顕微鏡は、目で見るには小さすぎるものを見るのに役立つ機械です。顕微鏡にはさまざまな種類があり、そのうちのいくつかはカラー画像を生成できます。電子顕微鏡は、電子を使用して標本を撮像するため、白黒の画像を生成します。
高校時代、理科実験室で顕微鏡を使って生物標本を観察したことがあるでしょう。また、生物学を専攻している、または専攻していた場合は、学業のかなりの部分を顕微鏡に費やしてきたと考えて差し支えありません。
単純な顕微鏡、複合顕微鏡、実体顕微鏡、電子顕微鏡など、いくつかの異なる種類の顕微鏡があることはすでにご存知かもしれません。これらはすべて異なる設定で使用されています。高校の生物学の授業で使用されているものもあれば、科学者が非常に小さなものをいじったり調べたりする研究所で、より高度な顕微鏡 (電子顕微鏡など) が使用されているものもあります。イエバエの目。
顕微鏡が生成する画像の種類を見たことがない場合は、いくつかの例を次に示します。
これらすべての画像に色がないことに気付きましたか? (写真提供:Pixabay &ウィキメディア・コモンズ)
一般に、顕微鏡で生成された画像には色がなく、白黒であると考えられています。これは、少なくともある程度は真実です。
では、すべての顕微鏡が白黒画像を生成するのでしょうか?はいの場合、その理由は何ですか?
顕微鏡はカラー画像を生成できます
前述のように、顕微鏡にはさまざまな種類とサイズがあり、中にはカラー画像を生成するものもあります。たとえば、光学顕微鏡を見てみましょう。
光学顕微鏡です。 （写真提供：Pixabay）
光学顕微鏡が生成する拡大画像には色が含まれています。実際、最大 500x レベルまで拡大できる通常の光学顕微鏡を使用すると、拡大された画像に色が表示される可能性が高くなります。
しかし、一定の倍率を超えると、（拡大された）画像から色が消え始めます。これは、顕微鏡で何かを見るためには、物体の断面が非常に薄い必要があるためです。それに加えて、十分に薄い必要もあります 光が（一般的に）それを通過するため.
そうは言っても、標本を非常に小さくて薄いものにすると、光に色を追加できる材料はそれほど多くありません.このように考えてみてください。水滴を見ると完全に無色に見えますが、基本的に何兆もの無色の水滴の集まりである海を見ると、壮大な青に見えます。 /P>
海は無色の水滴でできていますが、青 (または緑) に見えます。 (写真提供:Pexels)
同様に、ニンジンを肉眼で見ると、オレンジ色または赤みがかったように見えますが、同じニンジンを十分に小さくスライスして顕微鏡で観察すると、オレンジ色は事実上消えます.
これが、レンズの下に色付きの標本を置いても、光学顕微鏡で色が見えない理由です。
電子顕微鏡はまったく別の球技です。それらは標本のグレースケール画像を生成します。つまり、拡大画像は白黒です。なぜですか?
顕微鏡:光子と電子
通常の光学顕微鏡で標本を見ると、光が表面で跳ね返って目に届くため、標本の細部を見ることができます。より具体的には、私たちの目に到達し、標本の拡大画像を見るのに役立つのは、光に含まれる光子です。
これは光学顕微鏡の「光線図」です。
ただし、昆虫の眼の内部など、非常に小さなものを観察する必要がある場合は、光学顕微鏡ではあまり役に立ちません。その場合、電子顕微鏡が必要です。
電子顕微鏡は、名前が示すように、(光子を使用する) 光学顕微鏡とは異なり、動きの速い電子の助けを借りて動作します。この記事では、電子顕微鏡の動作原理について詳しく説明しました。
今のところ、電子顕微鏡は試料で跳ね返る電子ビームを使用しているとだけ言っておきましょう。次に、跳ね返る電子の「パターン」を使用して、標本の拡大版がどのように見えるかの 3D 画像をレンダリングします。
これは、電子顕微鏡によって生成された画像です:
かなり白黒ですよね？ (写真提供:SecretDisc / ウィキメディア・コモンズ)
電子顕微鏡が白黒画像を生成するのはなぜですか?
その理由は非常に基本的なものです。色は光 (つまり、光子) の特性であり、電子顕微鏡は電子ビームを使用して試料を撮像するため、色情報は記録されません。電子が試料を通過する領域は白く表示され、電子が通過しない領域は黒く表示されます。
したがって、電子顕微鏡で生成された画像を見るときに見ているのは、基本的にコントラストです。そのため、画像は白黒です。
電子顕微鏡によって生成された画像にいつでも「偽の」色を追加できますが、画像に「追加」されたこれらの色は、画像をより「視覚的に魅力的に」見せるためにのみ使用され、画像とはまったく関係がありません。問題の標本の実際の色。
さらに科学者たちは、実際に標本のカラー画像を生成できる新しい電子顕微鏡を設計しました。ただし、生成される画像には、赤と緑の 2 色しか含まれていません。研究者たちは、いくつかの調整を加えて、ミックスにさらに多くの色を追加したいと考えています。これにより、最終的に (おそらく) イエバエの目の派手で鮮やかな画像を作成できるようになります!
