有關臨床鏡檢使用的光學顯微鏡之影像放大原理,下列敘述何者正確?
詳細解析
本題觀念
光學顯微鏡(optical microscope)是醫事檢驗人員在尿液、血液抹片與各類鏡檢工作中最基本的工具,其影像放大原理建立在物鏡與目鏡兩組透鏡接力放大的架構上。了解物鏡如何形成第一次影像、目鏡如何進行第二次放大,以及總放大倍率的計算方式,是操作顯微鏡與判讀鏡檢結果時必備的基礎光學知識,也是本題考核的核心。
複式光學顯微鏡的成像路徑可分為兩段:第一段由靠近檢體的物鏡(objective lens)負責,第二段由靠近眼睛的目鏡(eyepiece 或 ocular lens)負責。兩組透鏡皆屬凸透鏡,利用凸透鏡使光線匯聚成像的特性,讓檢體上的微細構造被逐步放大到人眼可辨識的程度。物鏡先將檢體聚焦形成一個倒立且放大的實像,這個實像的位置恰好落在目鏡的焦點附近,目鏡再把這個實像當作新的物體,進一步放大成一個正立、可供眼睛觀察的虛像。
選項分析
A:敘述顯微鏡是由一組凸透鏡與凹透鏡組合而成。實際上,複式顯微鏡的物鏡與目鏡都是凸透鏡的組合設計,凹透鏡並非其光學放大架構的一部分,此敘述與實際結構不符,故不正確。
B:敘述物鏡放大倍率約為1至100倍,且產生第一次虛像。物鏡的放大倍率範圍描述大致正確,但物鏡形成的第一次影像是倒立的「實像」,並非虛像;虛像要到目鏡階段才會出現,因此本選項後半段的影像性質判斷有誤,不正確。
C:敘述目鏡是接近眼睛的透鏡,可將物鏡形成的影像再放大5至20倍。這正是複式顯微鏡的第二段放大原理:目鏡把物鏡產生的實像當作物體,再次放大並轉換為虛像供眼睛觀察,放大倍率範圍與實際規格相符,此敘述正確,為本題答案。
D:敘述最終影像倍率是目鏡與物鏡「孔徑值」的乘積。事實上,總放大倍率是物鏡放大倍率與目鏡放大倍率兩者相乘的結果,而孔徑值(數值孔徑,numerical aperture)描述的是透鏡的解析能力,屬於另一項獨立的光學參數,兩者不能混為一談,此敘述不正確。
答案解析
本題答案為C。複式光學顯微鏡的放大原理可以用兩段接力放大來理解:物鏡先將檢體形成第一次的倒立實像,放大倍率通常介於1至100倍之間;接著目鏡把這個實像再放大一次,倍率通常介於5至20倍之間,並轉換為虛像供觀察者的眼睛接收。整個系統的總放大倍率,就是物鏡倍率乘上目鏡倍率所得的數值,例如常見的40倍物鏡搭配10倍目鏡,總放大倍率即為400倍。這樣的兩段式放大設計,讓檢驗人員可以在維持一定解析度的前提下,觀察到尿液沉渣中的細胞、結晶或微生物等微細構造,是臨床鏡檢報告判讀的基礎。
核心知識點
複式光學顯微鏡由物鏡與目鏡兩組凸透鏡構成放大系統;物鏡靠近檢體,形成倒立實像,放大倍率約1至100倍;目鏡靠近眼睛,將實像再放大為虛像,倍率約5至20倍;總放大倍率為物鏡倍率與目鏡倍率之乘積,而非孔徑值的乘積;數值孔徑是描述透鏡解析能力的獨立參數,與放大倍率屬於不同的光學概念,兩者切勿混淆。這些原理是醫事檢驗人員操作顯微鏡、選擇適當放大倍率進行尿液、血液或體液鏡檢時的基本依據。