Краткая история микроскопа

В тот исторический период, известный как Ренессанс, после "темного" Средний возраст, там произошли изобретения печать, порох и моряк компасс последующим открытием Америки. Не менее замечательным было изобретение светового микроскопа: инструмента, который позволяет человеческому глазу с помощью линзы или комбинации линз наблюдать увеличенные изображения крошечных объектов. Это сделало видимыми захватывающие детали миров в мирах.

Задолго до того, в туманном незарегистрированном прошлом, кто-то взял кусок прозрачного хрусталя посередине, чем по краям, пролистал его и обнаружил, что он делает вещи больше. Кто-то также обнаружил, что такой кристалл сфокусирует солнечные лучи и подожжет кусок пергамента или ткани. Лупы и «горящие очки» или «лупы» упоминаются в трудах Сенеки и Плиния Старшего, римских философов в первом веке нашей эры. Д., но, видимо, они не использовались много до изобретения очки, к концу 13-го века. Их назвали линзами, потому что они имеют форму семян чечевицы.

Самым ранним простым микроскопом была просто трубка с пластиной для объекта на одном конце, а на другом - линза, которая давала увеличение менее десяти диаметров - в десять раз больше фактического размера. Эти возбужденные общие удивления, когда их использовали для наблюдения за блохами или крошечными ползучими предметами, и так их окрестили «блошиные очки».

Около 1590 года два голландских мастера зрелищ, Закхария Янссен и его сын Ганс, экспериментируя с несколькими линзами в трубе, обнаружили, что близлежащие объекты выглядят значительно увеличенными. Это было предвестником составного микроскопа и телескоп. В 1609 году ГалилеоОтец современной физики и астрономии, услышал об этих ранних экспериментах, разработал принципы линз и сделал гораздо лучший инструмент с фокусирующим устройством.

Отец микроскопии, Антон ван Леувенхук Голландии, начинал как ученик в магазине галантереи, где лупы использовались для подсчета нитей на ткани. Он научил себя новым методам шлифования и полировки крошечных линз большой кривизны, обеспечивающих увеличение до 270 диаметров, самых известных на тот момент. Это привело к созданию его микроскопов и биологических открытий, которыми он славится. Он был первым, кто увидел и описал бактерии, дрожжевые растения, изобилующую жизнь в капле воды и кровообращение в капиллярах. В течение долгой жизни он использовал свои линзы для первопроходческих исследований необычайного разнообразия вещей, как живых, так и неживым и сообщил о своих находках в более ста письмах в Королевское общество Англии и Французскую академию.

Роберт Гуканглийский отец микроскопии вновь подтвердил открытия Антона ван Левенгука о существовании крошечных живых организмов в капле воды. Гук сделал копию светового микроскопа Левенгука, а затем улучшил свой дизайн.

Позже, несколько серьезных улучшений были сделаны до середины 19-го века. Затем несколько европейских стран начали производить тонкое оптическое оборудование, но не более прекрасное, чем чудесные инструменты, созданные американцем Чарльзом А. Спенсер, и отрасль, которую он основал. Современные инструменты, которые были изменены, но невелики, дают увеличение до 1250 диаметров при обычном освещении и до 5000 при синем освещении.

Световой микроскоп, даже с идеальными линзами и идеальным освещением, просто не может быть использован для распознавания объектов, которые меньше половины длины волны света. Белый свет имеет среднюю длину волны 0,55 микрометров, половина из которых составляет 0,275 микрометров. (Один микрометр составляет одну тысячную миллиметра, а на дюйм приходится около 25 000 микрометров. Микрометры также называют микронами.) Любые две линии, которые ближе друг к другу, чем 0,275 микрометра, будут рассматриваться как одна линия, и любой объект диаметром менее 0,275 микрометра будет невидимым или, в лучшем случае, будет отображаться как размытие. Чтобы увидеть крошечные частицы под микроскопом, ученые должны вообще обходить свет и использовать другой тип «освещения», один с более короткой длиной волны.

Внедрение электронного микроскопа в 1930-х годах наполнило счет. Изобретенный немцами Максом Ноллом и Эрнстом Руска в 1931 году, Эрнст Руска получил половину Нобелевской премии по физике в 1986 году за свое изобретение. (Другая половина Нобелевская премия был разделен между Генрихом Рорером и Гердом Биннигом для STM.)

В микроскопе такого типа электроны ускоряются в вакууме до тех пор, пока их длина волны не станет чрезвычайно короткой, всего одна сотая тысячная длины волны белого света. Пучки этих быстро движущихся электронов фокусируются на образце клетки и поглощаются или рассеиваются частями клетки для формирования изображения на фоточувствительной пластине, чувствительной к электронам.

Если подтолкнуть к пределу, электронные микроскопы могут сделать возможным просмотр объектов размером с атом. Большинство электронных микроскопов, используемых для изучения биологического материала, могут «видеть» примерно до 10 ангстрем - невероятный подвиг для хотя это не делает атомы видимыми, оно позволяет исследователям различать отдельные молекулы биологического важность. По сути, он может увеличивать объекты до 1 миллиона раз. Тем не менее, все электронные микроскопы имеют серьезный недостаток. Поскольку ни один живой образец не может выжить в своем высоком вакууме, они не могут демонстрировать постоянно меняющиеся движения, которые характеризуют живую клетку.

С помощью инструмента размером с ладонь Антон ван Леувенхук смог изучить движения одноклеточных организмов. Современные потомки светового микроскопа ван Леувенхука могут быть выше 6 футов, но они продолжают оставаться незаменимыми для клеточных биологов, потому что, в отличие от электронных микроскопов, световые микроскопы позволяют пользователю видеть живые клетки в действие. Со времен ван Левенгука основной задачей для световых микроскопистов было усиление контраста между бледными клетками и их более бледным окружением, так что клеточные структуры и движения можно увидеть больше с легкостью. Для этого они разработали гениальные стратегии с использованием видеокамер, поляризованного света, оцифровки компьютеры и другие методы, которые дают значительные улучшения, напротив, способствуют возрождению света микроскопия.