Hvem som først oppfant mikroskopet. Hookes mikroskop, det første mikroskopet. Hvem er oppfinneren av elektronmikroskopet

I dag er det vanskelig å forestille seg menneskets vitenskapelige aktivitet uten et mikroskop. Mikroskopet er mye brukt i de fleste laboratorier innen medisin og biologi, geologi og materialvitenskap.

Resultatene oppnådd ved hjelp av et mikroskop er nødvendige for å stille en nøyaktig diagnose og overvåke behandlingsforløpet. Ved bruk av mikroskop utvikles og introduseres nye medikamenter, vitenskapelige funn gjøres.

Mikroskop- (fra det greske mikros - small og skopeo - I look), en optisk enhet for å få et forstørret bilde av små gjenstander og deres detaljer som ikke er synlige for det blotte øye.

Det menneskelige øyet er i stand til å skille detaljene til et objekt som er minst 0,08 mm fra hverandre. Ved hjelp av et lysmikroskop kan du se detaljene, avstanden mellom disse er opptil 0,2 mikron. Et elektronmikroskop lar deg få en oppløsning på opptil 0,1-0,01 nm.

Oppfinnelsen av mikroskopet, et instrument som er så viktig for all vitenskap, skyldes først og fremst påvirkningen fra utviklingen av optikk. Noen optiske egenskaper til buede overflater var kjent selv for Euklid (300 f.Kr.) og Ptolemaios (127-151), men deres forstørrende kraft ble ikke funnet praktisk anvendelse. I denne forbindelse ble de første glassene oppfunnet av Salvinio deli Arleati i Italia først i 1285. På 1500-tallet viste Leonardo da Vinci og Maurolico at små gjenstander best studeres med et forstørrelsesglass.

Det første mikroskopet ble laget først i 1595 av Z. Jansen. Oppfinnelsen bestod i at Zacharius Jansen monterte to konvekse linser inne i ett rør, og dermed la grunnlaget for å lage komplekse mikroskoper. Fokusering på objektet som ble undersøkt ble oppnådd med et uttrekkbart rør. Forstørrelsen av mikroskopet var fra 3 til 10 ganger. Og det var et skikkelig gjennombrudd innen mikroskopi! Hvert av hans neste mikroskop forbedret han betydelig.

I løpet av denne perioden (XVI århundre) begynte danske, engelske og italienske forskningsinstrumenter gradvis å utvikle seg, og la grunnlaget for moderne mikroskopi.

Den raske spredningen og forbedringen av mikroskoper begynte etter at Galileo (G. Galilei), forbedret teleskopet han designet, begynte å bruke det som et slags mikroskop (1609-1610), og endret avstanden mellom objektivet og okularet.

Senere, i 1624, etter å ha oppnådd produksjon av kortere fokuslinser, reduserte Galileo dimensjonene til mikroskopet hans betydelig.

I 1625 foreslo et medlem av det romerske akademiet for de årvåkne ("Akudemia dei lincei") I. Faber begrepet "mikroskop". De første suksessene knyttet til bruken av et mikroskop i vitenskapelig biologisk forskning ble oppnådd av R. Hooke, som var den første som beskrev Plante-celle(omtrent 1665). I sin bok "Micrographia" beskrev Hooke strukturen til mikroskopet.

I 1681 diskuterte Royal Society of London i sitt møte i detalj den særegne situasjonen. nederlender Leeuwenhoek(A. van Leenwenhoek) beskrev de fantastiske miraklene han oppdaget med mikroskopet sitt i en dråpe vann, i en infusjon av pepper, i gjørmen av en elv, i hulen i sin egen tann. Leeuwenhoek, ved hjelp av et mikroskop, oppdaget og skisserte spermatozoene til forskjellige protozoer, strukturelle detaljer beinvev (1673-1677).

"Med den største forbauselse så jeg i dråpen veldig mange små dyr bevege seg raskt i alle retninger, som en gjedde i vannet. Det minste av disse bittesmå dyrene er tusen ganger mindre øyne voksen lus."

De beste Leeuwenhoek-lupene ble forstørret 270 ganger. Med dem så han for første gang blodlegemene, bevegelsen av blod i kapillærkarene i halen på rumpetrollen, striering av musklene. Han åpnet infusoria. For første gang stupte han inn i verden av mikroskopiske encellede alger, hvor grensen mellom dyr og plante går; hvor et dyr i bevegelse, som en grønn plante, har klorofyll og spiser ved å absorbere lys; hvor planten, fortsatt festet til underlaget, har mistet klorofyll og får i seg bakterier. Til slutt så han til og med bakterier i stor variasjon. Men, selvfølgelig, på den tiden var det fortsatt ingen fjern mulighet for å forstå verken betydningen av bakterier for mennesker, eller betydningen av det grønne stoffet - klorofyll, eller grensen mellom plante og dyr.

åpnet ny verden levende vesener, mer varierte og uendelig mye mer originale enn den verden vi ser.

I 1668 skapte E. Divini, etter å ha festet en feltlinse til okularet, et okular av den moderne typen. I 1673 introduserte Haveliy en mikrometerskrue, og Hertel foreslo å plassere et speil under mikroskopscenen. Dermed begynte mikroskopet å bli satt sammen fra de hoveddelene som er en del av et moderne biologisk mikroskop.

På midten av 1600-tallet Newton oppdaget et kompleks hvitt lys og spre det ut med et prisme. Römer beviste at lys beveger seg med en begrenset hastighet og målte det. Newton la frem den berømte hypotesen - feil, som du vet - at lys er en strøm av flygende partikler med en så ekstraordinær finhet og frekvens at de trenger gjennom gjennomsiktige kropper, som glass gjennom øyelinsen, og treffer netthinnen med støt. , produsere en fysiologisk følelse av lys . Huygens var den første som snakket om lysets bølgende natur og beviste hvor naturlig det forklarer både lovene for enkel refleksjon og brytning, og lovene for dobbel brytning i islandsk spar. Tankene til Huygens og Newton møttes i skarp kontrast. Således, i det XVII århundre. i en skarp tvist oppsto virkelig problemet med lysets essens.

Både løsningen på spørsmålet om lysets essens og forbedringen av mikroskopet gikk sakte fremover. Striden mellom ideene til Newton og Huygens fortsatte i et århundre. Den berømte Euler sluttet seg til ideen om lysets bølgenatur. Men problemet ble løst først etter mer enn hundre år av Fresnel, en talentfull forsker, slik vitenskapen visste.

Hva er forskjellen mellom strømmen av forplantende bølger - ideen om Huygens - fra strømmen av brusende små partikler - ideen om Newton? To tegn:

1. Etter å ha møttes, kan bølgene gjensidig utslette hvis pukkelen til den ene ligger på den andres dal. Lys + lys kombinert sammen kan produsere mørke. Dette fenomenet innblanding, dette er Newtons ringer, misforstått av Newton selv; dette kan ikke være tilfelle med partikkelstrømmer. To strømmer av partikler er alltid en dobbel strøm, et dobbelt lys.

2. Strømmen av partikler passerer gjennom hullet direkte, uten å divergere til sidene, og strømmen av bølger divergerer absolutt, forsvinner. den diffraksjon.

Fresnel beviste teoretisk at divergensen i alle retninger er ubetydelig hvis bølgen er liten, men ikke desto mindre oppdaget og målte han denne ubetydelige diffraksjonen, og bestemte bølgelengden til lys ut fra dens størrelse. Av interferensfenomenene som er så godt kjent for optikere som polerer til "én farge", til "to bånd", målte han også bølgelengden - dette er en halv mikron (en halv tusendels millimeter). Og derfor ble bølgeteorien og den eksepsjonelle subtiliteten og skarpheten til penetrering i essensen av levende materie ubestridelig. Siden den gang har vi alle bekreftet og brukt Fresnels ideer i ulike modifikasjoner. Men selv uten å kjenne til disse tankene, kan man forbedre mikroskopet.

Slik var det på 1700-tallet, selv om hendelsene utviklet seg veldig sakte. Nå er det vanskelig til og med å forestille seg at Galileos første rør, som han observerte Jupiters verden gjennom, og Leeuwenhoeks mikroskop var enkle ikke-akromatiske linser.

Et stort hinder for akromatisering var mangelen på en god flint. Som du vet krever akromatisering to glass: krone og flint. Sistnevnte er glass, hvor en av hoveddelene er tungt blyoksid, som har en uforholdsmessig stor spredning.

I 1824 ga Salligs enkle praktiske idé, gjengitt av det franske firmaet Chevalier, en enorm suksess til mikroskopet. Linsen, som pleide å bestå av en enkelt linse, er delt inn i deler, den begynte å bli laget av mange akromatiske linser. Dermed ble antallet parametere multiplisert, muligheten for å korrigere systemfeil ble gitt, og for første gang ble det mulig å snakke om ekte store forstørrelser - med 500 og til og med 1000 ganger. Grensen for det ultimate synet har flyttet seg fra to til én mikron. Leeuwenhoeks mikroskop står langt bak.

På 70-tallet av 1800-tallet gikk mikroskopiens seirende marsj fremover. Den som sa var Abbe(E. Abbe).

Følgende er oppnådd:

For det første har den begrensende oppløsningen flyttet seg fra en halv mikron til en tiendedel av en mikron.

For det andre, i konstruksjonen av mikroskopet, i stedet for grov empiri, har en høy vitenskapelig karakter blitt introdusert.

For det tredje, til slutt, vises grensene for det mulige med et mikroskop, og disse grensene erobres.

Et hovedkvarter for forskere, optikere og kalkulatorer som jobber ved Zeiss-firmaet ble dannet. I store arbeider av Abbes studenter, teorien om mikroskopet og generelt, optiske enheter. Det er utviklet et målesystem som bestemmer kvaliteten på et mikroskop.

Da det ble klart at de eksisterende glasstypene ikke kunne oppfylle vitenskapelige krav, ble det systematisk laget nye typer. Utenfor hemmelighetene til arvingene til Guinan - Para-Mantua (arvingene til Bontan) i Paris og sjansene i Birmingham - ble glasssmeltemetoder igjen skapt, og spørsmålet om praktisk optikk ble utviklet i en slik grad at man kan si: Abbe vant nesten verdenskrigen 1914-1918 med optisk utstyr fra hæren gg.

Til slutt ber vi om hjelp fra stiftelsene bølgeteori lys, viste Abbe for første gang tydelig at hver skarphet på instrumentet tilsvarer sin egen mulighetsgrense. Den tynneste av alle instrumenter er bølgelengden. Det er umulig å se objekter mindre enn halve bølgelengden, sier Abbes diffraksjonsteori, og det er umulig å få bilder mindre enn halve bølgelengden, dvs. mindre enn 1/4 mikron. Eller med ulike triks for fordypning, når vi bruker medier der bølgelengden er kortere – opptil 0,1 mikron. Bølgen begrenser oss. Riktignok er grensene veldig små, men likevel er dette grenser for menneskelig aktivitet.

En optisk fysiker føler når et objekt en tusendel, ti tusendel, i noen tilfeller til og med en hundre tusendel av en bølgelengde settes inn i banen til en lysbølge. Selve bølgelengden måles av fysikere med en nøyaktighet på en ti-milliondel av størrelsen. Er det mulig å tenke at optikere, som har slått seg sammen med cytologer, ikke vil mestre den hundrede bølgelengden som står i deres oppgave? Det er dusinvis av måter å komme seg rundt bølgelengdegrensen på. Du kjenner en av disse bypassene, den såkalte ultramikroskopimetoden. Hvis mikrobene som er usynlige i mikroskopet er langt fra hverandre, kan du belyse dem fra siden sterkt lys. Uansett hvor små de er, vil de skinne som en stjerne mot en mørk bakgrunn. Formen deres kan ikke bestemmes, man kan bare fastslå deres tilstedeværelse, men dette er ofte ekstremt viktig. Denne metoden er mye brukt i bakteriologi.

Arbeidene til den engelske optikeren J. Sirks (1893) la grunnlaget for interferensmikroskopi. I 1903 skapte R. Zsigmondy og N. Siedentopf et ultramikroskop, i 1911 beskrev M. Sagnac det første interferensmikroskopet med to stråler, i 1935 foreslo F. Zernicke å bruke fasekontrastmetoden for å observere gjennomsiktige, svakt lysspredningsobjekter i mikroskoper. I midten av XX århundre. elektronmikroskopet ble oppfunnet, i 1953 oppfant den finske fysiologen A. Wilska det anoptrale mikroskopet.

Stort bidrag til utvikling av problemer innen teoretisk og anvendt optikk, forbedring optiske systemer mikroskop og mikroskopisk teknikk ble introdusert av M.V. Lomonosov, I.P. Kulibin, L.I. Mandelstam, D.S. Rozhdestvensky, A.A. Lebedev, S.I. Vavilov, V.P. Linnik, D.D. Maksutov og andre.

Litteratur:

D.S. Rozhdestvensky utvalgte verk. M.-L., "Vitenskap", 1964.

Rozhdestvensky D.S. På spørsmålet om bildet av gjennomsiktige gjenstander i et mikroskop. - Tr. GOI, 1940, v. 14

Sobol S.L. Historien om mikroskopet og mikroskopiske studier i Russland på 1700-tallet. 1949.

Clay R.S., Court T.H. Historien til mikroskopet. L., 1932; Bradbury S. Utviklingen av mikroskopet. Oxford, 1967.

Et mikroskop er en unik optisk enhet som lar deg se, studere og måle de minste objektene og strukturene som er usynlige for det menneskelige øyet. Ved hjelp av ham ble det gjort mange funn som endret menneskehetens skjebne, en ny vitenskap dukket opp - mikrobiologi. Det er kjent at, slik at du kan forstørre objekter hundrevis og tusenvis av ganger, har blitt forbedret gjennom årene. I denne artikkelen vil vi vurdere hvem som oppfant det første mikroskopet og la grunnlaget for studiet av objekter i universet som er utilgjengelige for det menneskelige øyet.

Historien om opprettelsen av det første mikroskopet

Det faktum at buede overflater er i stand til å visuelt forstørre objekter var kjent allerede før vår tidsregning. I 1550 fant disse uvanlige egenskapene veien inn i en enhet bygget av en nederlandsk brillemaker. Hans navn var Hans Jansen, ved hjelp av sønnen laget han en enhet som lar deg oppnå en økning i gjenstander 30 ganger. Dette ble muliggjort ved bruk av to linser plassert i ett rør. Den første av dem økte objektet som ble undersøkt, og den andre forbedret effekten, noe som gjorde det resulterende bildet større. Imidlertid fant den konstruerte enheten ikke bred anvendelse, så historien til oppfinnelsen av mikroskopet fortsatte i verkene til andre forskere:

Galileo Galilei- laget en enhet som består av to typer linser. Konvekse og konkave optiske elementer gjorde det mulig å oppnå et bedre bilde og større forstørrelse av objekter. Denne begivenheten fant sted i 1609;
Cornelius Drebbel- gjorde en betydelig forbedring av det sammensatte mikroskopet ved å bruke to konvekse linser for forstørrelse;
Christian Huygens- utviklet regulert system okularer, som var et stort gjennombrudd i studiet av mikroverdenen.

Alle de ovennevnte forskerne har gitt et uvurderlig bidrag til å skape en viktig optisk enhet. Imidlertid begynner historien til oppfinnelsen og distribusjonen av mikroskopet med enheter laget av Leeuwenhoek. Den berømte nederlenderen var ikke en vitenskapsmann, hans oppdagelser er kun basert på amatørinteresse. Leeuwenhoeks mikroskop hadde bare en, men en veldig sterk linse, som gjorde det mulig å forstørre bildet flere hundre ganger. En slik enhet gjorde det mulig å undersøke studieobjektet i detalj og tydelig. Ved hjelp av det oppdaget Leeuwenhoek erytrocytter i menneskelig blod, undersøkte fibrene muskelvev og så også bakterier for første gang. Dette mikroskopet var den første enheten av sitt slag som ble importert til Russland etter ordre fra Peter I. Dens udiskutable fordel fremfor et sammensatt mikroskop var fraværet av bildedefekter generert av flere linser.

Moderne oppdagelser og prestasjoner

Moderne mikroskoper har endret seg og forbedret seg betydelig sammenlignet med de aller første modellene. Dukket opp elektroniske enheter, som lar deg forstørre bildet mange ganger ved å bruke en strøm av elektroner i stedet for lys. Hvem oppfant elektronmikroskopet? På 30-tallet av 1900-tallet tok den tyske ingeniøren R. Rudenberg patent på en gjennomskinnelig enhet med elektronfokusering. Denne enheten ble kalt et lysmikroskop og ble mye brukt i mange vitenskapelige studier.

En enda mer avansert modell er nanoskopet. Dette er mest moderne utseende optisk mikroskop, som lar deg observere fantastisk små gjenstander. Ved hjelp av denne enheten ble det mulig å studere elementene i mikroverdenen med dimensjoner mindre enn 10 nanometer. I tillegg lar enheten deg få tredimensjonale bilder av høy kvalitet. Hvilken forsker oppfant først et mikroskop med slike evner? En hel gruppe forskere jobbet med oppdagelsen av nanoskopet, ledet av den tyske forskeren Stefan Hell. Kjent oppfinner og Ph.D. i fysikk fikk han Nobel pris for hans uvurderlige bidrag til utviklingen av optisk teknologi.

Ved hjelp av moderne instrumenter er det blitt mulig å observere unike fenomener og gjøre oppsiktsvekkende funn. Forskere var i stand til å spore bevegelsen til individuelle molekyler i cellen, få et klart bilde av atomet, og også fikse molekylære endringer under en kjemisk reaksjon. Selvfølgelig ga den som oppfant det første mikroskopet et uvurderlig bidrag til utviklingen av hele menneskeheten.

Uansett hva du sier, er mikroskopet et av de viktigste verktøyene til forskere, et av deres viktigste våpen for å forstå verden rundt oss. Hvordan dukket det første mikroskopet opp, hva er historien til mikroskopet fra middelalderen til i dag, hva er strukturen til mikroskopet og reglene for å jobbe med det, du finner svar på alle disse spørsmålene i artikkelen vår. Så la oss komme i gang.

Historien til mikroskopet

Selv om de første forstørrelseslinsene, som lysmikroskopet faktisk fungerer på grunnlag av, ble funnet av arkeologer under utgravningene av det gamle Babylon, dukket likevel de første mikroskopene opp i middelalderen. Interessant nok er det ingen enighet blant historikere om hvem som først oppfant mikroskopet. Blant kandidatene til denne ærverdige rollen er slike kjente vitenskapsmenn og oppfinnere som Galileo Galilei, Christian Huygens, Robert Hooke og Anthony van Leeuwenhoek.

Det er også verdt å nevne den italienske legen G. Frakostoro, som allerede i 1538 var den første som foreslo å kombinere flere linser for å oppnå en større forstørrelseseffekt. Dette var ennå ikke opprettelsen av et mikroskop, men det ble forløperen til dets forekomst.

Og i 1590 sa en viss Hans Yasen, en nederlandsk brillemester, at sønnen hans, Zakhary Yasen, oppfant det første mikroskopet, for middelalderens mennesker, en slik oppfinnelse var beslektet med lite mirakel. Imidlertid tviler en rekke historikere på om Zachary Yasen er den sanne oppfinneren av mikroskopet. Faktum er at i biografien hans er det mange mørke flekker, inkludert flekker på hans rykte, så samtidige anklaget Zacharias for å forfalske og stjele andres intellektuelle eiendom. Uansett, men vi kan dessverre ikke finne ut med sikkerhet om Zakhary Yasen var oppfinneren av mikroskopet eller ikke.

Men omdømmet til Galileo Galilei i denne forbindelse er upåklagelig. Vi kjenner denne personen først og fremst som en stor astronom, en vitenskapsmann som ble forfulgt av den katolske kirke for sin tro på at jorden dreier seg rundt, og ikke omvendt. Blant de viktige oppfinnelsene til Galileo er det første teleskopet, ved hjelp av hvilket forskeren penetrerte de kosmiske sfærene med blikket. Men omfanget av hans interesser var ikke begrenset til stjerner og planeter, fordi et mikroskop i hovedsak er det samme teleskopet, men bare omvendt. Og hvis med forstørrelseslinser du kan observere fjerne planeter, hvorfor ikke snu kraften deres i en annen retning - for å studere hva som er under nesen vår. "Hvorfor ikke," tenkte Galileo sannsynligvis, og nå, i 1609, presenterte han allerede for allmennheten på Accademia dei Licei sitt første sammensatte mikroskop, som besto av konvekse og konkave forstørrelseslinser.

Vintage mikroskoper.

Senere, 10 år senere, forbedret den nederlandske oppfinneren Cornelius Drebbel Galileos mikroskop ved å legge til en ny konveks linse. Men den virkelige revolusjonen i utviklingen av mikroskoper ble gjort av Christian Huygens, en nederlandsk fysiker, mekaniker og astronom. Så han var den første som laget et mikroskop med et to-linsesystem av okularer, som ble regulert akromatisk. Det er verdt å merke seg at Huygens okularer brukes den dag i dag.

Men den berømte engelske oppfinneren og vitenskapsmannen Robert Hooke kom inn i vitenskapens historie for alltid, ikke bare som skaperen av sitt eget originale mikroskop, men også som en person som gjorde en stor vitenskapelig oppdagelse med hans hjelp. Det var han som først så en organisk celle gjennom et mikroskop, og foreslo at alle levende organismer består av celler, disse minste enhetene av levende materie. Robert Hooke publiserte resultatene av sine observasjoner i sitt grunnleggende arbeid - Micrography.

Denne boken ble publisert i 1665 av Royal Society of London, og ble umiddelbart en vitenskapelig bestselger på den tiden og gjorde et innslag i det vitenskapelige samfunnet. Ikke rart, for den inneholdt graveringer som skildrer lopper, lus, fluer, planteceller forstørret under et mikroskop. Faktisk var dette arbeidet en fantastisk beskrivelse av evnene til mikroskopet.

Et interessant faktum: Robert Hooke tok begrepet "celle" fordi planteceller avgrenset av vegger minnet ham om klosterceller.

Slik så Robert Hookes mikroskop ut, bilde fra Micrographia.

Og den siste fremragende vitenskapsmannen som bidro til utviklingen av mikroskoper var nederlenderen Anthony van Leeuwenhoek. Inspirert av Robert Hookes Micrography skapte Leeuwenhoek sitt eget mikroskop. Leeuwenhoeks mikroskop, selv om det bare hadde én linse, var ekstremt kraftig, og dermed var detaljnivået og forstørrelsen til mikroskopet hans det beste på den tiden. Leeuwenhoek observerte dyrelivet gjennom et mikroskop og gjorde mange av de viktigste vitenskapelige oppdagelsene innen biologi: han var den første som så erytrocytter, beskrev bakterier, gjær, skisserte spermatozoer og strukturen i øynene til insekter, oppdaget ciliater og beskrev mange av deres former. . Leeuwenhoeks arbeid ga en enorm drivkraft til utviklingen av biologi, og bidro til å tiltrekke oppmerksomheten til biologer til mikroskopet, noe som gjorde det til en integrert del av biologisk forskning, selv den dag i dag. En slik generelt historien om oppdagelsen av mikroskopet.

Typer mikroskoper

Videre, med utviklingen av vitenskap og teknologi, begynte flere og mer avanserte lysmikroskoper å dukke opp, det første lysmikroskopet, som arbeidet på grunnlag av forstørrelseslinser, ble erstattet av et elektronisk mikroskop, og deretter et lasermikroskop, en røntgenstråle mikroskop, som gir mange ganger bedre forstørrelseseffekt og detaljer. Hvordan fungerer disse mikroskopene? Mer om dette senere.

Elektronmikroskop

Historien om utviklingen av elektronmikroskopet begynte i 1931, da en viss R. Rudenberg fikk patent på det første transmisjonselektronmikroskopet. Så, på 40-tallet av forrige århundre, dukket det opp skanningselektronmikroskoper, som nådde sin tekniske perfeksjon allerede på 60-tallet av forrige århundre. De dannet et bilde av objektet på grunn av den suksessive bevegelsen av elektronsonden med lite tverrsnitt over objektet.

Hvordan fungerer et elektronmikroskop? Arbeidet er basert på en rettet stråle av elektroner, akselerert i et elektrisk felt og viser et bilde på spesielle magnetiske linser, denne elektronstrålen er mye mindre enn bølgelengden til synlig lys. Alt dette gjør det mulig å øke kraften til et elektronmikroskop og dets oppløsning med 1000-10.000 ganger sammenlignet med et tradisjonelt lysmikroskop. Dette er hovedfordelen med elektronmikroskopet.

Slik ser et moderne elektronmikroskop ut.

lasermikroskop

Lasermikroskopet er en forbedret versjon av elektronmikroskopet; dets drift er basert på en laserstråle, som lar forskerens blikk observere levende vev på enda større dybde.

Røntgenmikroskop

Røntgenmikroskoper brukes til å undersøke svært små gjenstander med dimensjoner som kan sammenlignes med en røntgenbølge. Arbeidet deres er basert elektromagnetisk stråling med en bølgelengde fra 0,01 til 1 nanometer.

Mikroskop enhet

Utformingen av et mikroskop avhenger av typen, selvfølgelig vil et elektronmikroskop skille seg i enheten fra et lysoptisk mikroskop eller fra et røntgenmikroskop. I artikkelen vår vil vi vurdere strukturen til et konvensjonelt moderne optisk mikroskop, som er det mest populære blant både amatører og profesjonelle, siden de kan brukes til å løse mange enkle forskningsproblemer.

Så først av alt, i et mikroskop, kan man skille de optiske og mekaniske delene. Den optiske delen inkluderer:

Okularet er den delen av mikroskopet som er direkte koblet til observatørens øyne. I de aller første mikroskopene bestod den av en enkelt linse; utformingen av okularet i moderne mikroskoper er selvfølgelig noe mer komplisert.
Linsen er praktisk talt den viktigste delen av mikroskopet, siden det er linsen som gir hovedforstørrelsen.
Illuminator - ansvarlig for lysstrømmen på objektet som studeres.
Blenderåpning - regulerer styrken til lysstrømmen som kommer inn i objektet som studeres.

Den mekaniske delen av mikroskopet består av så viktige deler som:

Et rør er et rør som inneholder et okular. Røret må være sterkt og ikke deformeres, ellers vil de optiske egenskapene til mikroskopet lide.
Basen, det sikrer stabiliteten til mikroskopet under drift. Det er på den at røret, kondensatorholderen, fokuseringsknottene og andre detaljer i mikroskopet er festet.
Turret - brukes for raskt bytte av linser, ikke tilgjengelig i billige modeller av mikroskop.
Objekttabellen er stedet der den eller de undersøkte gjenstandene er plassert.

Og her viser bildet en mer detaljert struktur av mikroskopet.

Regler for arbeid med mikroskop

Det er nødvendig å jobbe med et mikroskop sittende;
Før bruk må mikroskopet kontrolleres og støves med en myk klut;
Sett mikroskopet foran deg litt til venstre;
Det er verdt å starte arbeidet med en liten økning;
Still inn belysningen i synsfeltet til mikroskopet ved hjelp av en elektrisk belysning eller et speil. Se inn i okularet med ett øye og bruk et speil med en konkav side, rett lyset fra vinduet inn i linsen, og belys deretter synsfeltet så jevnt og så mye som mulig. Hvis mikroskopet er utstyrt med en illuminator, koble deretter mikroskopet til en strømkilde, slå på lampen og still inn den nødvendige lysstyrken for forbrenning;
Plasser mikropreparatet på scenen slik at objektet som studeres er under linsen. Se fra siden, senk linsen med en makroskrue til avstanden mellom den nedre linsen på objektivet og mikropreparatet er 4-5 mm;
Flytt preparatet for hånd, finn riktig sted, plasser det i midten av mikroskopets synsfelt;
For å studere objektet høy forstørrelse, må du først sette det valgte området i midten av synsfeltet til mikroskopet med lav forstørrelse. Bytt deretter objektivet til 40 x ved å vri revolveren slik at den er i arbeidsstilling. Bruk en mikrometerskrue for å få et godt bilde av objektet. Det er to streker på boksen til mikrometermekanismen, og en prikk på mikrometerskruen, som alltid skal være mellom strekene. Hvis det går utover deres grenser, må det settes tilbake til sin normale posisjon. Hvis denne regelen ikke overholdes, kan mikrometerskruen slutte å fungere;
Etter fullført arbeid med høy forstørrelse, still inn en lav forstørrelse, løft linsen, fjern preparatet fra arbeidsbordet, tørk av alle deler av mikroskopet med en ren klut, dekk den med en plastpose og legg den i et skap.

Det menneskelige øyet er utformet på en slik måte at det ikke er i stand til å tydelig se en gjenstand og dens detaljer hvis dimensjonene er mindre enn 0,1 mm. Men i naturen er det forskjellige mikroorganismer, celler av både plante- og dyrevev og mange andre gjenstander, hvis dimensjoner er mye mindre. For å se, observere og studere slike objekter, bruker en person en spesiell optisk enhet kalt mikroskop, som lar mange hundre ganger øke bildet av objekter som ikke er synlige for det menneskelige øyet. Selve navnet på enheten, som består av to greske ord: liten og utseende, snakker om formålet. Så et optisk mikroskop er i stand til å forstørre bildet av et objekt med 2000 ganger. Hvis objektet som studeres, for eksempel et virus, er for lite og et optisk mikroskop ikke er nok til å forstørre det, moderne vitenskap bruker et elektronmikroskop, som lar deg forstørre det observerte objektet med 20 000-40 000 ganger.

Oppfinnelsen av mikroskopet er først og fremst assosiert med utviklingen av optikk. Forstørrelseskraften til buede overflater var kjent så tidlig som 300 f.Kr. e. Euklid og Ptolemaios (127-151), disse optiske egenskapene fant imidlertid ikke anvendelse på det tidspunktet. Først i 1285 oppfant italieneren Salvinio deli Arleati de første glassene. Det er bevis på at den første enheten av mikroskoptype ble skapt i Nederland av Z. Jansen rundt 1590. Ved å ta to konvekse linser, monterte han dem inne i ett rør, og fokus på objektet som ble undersøkt ble oppnådd på grunn av det uttrekkbare røret. Enheten ga en tidobling av faget, noe som var en virkelig prestasjon innen mikroskopi. Jansen laget flere slike mikroskoper, og forbedret hver påfølgende enhet betydelig.

I 1646 ble A. Kirchers verk publisert, der han beskrev århundrets oppfinnelse - det enkleste mikroskopet, kalt "loppeglass". Forstørrelsesglasset ble satt inn i en kobberbase som objektbordet var festet på. Objektet som ble studert ble plassert på et bord, under hvilket det var et konkavt eller flatt speil som reflekterte solstråler på objektet og belyse det nedenfra. Forstørrelsesglasset ble flyttet med en skrue til bildet av objektet ble tydelig.

Sammensatte mikroskoper laget av to linser dukket opp på begynnelsen av 1600-tallet. Mange fakta tyder på at oppfinneren av det sammensatte mikroskopet var nederlenderen K. Drebel, som i tjeneste for kong James I av England. Drebels mikroskop hadde to glass, det ene (objektivet) ble vendt mot objektet som ble undersøkt, det andre (okularet) ble vendt mot observatørens øye. I 1633 forbedret den engelske fysikeren R. Hooke Drebel-mikroskopet, og supplerte det med en tredje linse, kalt kollektivet. Et slikt mikroskop fikk stor popularitet; de fleste mikroskoper på slutten av 1600- og begynnelsen av 1700-tallet ble laget i henhold til skjemaet. Ved å undersøke tynne deler av dyre- og plantevev under et mikroskop, oppdaget Hooke cellulær struktur organismer.

Og i 1673-1677 oppdaget den nederlandske naturforskeren A. Leeuwenhoek ved hjelp av et mikroskop en tidligere ukjent enorm verden av mikroorganismer. Gjennom årene laget Leeuwenhoek rundt 400 enkle mikroskoper, som var små bikonvekse linser, noen av dem mindre enn 1 mm i diameter, hentet fra en glasskule. Selve kulen ble polert på en enkel slipemaskin. Et av disse mikroskopene, som gir en 300 gangers forstørrelse, er lagret i Utrecht i universitetsmuseet. Leeuwenhoek utforsket alt som fanget hans øye og gjorde store funn etter hverandre. Forresten, skaperen av teleskopet, Galileo, mens han forbedret spotting-skopet han laget, oppdaget i 1610 at når det utvides, forstørrer det små objekter betydelig. Ved å endre avstanden mellom okularet og linsen brukte Galileo røret som et slags mikroskop. I dag er det umulig å forestille seg menneskets vitenskapelige aktivitet uten bruk av et mikroskop. Mikroskop funnet bredeste applikasjonen i biologiske, medisinske, geologiske og materialvitenskapelige laboratorier.

Oppfinner: Zacharius Jansen
Land: Holland
Oppfinnelsens tid: 1595

Mikroskop (fra det greske mikros - small og skopeo - look) - en optisk enhet for å få et forstørret bilde av små gjenstander og deres detaljer som ikke er synlige for det blotte øye.

Det menneskelige øyet er i stand til å skille detaljene til et objekt som er minst 0,08 mm fra hverandre. Ved hjelp av et lysmikroskop kan du se detaljene, avstanden mellom disse er opptil 0,2 mikron. Et elektronmikroskop lar deg få en oppløsning på opptil 0,1-0,01 nm.

Oppfinnelsen av mikroskopet, et instrument som er så viktig for all vitenskap, skyldes først og fremst påvirkningen fra utviklingen av optikk. Noen optiske egenskaper til buede overflater var kjent selv for Euklid (300 f.Kr.) og Ptolemaios (127-151), men deres forstørrelseskraft fant ikke praktisk anvendelse. I denne forbindelse ble de første glassene oppfunnet av Salvinio deli Arleati i Italia først i 1285. På 1500-tallet viste Leonardo da Vinci og Maurolico at små gjenstander best studeres med et forstørrelsesglass.

Det første mikroskopet ble laget først i 1595 av Z. Jansen. Oppfinnelsen bestod i at Zacharius Jansen monterte to konvekse linser inne i ett rør, og dermed la grunnlaget for å lage komplekse mikroskoper. Fokuser på emnet objektet ble oppnådd med et uttrekkbart rør. Forstørrelsen av mikroskopet var fra 3 til 10 ganger. Og det var et skikkelig gjennombrudd innen mikroskopi! Hvert av hans neste mikroskop forbedret han betydelig.

I løpet av denne perioden (XVI århundre) begynte danske, engelske og italienske forskningsinstrumenter gradvis å utvikle seg, og la grunnlaget for moderne mikroskopi.

Den raske spredningen og forbedringen av mikroskoper begynte etter at Galileo (G. Galilei), forbedret det han designet, begynte å bruke det som et slags mikroskop (1609-1610), og endret avstanden mellom linsen og okularet.

Senere, i 1624, etter å ha oppnådd produksjon av kortere fokuslinser, reduserte Galileo dimensjonene til mikroskopet hans betydelig.

I 1625 foreslo I. Faber, et medlem av det romerske "Academy of the Vigilant" ("Akudemia dei lincei"), uttrykket "mikroskop". De første suksessene knyttet til bruken av et mikroskop i vitenskapelig biologisk forskning ble oppnådd av R. Hooke, som var den første som beskrev en plantecelle (ca. 1665). I sin bok Micrographia beskrev Hooke strukturen til et mikroskop.

I 1681 diskuterte Royal Society of London på sitt møte i detalj den særegne situasjonen. Nederlenderen Levenguk (A. van Leenwenhoek) beskrev de fantastiske miraklene han oppdaget med mikroskopet sitt i en dråpe vann, i en infusjon av pepper, i gjørme av en elv, i hulen i sin egen tann. Leeuwenhoek, ved hjelp av et mikroskop, oppdaget og skisserte spermatozoene til forskjellige protozoer, detaljer om strukturen til beinvev (1673-1677). Han skrev: «Med den største forundring så jeg i dråpen en stor mengde små dyr som beveget seg raskt i alle retninger, som en gjedde i vannet. Det minste av disse bittesmå dyrene er tusen ganger mindre enn øyet til en voksen lus.

En ny verden av levende vesener åpnet seg, mer mangfoldig og uendelig mye mer original enn verden vi ser.

På midten av 1600-tallet oppdaget Newton den komplekse sammensetningen av hvitt lys og spredte det ut med et prisme. Römer beviste at lys beveger seg med en begrenset hastighet og målte det. Newton la frem den berømte hypotesen - feil, som du vet - at lys er en strøm av flygende partikler med en så ekstraordinær finhet og frekvens at de trenger gjennom gjennomsiktige kropper, som glass gjennom øyelinsen, og treffer netthinnen med støt. , produsere en fysiologisk følelse av lys . Huygens var den første som snakket om lysets bølgende natur og beviste hvor naturlig det forklarer både lovene for enkel refleksjon og brytning, og lovene for dobbel brytning i islandsk spar. Tankene til Huygens og Newton møttes i skarp kontrast. Således, i det XVII århundre. i en skarp tvist oppsto virkelig problemet med lysets essens.

Hva er forskjellen mellom strømmen av forplantende bølger - ideen om Huygens - og strømmen av brusende små partikler - ideen om Newton? To tegn:

1. Etter å ha møttes, kan bølgene gjensidig utslette hvis pukkelen til den ene ligger på den andres dal. Lys + lys kombinert sammen kan produsere mørke. Dette er fenomenet interferens, dette er Newtons ringer, misforstått av Newton selv; dette kan ikke være tilfelle med partikkelstrømmer. To strømmer av partikler er alltid en dobbel strøm, et dobbelt lys.

2. Strømmen av partikler passerer gjennom hullet direkte, uten å divergere til sidene, og strømmen av bølger divergerer absolutt, forsvinner. Dette er diffraksjon.

I 1824 ga Salligs enkle praktiske idé, gjengitt av det franske firmaet Chevalier, en enorm suksess til mikroskopet. Linsen, som pleide å bestå av en enkelt linse, er delt inn i deler, den begynte å bli laget av mange akromatiske linser. Dermed ble antallet parametere multiplisert, muligheten for å korrigere feilene i systemet ble gitt, og for første gang ble det mulig å snakke om virkelig store forstørrelser - med 500 og til og med 1000 ganger. Grensen for det ultimate synet har flyttet seg fra to til én mikron. Leeuwenhoeks mikroskop står langt bak.

På 70-tallet av 1800-tallet er mikroskopiens seirende marsj knyttet til navnet til den tyske optiske fysikeren og astronomen Ernst Karl Abbe.

Følgende er oppnådd:

For det første har den begrensende oppløsningen flyttet seg fra en halv mikron til en tiendedel av en mikron.

For det andre, i konstruksjonen av mikroskopet, i stedet for grov empiri, har en høy vitenskapelig karakter blitt introdusert.

For det tredje, til slutt, vises grensene for det mulige med et mikroskop, og disse grensene erobres.

Et hovedkvarter for forskere, optikere og kalkulatorer som jobber ved Zeiss-firmaet ble dannet. Abbes elever presenterte teorien om mikroskopet og om optiske instrumenter generelt i store arbeider. Det er utviklet et målesystem som bestemmer kvaliteten på et mikroskop.

Da det ble klart at de eksisterende glasstypene ikke kunne oppfylle vitenskapelige krav, ble det systematisk laget nye typer. Utenfor hemmelighetene til Guinans arvinger - Para-Mantua (arvingene til Bontan) i Paris og Chance i Birmingham - ble det igjen skapt smeltemetoder, og spørsmålet om praktisk optikk ble utviklet i en slik grad at man kan si: Abbe vant nesten verdenskrig 1914-1918 med optisk utstyr fra hæren. .

Til slutt, ved hjelp av grunnlaget for bølgeteorien om lys, viste Abbe tydelig for første gang at hver skarphet i instrumentet har sin egen grense for muligheter. Den tynneste av alle instrumenter er bølgelengden. Det er umulig å se objekter som er mindre enn halve bølgelengden, sier Abbes diffraksjonsteori, og man kan ikke få bilder mindre enn halve bølgelengden, dvs. mindre enn 1/4 mikron. Eller med ulike triks for fordypning, når vi bruker medier der bølgelengden er kortere – opptil 0,1 mikron. Bølgen begrenser oss. Riktignok er grensene veldig små, men likevel er dette grenser for menneskelig aktivitet.

Du kjenner en av disse bypassene, den såkalte ultramikroskopimetoden. Hvis mikrobene som er usynlige i mikroskopet er langt fra hverandre, kan du belyse dem fra siden med et sterkt lys. Uansett hvor små de er, vil de skinne som en stjerne mot en mørk bakgrunn. Formen deres kan ikke bestemmes, man kan bare fastslå deres tilstedeværelse, men dette er ofte ekstremt viktig. Denne metoden er mye brukt i bakteriologi.

Arbeidene til den engelske optikeren J. Sirks (1893) la grunnlaget for interferensmikroskopi. I 1903 skapte R. Zsigmondy og N. Siedentopf et ultramikroskop, i 1911 beskrev M. Sagnac det første to-stråle interferensmikroskop, i 1935 foreslo F. Zernicke å bruke fasekontrastmetoden for å observere gjennomsiktige, svakt lysspredningsobjekter i mikroskoper. I midten av XX århundre. elektronmikroskopet ble oppfunnet, i 1953 oppfant den finske fysiologen A. Wilska det anoptrale mikroskopet.

M.V. Lomonosov, I.P. Kulibin, L.I. Mandelstam, D.S. Rozhdestvensky, A.A. Lebedev, S.I. Vavilov, V.P. Linnik, D.D. Maksutov og andre.