Īsa mikroskopa vēsture

Šajā vēsturiskajā periodā, kas pazīstams kā renesanse, pēc "tumšās" Viduslaiki, notika izgudrojumi drukāšana, šaujampulveris un jūrnieku kompass, kam sekoja Amerikas atklāšana. Tikpat ievērojams bija gaismas mikroskopa izgudrojums: instruments, kas ļauj cilvēka acij ar objektīva vai lēcu kombinācijas palīdzību novērot sīku priekšmetu palielinātus attēlus. Tas padarīja redzamas aizraujošās pasaules detaļas.

Ilgi pirms tam, miglainā nereģistrētā pagātnē, kāds pacēla caurspīdīga kristāla gabalu, kas bija biezāks vidū nekā malas, apskatīja to un atklāja, ka tas liek lietām izskatīties lielākām. Kāds arī atklāja, ka šāds kristāls koncentrēs saules starus un aizdedzinās pergamenta vai auduma gabalu. Lupas un "degošās brilles" vai "lupas" ir minētas Senekas un Vecākā Plīnija, romiešu filozofu, rakstos pirmā gadsimta A laikā. D., bet acīmredzot tie netika izmantoti daudz līdz brilles, virzienā uz 13. gadsimta beigām. Tās tika nosauktas par lēcām, jo ​​tās ir veidotas kā lēcu sēklas.

Agrākais vienkāršais mikroskops bija tikai caurule ar objekta plāksni vienā galā un otrā - objektīvs, kura palielinājums bija mazāks par desmit diametriem - desmit reizes lielāks par faktisko izmēru. Šie satraukti vispārējie brīnumi, kad tos izmantoja, lai apskatītu blusas vai niecīgas ložņu lietas, un tāpēc tika saukti par "blusu glāzēm".

Apmēram 1590. gadā divi holandiešu briļļu veidotāji Zaccharias Janssen un viņa dēls Hans, eksperimentējot ar vairākiem objektīviem mēģenē, atklāja, ka tuvumā esošie objekti ir ievērojami palielināti. Tas bija saliktā mikroskopa un teleskops. 1609. gadā Galileo, mūsdienu fizikas un astronomijas tēvs, dzirdējis par šiem agrīnajiem eksperimentiem, izstrādājis objektīvu principus un izgatavojis daudz labāku instrumentu ar fokusēšanas ierīci.

Mikroskopijas tēvs Antons van Lēvenhoeks no Holandes, kā māceklis sāka darboties sauso preču veikalā, kur tika izmantoti palielināmie stikli, lai skaitītu pavedienus audumā. Viņš iemācīja jaunas metodes sīku lēcu ar lielu izliekumu slīpēšanai un pulēšanai, kas palielināja līdz 270 diametriem, kas tolaik bija zināmākie. Tas noveda pie viņa mikroskopu veidošanas un bioloģiskajiem atklājumiem, par kuriem viņš ir slavens. Viņš bija pirmais, kurš ieraudzīja un aprakstīja baktērijas, rauga augus, dzīvības pilienu ūdens pilienā un asinsķermenīšu cirkulāciju kapilāros. Ilga mūža laikā viņš izmantoja savas lēcas, lai veiktu pionieru pētījumus par ārkārtīgi daudzveidīgām lietām - gan dzīvo, gan nedzīvo un vairāk nekā simts vēstulēs ziņoja par saviem atradumiem Anglijas Karaliskajai biedrībai un Francijas akadēmijai.

Roberts Hoks, angļu mikroskopijas tēvs, atkārtoti apstiprināja Antona van Lēvenhoeka atklājumus par sīku dzīvo organismu esamību ūdens pilienā. Hoks izgatavoja Leeuvenhoeka gaismas mikroskopa kopiju un pēc tam uzlaboja viņa dizainu.

Vēlāk līdz 19. gadsimta vidum tika veikti daži būtiski uzlabojumi. Pēc tam vairākas Eiropas valstis sāka ražot smalku optisko aprīkojumu, taču neviens nebija smalkāks par brīnišķīgajiem instrumentiem, kurus uzcēlis amerikānis Šarls A. Spensers un viņa dibinātā nozare. Mūsdienu instrumenti, mainīti, bet maz, sniedz palielinājumu līdz 1250 diametriem ar parastu gaismu un līdz 5000 ar zilu gaismu.

Gaismas mikroskopu, pat tādu, kam ir nevainojamas lēcas un nevainojams apgaismojums, vienkārši nevar izmantot, lai atšķirtu objektus, kas ir mazāki par pusi no gaismas viļņa garuma. Baltas gaismas vidējais viļņa garums ir 0,55 mikrometri, no kuriem puse ir 0,275 mikrometri. (Viens mikrometrs ir tūkstošdaļa milimetra, un collai ir aptuveni 25 000 mikrometru. Mikrometrus sauc arī par mikroniem.) Visas divas līnijas, kas atrodas tuvāk viena otrai nekā 0,275 mikrometri, tiks uzskatītas par viena līnija, un jebkurš objekts, kura diametrs ir mazāks par 0,275 mikrometriem, būs neredzams vai labākajā gadījumā parādīsies kā aizmiglot. Lai mikroskopā redzētu sīkas daļiņas, zinātniekiem ir pilnībā jāapiet gaisma un jāizmanto cita veida "apgaismojums", ar mazāku viļņa garumu.

Elektronu mikroskopa ieviešana pagājušā gadsimta trīsdesmitajos gados aizpildīja rēķinu. 1931. gadā vācieši Makss Kollols un Ernsts Ruska kopā izgudroja Ernstu Rusku par viņa izgudrojumu, kas tika apbalvots ar 1986. gada Nobela prēmiju fizikā. (Otra puse no Nobela prēmija tika sadalīts starp Heinrihu Rohreru un Gerdu Binnigu par STM.)

Šāda veida mikroskopā elektronus paātrina vakuumā, līdz to viļņu garums ir ārkārtīgi īss, tikai simt tūkstošdaļa baltas gaismas. Šo ātri kustīgo elektronu stari ir fokusēti uz šūnas paraugu, un šūnas detaļas tos absorbē vai izkliedē tā, lai veidotu attēlu uz elektroniem jutīgu fotoplatīti.

Elektronu mikroskopi, ja tos nospiež līdz robežai, var dot iespēju aplūkot objektus, kas ir tik mazi kā atoma diametrs. Lielākā daļa elektronu mikroskopu, ko izmanto bioloģiskā materiāla izpētei, var "redzēt" līdz aptuveni 10 angstromiem - neticami kaut arī tas nepadara atomus redzamus, tas tomēr ļauj pētniekiem atšķirt bioloģisko molekulu atsevišķas molekulas svarīgums. Faktiski tas var palielināt objektus līdz 1 miljonam reižu. Neskatoties uz to, visiem elektronu mikroskopiem ir nopietns trūkums. Tā kā neviens dzīvs īpatnis nevar izdzīvot zem augsta vakuuma, viņi nevar parādīt pastāvīgi mainīgās kustības, kas raksturo dzīvo šūnu.

Izmantojot plaukstas izmēra instrumentu, Antons van Lēvenhoeks varēja izpētīt vienšūnu organismu kustības. Mūsdienu Van Lēvenhoka gaismas mikroskopa pēcnācēji var būt garāki par 6 pēdām, taču tie joprojām ir neaizstājami šūnu biologiem, jo ​​atšķirībā no elektronu mikroskopiem, gaismas mikroskopi ļauj lietotājam redzēt dzīvās šūnas darbība. Gaismas mikroskopistu galvenais izaicinājums kopš van Leeuwenhoek laikiem ir bijis uzlabot kontrastu starp bālajām šūnām un to gaišāko apkārtni, lai šūnu struktūras un kustību varētu redzēt vairāk viegli. Lai to izdarītu, viņi ir izstrādājuši ģeniālas stratēģijas, kurās iesaistītas videokameras, polarizēta gaisma, digitalizācija datori un citi paņēmieni, kas sniedz ievērojamus uzlabojumus, savukārt, veicinot renesanses gaismu mikroskopija.