Кратка история на микроскопа

През този исторически период, известен като Ренесанса, след "тъмното" Средна възраст, се случиха изобретенията на печатане, барут и морския компас, последвано от откриването на Америка. Също толкова забележително беше изобретението на светлинния микроскоп: инструмент, който позволява на човешкото око с помощта на леща или комбинации от лещи да наблюдава увеличени изображения на миниатюрни предмети. То направи видими завладяващите подробности за светове в световете.

Много преди, в мътното незаписано минало, някой взе парче прозрачен кристал, по-дебел в средата, отколкото в краищата, погледна през него и откри, че прави нещата да изглеждат по-големи. Някой също откри, че такъв кристал ще фокусира слънчевите лъчи и ще подпали парче пергамент или плат. Лупи и "горящи очила" или "лупа" се споменават в съчиненията на Сенека и Плиний Старши, римски философи през първия век А. Г., но очевидно те не са били използвани много до изобретяването на очила, към края на 13 век. Те бяха наречени лещи, защото са оформени като семената на леща.

Най-ранният прост микроскоп беше просто епруветка с плоча за обекта в единия край, а от другата - леща, която дава увеличение под десет диаметра - десет пъти по-голямо от действителния размер. Тези развълнувани общи учудвания, когато се използват за гледане на бълхи или мънички пълзящи неща и така бяха наречени „бълхи очила“.

Около 1590 г. двама холандски производители на зрелища Закхариас Янсен и синът му Ханс, докато експериментират с няколко лещи в тръба, откриват, че обектите наблизо изглеждат силно уголемени. Това беше предшественик на сложния микроскоп и на телескоп. През 1609г. Galileo, баща на съвременната физика и астрономия, чул за тези ранни експерименти, разработил принципите на лещите и направил много по-добър инструмент с фокусиращо устройство.

Бащата на микроскопията, Антон ван Левенгук от Холандия, стартиран като чирак в магазин за сухи стоки, където се използват лупи за преброяване на конците в плат. Той се научи на нови методи за шлифоване и полиране на малки лещи с голяма кривина, които дават увеличения до 270 диаметра, най-добрите известни по онова време. Това доведе до изграждането на неговите микроскопи и биологичните открития, с които е известен. Той е първият, който е видял и описвал бактерии, дрожди растения, кипящия живот в капка вода и циркулацията на кръвоносните тела в капилярите. По време на дълъг живот той използвал своите лещи, за да направи пионерски изследвания върху изключително разнообразие от неща, както живи, така и живи неживи и съобщава своите открития в над сто писма до Кралското общество на Англия и Френската академия.

Робърт Хук, английският баща на микроскопията, потвърди отново откритията на Антон ван Левенгук за съществуването на миниатюрни живи организми в капка вода. Хук направи копие на светлинния микроскоп на Левенхук и след това подобри дизайна си.

По-късно до средата на 19 век са направени няколко големи подобрения. Тогава няколко европейски държави започнаха да произвеждат фино оптично оборудване, но не по-фино от чудните инструменти, построени от американеца Чарлз А. Спенсър и индустрията, която той основал. Днешните инструменти, променени, но малко, дават увеличения до 1250 диаметра с обикновена светлина и до 5000 със синя светлина.

Лек микроскоп, дори такъв с перфектни лещи и перфектно осветление, просто не може да се използва за разграничаване на обекти, които са по-малки от половината от дължината на вълната на светлината. Бялата светлина има средна дължина на вълната 0,55 микрометра, половината от която е 0,275 микрометра. (Един микрометър е хилядна от милиметъра, а на инч има около 25 000 микрометра. Микрометрите се наричат ​​също микрони.) Всички две линии, които са по-близо една до друга, отколкото 0,275 микрометра, ще се разглеждат като a един ред и всеки предмет с диаметър по-малък от 0,275 микрометра ще бъде невидим или в най-добрия случай ще се покаже като размазване. За да видят дребни частици под микроскоп, учените трябва да заобиколят светлината изцяло и да използват различен вид "осветление", по-късо с дължина на вълната.

Въвеждането на електронния микроскоп през 30-те години изпълни законопроекта. Съизмислен от германци, Макс Нол и Ернст Руска през 1931 г., Ернст Руска е награден с половината от Нобеловата награда за физика през 1986 г. за своето изобретение. (Другата половина на Нобелова награда беше разделен между Хайнрих Рохър и Герд Биниг за STM.)

При този вид микроскоп електроните се ускоряват във вакуум, докато дължината на вълната им е изключително къса, само сто хилядна от тази на бялата светлина. Лъчите от тези бързо движещи се електрони са фокусирани върху клетъчна проба и се абсорбират или разпръскват от частите на клетката, така че да образуват изображение на електронно-чувствителна фотографска плака.

Ако бъдат натиснати до краен предел, електронните микроскопи могат да направят възможно разглеждането на обекти с малък диаметър от атом. Повечето електронни микроскопи, използвани за изследване на биологичен материал, могат да "видят" до около 10 ангстрема - невероятен подвиг, за въпреки че това не прави атомите видими, това позволява на изследователите да различават отделни молекули от биологични важност. В действителност може да увеличи обекти до 1 милион пъти. Въпреки това, всички електронни микроскопи страдат от сериозен недостатък. Тъй като никой жив екземпляр не може да оцелее под техния висок вакуум, те не могат да покажат постоянно променящите се движения, които характеризират жива клетка.

Използвайки инструмент с размерите на дланта си, Антон ван Левенхук успя да изучава движенията на едноклетъчните организми. Съвременните потомци на светлинния микроскоп на Ван Левенхук могат да бъдат високи над 6 фута, но те продължават да са незаменими на клетъчни биолози, защото за разлика от електронните микроскопи светлинните микроскопи позволяват на потребителя да вижда живи клетки в действие. Основното предизвикателство за леките микроскописти от времето на Ван Левенгук е да подобрят контраста между бледите клетки и тяхната по-бледа среда, така че клетъчните структури и движението да се виждат повече лесно. За целта те са разработили гениални стратегии, включващи видеокамери, поляризирана светлина, дигитализиране компютри и други техники, които дават огромни подобрения, за разлика от тях, подхранват ренесанс в светлина микроскопия.