生物基礎 光学顕微鏡についての問題演習＋ミニ講義動画（接眼ミクロメーター・対物ミクロメーター、焦点深度など）

 

問題を解く前に・・・

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問題

光学顕微鏡で細胞を観察した。

接眼ミクロメーターを接眼レンズに、対物ミクロメーターをステージにセットしたところ、図左のように見えた。その後、対物ミクロメーターをはずし、細胞を観察したところ、図右のように見えた。

①接眼ミクロメーターの１目盛りの長さを求めよ。

②観察された細胞の長径を求めよ。

③視野の右下にあるものを視野の中央に移動させたい。プレパラートをどちらの方向に移動させればよいか？

④焦点深度は、しぼりをしぼるほど、倍率を下げるほど、（　　　　）くなる。

⑤倍率を上げると、接眼ミクロメーターの１目盛りのあらわす長さは（　　　　）くなる。

解答・解説

①

問題文に何も書いてなくても、対物ミクロメーターの1目盛りの長さは10マイクロメートル（μm）と考えて良い。

ちなみに、1マイクロメートルは1000分の1ミリメートルである。
このような問題は、必ず、接眼ミクロメーターと対物ミクロメーターの、二種類の目盛りが、ピッタリ一致するところが二箇所ある。
今回は、接眼ミクロメーター10目盛りと、対物ミクロメーター3目盛り（30マイクロメートル）が一致している。

したがって、接眼ミクロメーター10目盛りは、30マイクロメートルの長さと同じである。
よって、接眼ミクロメーター1目盛りの長さは、30÷10＝3マイクロメートルである。

答え：３μｍ（マイクロメートル）

②

問題の図をもう一度見てみよう。

①より、接眼ミクロメーター1目盛りの長さが分かっている（３マイクロメートル）ので、図右の細胞の長径（楕円の長い方の長さ）は　　
22目盛り×3マイクロメートル＝66マイクロメートルである。

答え：６６μｍ（マイクロメートル）

補足：どうして二種類のミクロメーターを使うんだ！面倒すぎ！はじめから1目盛り10マイクロメートルの対物ミクロメーターに細胞のせて見ろよ！
と思うだろう。実際、我々は、定規の上に何かを乗せて物の大きさを測っている。
しかし、光学顕微鏡の世界のように、とても小さな世界では、見たいものにピントを合わせるのが難しい。
実は、対物ミクロメーターと見たいものに、同時にピントを合わせることはできない。
なので、一度、対物ミクロメーターで（その倍率の時の）接眼ミクロメーターの大きさを求めてから、接眼ミクロメーターで見たいものの大きさを測るのだ。

補足：大学では、対物ミクロメーターは絶対目盛り、接眼ミクロメーターは相対目盛りなどと呼ばれる。
実際、接眼ミクロメーターの目盛りの大きさは相対的なもので、倍率を変えるごとにコロコロ変わる。
対物ミクロメーターの1目盛りの大きさはいつだって10マイクロメートルである。

③

光学顕微鏡では、上下左右が逆に見える。

なので、視野の右下に見たいものがあるように見えても、実際は、見たいものは左上にある。なのでプレパラートを右下に動かせば、見たいものは視野の中央に動く。

答え：右下

Q どうして右下に見たいものがあるのに、右下にプレパラートを動かすの？
A 光学顕微鏡では、上下左右が逆に見えています。
ふつう、たとえば、目で物を見ているとき、プリントの左上の端っこのほうにある小さな文字を、自分の目の前に持っていきたいと思ったらプリントを右下に動かしますね？
お皿の左上にある物を真ん中に持ってきてよく見たいと思ったら、お皿を右下に動かしますね？
光学顕微鏡では、上下左右が逆に見えているので、顕微鏡を覗いたとき、右下にあるように見えているものは、実際は左上にあるんですね。
だから、プレパラートを右下に動かすと、視野の中央に動くのです。

視野というお皿の、右下にあるように見えているものは、実際は左上にある！

左上にあるものを中央に持ってきたかったら、お皿は右下に動かせばよい！

④

焦点深度とは、ピントが合う許容範囲と覚えておけば良い。
焦点深度が浅いとは、ピントのあっている範囲が小さい、ピントが合いにくいという意味である。

しぼりをしぼると、光量が減って視野が暗くなるが、焦点深度は深くなる（＝余計な光が無いので、ピントの合う許容範囲が大きくなる。輪郭はハッキリする）。逆に、しぼりを開くと視野は明るくなるが、焦点深度は浅くなり、ピントは合いにくくなる。

答え：焦点深度は、しぼりをしぼるほど、倍率を下げるほど、（　深く　）くなる。

補足:しぼりを動かすほかに、倍率を変えても焦点深度は変化する。

みんなも、光学顕微鏡の、高い倍率で物を見た時、ステージを、ほんのちょっと動かしただけでピントがずれてしまった経験があると思う。それが焦点深度が浅い状態である。
逆に、低倍率だと、簡単にピントが合うように思える。それは実は、ピントの合う範囲が大きいのである。専門的に言えば、焦点深度が深いのである。
倍率が高い方が焦点深度は浅く、ピントが合いにくい。

（実際は、焦点深度は、対象物の周りにある媒質の屈折率、総合倍率、眼の分解能などによって決定されるが、知らなくて良い）

暗記する必要はない。光学顕微鏡の最高倍率で何かを見てみると良い。低倍率に比べて、とんでもなくピントを合わせるのが難しいはずである。それが焦点深度が浅いということである。

⑤

倍率を上げると、視野の全てのものが拡大して見える。しかし、接眼ミクロメーターの目盛りは、眼鏡の傷、スマホ画面のヒビのようなもので、倍率をどのように変えても見え方は変わらない（スマホにうつった画像を拡大しようが縮小しようが、スマホ画面のヒビの見え方は変わらない）。
なので、倍率を上げると、見えるものの大きさは大きくなるが、接眼ミクロメーターの見え方は変わらない。よって、接眼ミクロメーター1目盛りがあらわす長さは、倍率を上げると、小さくなる。

答え：⑤倍率を上げると、接眼ミクロメーターの１目盛りのあらわす長さは（　小さ　）くなる。

たとえば、
スマホ画面にマジックで目盛りをふるとする。
そのスマホに、富士山をうつす。

俺たちがスマホに付けた目盛りの1目盛りの大きさは1000mくらいである。
そこで、富士山にめちゃめちゃクローズアップする。倍率をめちゃくちゃ上げて、富士山に落ちていた十円玉がスマホ画面いっぱいに見えるくらいに、クローズアップする。すると、1目盛りの大きさは1㎝くらいになる。
倍率を上げたら、俺たちがスマホに付けた目盛りの1目盛りのあらわす大きさが、小さくなった。これと同じ原理である。

細かい話だが、倍率を２倍大きくすると、接眼ミクロメーターの1目盛りの大きさは、2分の1になる。なぜなら、見えるものの長さが２倍に拡大されるからである（あと、この問題と関係ないが、長さが２倍になれば、当然面積は４倍になる。難関大で問われる）。