌握相應試題的解題方法，方可立于不敗之地。

（作者單位：湖北省天門市岳口高級中學）