Разновидности методов световой микроскопии
Выбор метода световой микроскопии определяется характеристиками объектов и целью исследования.
Светлое поле в потоке проходящего света
Этот метод основан на принципе прохождения света через образец. Объект поглощает и частично рассеивает падающие на него лучи, что позволяет формировать изображение.
Световое поле в потоке — это метод, основанный на принципе светопропускания.
Светлопольная микроскопия используется для исследования окрашенных тканей животных и растений, шлифов и т.д. Для прохождения луча света препарат должен быть прозрачным.
Косое освещение
Этот метод представляет собой разновидность светлопольной микроскопии. Чтобы выявить рельеф и сделать изображение более контрастным, поток направляют под крутым углом к образцу.
Светлое поле в отраженном свете
Светлопольная микроскопия в отраженном свете позволяет исследовать поверхности непрозрачных объектов (сплавов, покрытий, минералов и т.д.). Свет падает на образец сверху, а основная оптическая система действует как линза и конденсатор.
Яркое поле в отраженном свете позволяет исследовать поверхности непрозрачных объектов.
Изображение формируется за счет того, что элементы поверхности по-разному отражают и рассеивают падающие лучи. Травление позволяет исследовать не только дефекты, но также микроструктуру и фазовый состав образца.
Темное поле
Метод темного поля предназначен для исследования прозрачных образцов, не поглощающих свет. Специальный конденсатор направляет лучи так, что они образуют полый конус, в центре которого находится линза. Поэтому большая часть лучей не попадает в оптическую систему.
Ультрамикроскопия
Метод ультрамикроскопии — это своего рода темное поле. Для исследования образцов используются сильные источники света, а лучи направляются перпендикулярно столику. Распространение волн позволяет обнаруживать частицы размером менее 10 нм.
Ультрамикроскопия — это метод наблюдения и анализа коллоидных частиц.
Фазовое контрастирование
Метод фазового контраста позволяет исследовать прозрачные и неокрашенные образцы. При небольшой разнице показателя преломления изображение не может быть получено ни с помощью микроскопа светлого поля, ни с помощью темнопольного микроскопа, так как разница в поглощении и рассеянии света будет минимальной.
Однако по мере прохождения через образец волна приобретает фазовый рельеф, который фиксируется специальной линзой. На изображении это отображается как разница в яркости элементов.
Аноптральный контраст
Этот метод является разновидностью фазовой микроскопии. На иммерсионную линзу нанесено сажевое кольцо, пропускающее 10% лучей и совпадающее с контуром кольцевой диафрагмы конденсатора. В отсутствие образца амплитуда световых волн уменьшается на 90%.
Из-за этого исследуемое поле темное, а частицы образца светлые.
Поляризационный метод
Анализ анизотропных материалов проводится в свете, прошедшем через специальную фильтрующую пластину. Проходя через образец, плоскость поляризации лучей меняется.
Разница между начальными и конечными характеристиками волн используется для определения количества оптических осей, их ориентации и т.д.
Интерференционная микроскопия
Интерференционный метод основан на параллельном прохождении 2-х лучей через сцену и за ее пределы. В окуляре микроскопа когерентные волны объединяются и интерферируют друг с другом.
При прохождении через образец первый луч имеет фазовую задержку, что влияет на ширину и яркость результирующего изображения.
История создания
Хотя первые увеличительные линзы, на основе которых собственно и работает световой микроскоп, археологи находили еще при раскопках древнего Вавилона, тем не менее, первые микроскопы появились в Средневековье. Что интересно, среди историков нет согласия по поводу того, кто первым изобрел микроскоп. Среди кандидатов на эту почтенную роль такие известные ученые и изобретатели как Галилео Галилей, Христиан Гюйгенс, Роберт Гук и Антонии ван Левенгук.
Стоит также упомянуть итальянского врача Г. Фракосторо, который еще в далеком 1538 году первым предложил совместить несколько линз, чтобы получить больший увеличительный эффект. Это еще не было созданием микроскопа, но стало предтечей его возникновения.
А в 1590 году некто Ханс Ясен, голландский мастер по созданию очков заявил, что его сын – Захарий Ясен – изобрел первый микроскоп, для людей Средневековья такое изобретение было сродни маленькому чуду. Однако, ряд историков сомневается в том, является ли Захарий Ясен истинным изобретателем микроскопа. Дело в том, что в его биографии немало темных пятен, в том числе пятен и на его репутации, так современники обвиняли Захарию в фальшивомонетчестве и краже чужой интеллектуальной собственности. Как бы там ни было, но точно узнать был ли Захарий Ясен изобретателем микроскопа или нет, мы, к сожалению, не можем.
А вот репутация Галилео Галилея в этом плане безупречна. Этого человека мы знаем, прежде всего, как, великого астронома, ученого, гонимого католической церковью за свои убеждения о том, что Земля вращается вокруг Солнца, а не наоборот. Среди важных изобретений Галилея – первый телескоп, с помощью которого ученый проник своим взором в космические сферы. Но сфера его интересов не ограничивалась лишь звездами и планетами, ведь микроскоп, это по сути тот же телескоп, но только наоборот. И если с помощью увеличительных линз можно наблюдать за далекими планетами, то почему бы не обратить их мощь в другое направление – изучить то, что находится у нас «под носом». «Почему бы и нет», – наверное, подумал Галилей, и вот, в 1609 году он уже представляет широкой публике в Академии деи Личеи свой первый составной микроскоп, который состоял из выпуклой и вогнутой увеличительных линз.
Старинные микроскопы.
Позднее, спустя 10 лет, голландский изобретатель Корнелиус Дреббель усовершенствовал микроскоп Галилея, добавив в него еще одну выпуклую линзу. Но настоящую революцию в развитии микроскопов совершил Христиан Гюйгенс, голландский физик, механик и астроном. Так он первым создал микроскоп с двухлинзовой системой окуляров, которые регулировались ахроматически. Стоит заметить, что окуляры Гюйгенса применяются и по сей день.
А вот знаменитый английский изобретатель и ученый Роберт Гук навеки вошел в историю науки, не только как создатель собственного оригинального микроскопа, но и как человек, сделавший при его помощи великое научное открытие. Именно он первым увидел через микроскоп органическую клетку, и предположил, что все живые организмы состоят из клеток, этих мельчайших единиц живой материи. Результаты своих наблюдений Роберт Гук опубликовал в своем фундаментальном труде – Микрографии.
Опубликованная в 1665 году Лондонским королевским обществом, эта книга тут же стала научным бестселером тех времен и произвела подлинный фурор в научном сообществе. Еще бы, ведь в ней имелись гравюры с изображением увеличенной в микроскоп блохи, вши, мухи, комара, клетки растения. По сути, этот труд представлял собой удивительное описание возможностей микроскопа.
Интересный факт: термин «клетка» Роберт Гук взял потому, что клетки растений ограниченные стенами напомнили ему монашеские кельи.
Так выглядел микроскоп Робета Гука, изображение из «Микрографии».
И последним выдающимся ученым, который внес свой вклад в развитие микроскопов, был голландец Антонии ван Левенгук. Вдохновленный трудом Роберта Гука, «Микрографией», Левенгук создал свой собственный микроскоп. Микроскоп Левенгука, хотя и обладал лишь одной линзой, но она была чрезвычайно сильной, таким образом, уровень детализации и увеличения у его микроскопа был лучшим на то время. Наблюдая в микроскоп живую природу, Левенгук сделал множество важнейших научных открытий в биологии: он первым увидел эритроциты, описал бактерии, дрожжи, зарисовал сперматозоиды и строение глаз насекомых, открыл инфузории и описал многие их формы
Работы Левенгука дали огромный толчок к развитию биологии, и помогли привлечь внимание биологов к микроскопу, сделали его неотъемлемой частью биологических исследований, аж по сей день. Такая в общих чертах история открытия микроскопа
Камера-обскура
Заканчивая разговор об оптических инструментах, необходимо упомянуть камеру-обскуру, изобретенную в 1420 г. итальянским инженером Дж. Фонтаной. Камера-обскура является простейшим оптическим приспособлением, позволяющим получать на экране изображения предметов. Это темный ящик с небольшим отверстием в одной из стенок, перед которым помещают рассматриваемый объект. Исходящие от него лучи света проходят через отверстие и создают на противоположной стене ящика (экране) перевернутое изображение объекта.
В 1558 г. итальянец Дж. Порта приспособил камеру-обскуру для исполнения рисунков. Ему же принадлежит идея применения камеры-обскуры для проецирования рисунков, помещенных у отверстия камеры и сильно освещаемых свечами или солнцем.
Как устроен микроскоп
Купив микроскоп, вы сможете расширить границы своих возможностей, заглянуть в микромир и изучить его обитателей. Постарайтесь стать исследователями окружающего мира, но в первую очередь ознакомьтесь с устройством микроскопа и правилами, которые необходимо соблюдать при работе с ним.
Микроскоп — сложный оптический прибор. Чтобы научиться работать с ним, нужно знать, из каких частей он сделан
Чтобы правильно пользоваться оптическим микроскопом, нужно знать его устройство и понимать, как он работает.
Если вы посмотрите на микроскоп в целом, это просто очень сильное увеличительное стекло. Увеличивает микроскоп с помощью нескольких линз, одна часть которых находится в окуляре, а другая — в объективе. Мощность линз всегда указывается на их оправе. Чтобы узнать мощность вашего микроскопа, вам нужно умножить числа на объективе и окуляре. Итак, если у микроскопа есть окуляр с 20-кратным увеличением и 4-кратный объектив, то он обеспечивает 80-кратное увеличение. Современные оптические микроскопы могут увеличивать в 1500-3000 раз. Однако для домашней лаборатории достаточно максимального увеличения до 800 раз.
Итак, перейдем к устройству микроскопа.
Окуляр расположен в длинной полой трубке, называемой тубусом. При желании можно сменить окуляр на более мощный — он легко снимается с тубуса.
Окулярная трубка
Вы можете сами выбрать степень увеличения — все, что вам нужно сделать, это повернуть диск объектива до щелчка. Поскольку сила линз указана на оправе, вам решать, будет ли увеличение сильнее или слабее.
На другом конце трубки находится вращающийся диск, на котором размещены объективы. В современных микроскопах их много одновременно: два, три и больше.
Современные микроскопы оснащены одновременно несколькими объективами
Под объективом есть сцена. Как следует из названия, это именно то место, где должны быть размещены исследуемые объекты. По обеим сторонам микроскопа есть два больших винта, они нужны для того, чтобы приблизить или отдалить объект от объектива — так регулируется резкость. Под журнальным столиком вы найдете зеркало, очень важную часть микроскопа. С помощью зеркала свет направляется на объект, лежащий на сцене. Таким образом вы можете отрегулировать яркость. Все элементы микроскопа организованы в единую целостную систему благодаря штативу, прочной металлической конструкции.
Объект необходимо расположить так, чтобы поток света от зеркала к линзе проходил прямо через него
Большинство микроскопов имеют встроенную лампу, которая направляет необходимое количество света, поэтому вам не нужно беспокоиться об освещении. Кроме того, существуют бинокулярные микроскопы (с двумя окулярами), которые удобнее монокулярных (с одним окуляром). К тому же первые заботятся о нашем зрении — глаза гораздо меньше устают, так как нагрузка на них распределяется равномерно.
Бинокулярный микроскоп удобнее — изображение в нем предстает в более полном виде
В предметный столик встроены микроскопы с двумя маленькими винтами, что позволяет легко перемещать предметный столик в студии и не перемещать его вручную во время работы.
Если у вас дома есть компьютер, приобретите цифровой микроскоп. Это позволит вам просматривать изображения на экране монитора, раскрашивать их, подписывать и сохранять. Будет здорово, если вы сможете снимать видео и создавать собственный фильм!
Создавайте отличные фильмы с помощью компьютера и микроскопа
Развитие оптики и создание лупы в средние века
В средние века оптические исследования стали развиваться более активно. Оптика, как наука, начала привлекать все больше внимания ученых. Среди известных ученых, занимающихся оптикой, были арабский ученый Альхазен, итальянский физик Леонардо да Винчи, а также немецкий ученый и изобретатель Йоганнес Кеплер.
Во время средних веков была изобретена лупа — оптическое устройство, позволяющее увеличивать рисунки или предметы. Лупу впервые упоминают в древних арабских и европейских текстах в конце XIII века.
Имя создателя лупы остается неизвестным, но изображения и описания этого устройства можно найти в многих средневековых источниках. Описание состоит из двух стеклянных полусфер, объединенных вместе и с помощью которых можно увеличивать изображения.
Создание лупы было первым шагом в развитии микроскопии и оптической техники в целом. Она стала важным инструментом для ученых и исследователей, а также привлекла интерес художников и заняла свое место в истории науки и искусства.
Микроскопы в 21 веке
Сегодня в науке используются достаточно мощные приборы, включая электронные. По принципу действия они напоминают световые. Однако в таких устройствах вместо светового потока через образец проходят электроны. При этом вместо стеклянных линз применяются магниты. Однако магнитным линзам были присущи аберрации, которые размывали картину. При этом исследователям удалось найти способ ее восстановления. За счет этого из схемы удалось исключить магниты, что помогло избавиться от искажений.
С каждым годом такие устройства все больше совершенствуются. Первые изделия, созданные Janssens, увеличили объекты в 9 раз. В настоящее время самый мощный микроскоп дает возможность увеличивать объекты в 200 тысяч раз.
В 2014 года команда исследователей придумала очень сильное устройство, которое позволяет следить за развитием белков внутри клеток. За эту разработку ученым была присуждена Нобелевская премия по химии. Исследователи уверены, что это изобретение поможет справляться с самыми сложными патологиями, включая болезнь Альцгеймера.
Сегодня в лабораториях применяют всевозможные флуоресцентные метки и поляризованные фильтры для изучения образцов. Для обработки изображений, которые не видны человеческому глазу, используются компьютеры. Также к современным разработкам относятся отражающие, конфокальные, фазово-контрастные и ультрафиолетовые устройства. Такие приборы помогают видеть даже один атом.
Микроскоп представляет собой сложное устройство, которое сыграло важную роль в развитии самых разных отраслей науки и техники. Первые прототипы таких приборов появились еще в древние времена. Однако впоследствии ученые приложили много усилий для их совершенствования.
Обнаружения и открытия, строение клетки
Особый интерес в ней представляет наблюдение № 17 — «О схематизме, или строении пробки и о клетках и порах некоторых других пустых тел». Гук так описывает срез обыкновенной пробки: «Вся она перфорированная и пористая, подобно сотам, но поры ее неправильной формы, и в этом отношении она напоминает соты… Далее, эти поры, или клетки, неглубоки, но состоят из множества ячеек, разделенных перегородками».
В этом наблюдении бросается в глаза слово «клетка». Так Гук назвал то, что и сейчас называется клетками, например, клетки растений. В те времена люди не имели об этом ни малейшего представления. Гук первым наблюдал их и дал название, оставшееся за ними навсегда
Это было открытие громадной важности
Современные электронные микроскопы
В 1931 году немецкий физик Эрнст Руска начал работу над созданием первого электронного микроскопа (просвечивающий (трансмиссионный) электронный микроскоп). В 1986 году за это изобретение он получит Нобелевскую премию.
В 1936-м немецкий же ученый Эрвин Вильгель Мюллер изобрел электронный проектор (автоэлектронный микроскоп). Прибор позволял увеличить изображение твердого тела в миллионы раз. Через 15 лет Мюллер же сделал еще один прорыв в этой области — автоионный микроскоп, который дал физику возможность впервые в истории человечества увидеть атомы.
Параллельно велись и другие работы. В 1953 году голландец Фриц Цернике, профессор теоретической физики, получил Нобелевскую премию за создание фазово-контрастной микроскопии. В 67-м Эрвин Мюллер усовершенствовал свой автоионный микроскоп, добавив к нему время-пролетный масс-спектрометр, создав первый “атомный зонд”. Это устройство позволяет не только идентифицировать отдельно взятый атом, но и определять массу и кратность заряда иона.
В 1981-м Герд Бинниг и Генрих Рорер из Германии создали сканирующий (растровый) туннельный микроскоп; через пять лет после этого Бинниг и его коллеги изобрели сканирующий атомно-силовой микроскоп. В отличие от предыдущей разработки, АСМ позволяет исследовать и проводящие, и непроводящие поверхности и фактически манипулировать атомами. В том же году Бинниг и Рорер получили Нобелевскую премию за СТМ.
В 1988 году трое ученых из Великобритании снабдили “атомный зонд” Мюллера позиционно-чувствительным детектором, что дало возможность определять положение атомов в трех измерениях.
В 1988-м японский инженер Кинго Итая изобрел электрохимический сканирующий туннельный микроскоп, а три года спустя был предложен кельвин-зондовый силовой микроскоп — бесконтактная версия атомно-силового микроскопа.
Изобретение микроскопа началось с того, что однажды Галилей соорудил очень длинную подзорную трубу. Дело происходило днем. Закончив работу, он навел трубу на окно, чтобы на свету проверить чистоту линз. Прильнув к окуляру, Галилей оторопел: все поле зрения занимала какая-то серая искрящаяся масса. Труба немного покачнулась, и ученый увидел огромную голову с выпуклыми черными глазами по бокам. У чудовища было черное, с зеленым отливом туловище, шесть коленчатых ног… Да ведь это … муха! Отняв трубу от глаза, Галилей убедился: на подоконнике действительно сидела муха.
Так появился на свет микроскоп — состоящий из двух линз прибор для увеличения изображения маленьких предметов. Свое название — «микроскопиум» — он получил от члена «Академиа деи линчеи» («академии рысьеглазых»)
И. Фабера в 1625 г. Это было научное общество, которое, кроме прочего, одобряло и поддерживало применение оптических приборов в науке.
А сам Галилей в 1624 г. вставил в микроскоп более короткофокусные (более выпуклые) линзы, благодаря чему труба стала короче.
История микроскопа
История Микроскопа начинается с создания так называемого Составного Микроскопа, это означает, что он родился из идеи смешивания 2-х и более линз для того, чтобы иметь возможность изучать все необходимые объекты в гораздо более широком масштабе. .
Согласно такому определению, кульминация истории микроскопа должна была начаться в XNUMX веке, возможно, с созданием человека по имени Захария Янссен.
Однако очень важно учитывать, что до создания микроскопа часто использовались увеличительные линзы, также известные как «увеличительные стекла». Увеличительные стекла также обычно являются своего рода микроскопом, называемым «простым микроскопом»
Однако, когда упоминается изобретение микроскопа, обычно это делается в отношении составного микроскопа. Откройте для себя историю других великих изобретений, таких как История телефона
Увеличительные стекла также обычно являются своего рода микроскопом, называемым «простым микроскопом». Однако, когда упоминается изобретение микроскопа, обычно это делается в отношении составного микроскопа. Откройте для себя историю других великих изобретений, таких как История телефона.
История создания
Точная дата изобретения прибора неизвестна. Изначально в качестве увеличителя предметов использовались двояковыпуклые линзы. Они были найдены в ходе раскопок древнеримских поселений. Изобретателями простого микроскопа считаются оптик Г. Янсен с сыном. Из-за ручной шлифовки на поверхности линз образовывались неровности, дефекты. Для их поиска использовалась лупа. В результате проведенных манипуляций было установлено свойство многократного увеличения предмета при его рассмотрении под двумя линзами. Янсен установил 2 линзы в одну трубу. Полученное устройство имело общие черты с подзорной трубой. С одной стороны трубы располагалась линза-объектив, на другой — окуляр. Отличие от подзорной трубы заключается в том, что микроскоп показывал многократно уменьшенные предметы.
В 1609 г. Галилей сконструировал микроскоп, оснащенный двумя видами линз — выпуклой и вогнутой. Изобретение получило название «оккиолино» или маленький глаз. Через десять лет был собран микроскоп с двумя выпуклыми линзами. Новый прибор был назван микроскопом в 1625 г с подачи друга Галилея Фабера.
Все устройства отличались примитивной конструкцией. Микроскоп Галилея давал только девятикратное увеличение предметов. В 1665 г. был создан прибор с тридцатикратным увеличением.
В середине 17 века ученый Гук конструирует микроскоп с наклонной тубой. В тот же период ван Левенгук разрабатывает простой микроскоп с одной линзой. Ученый много работал над созданием разных видов линз. Качественная шлифовка, обработка позволяли создавать качественные линзы. Левенгук дал им название «микроскопия». Размеры таких стеклышек не превышали площадь ногтя, но они обеспечивали увеличение в 100- 300 раз. Ученый несколько изменил конструкцию прибора. В центре металлической пластины располагалась линза. На противоположной стороне был закреплен образец для рассмотрения. Работа с таким устройством представляла определенные сложности. Несмотря на это модифицированная версия микроскопа помогла совершить определенные открытия.
В ту эпоху не было никакой информации о строении органов. Микроскоп помог открыть эритроциты. Ливенгкук смог рассмотреть также волокна, из которых состоят мышцы. В растворах отчетливо проявлялись микроскопические организмы, которые постоянно находились в движении. Так появились первые знания о бактериях.
За всю жизнь ученый сконструировал 25 микроскопов, 9 из них удалось сохранить. Его приборы обеспечивают увеличение в 275 раз.
Виды световых микроскопов с описанием
Конструктивные особенности зависят от назначения микроскопа. Для повышения четкости изображения используются методы флуоресценции, люминесценции, инверсии и др.
Биологическое оборудование
Биологические устройства позволяют изучать прозрачные или полупрозрачные объекты. Принцип их действия основан на исследовании светового поля в потоке проходящего света. Такие микроскопы используются в лабораторной диагностике, ботанике, цитологии, микроэлектронике, археологии и пищевой промышленности.
Биологическое оборудование позволяет исследовать прозрачные объекты.
Для увеличения разрешения используются иммерсионные оптические системы. В этом случае между образцом и первым стаканом вводится жидкость с высоким показателем преломления (минеральное масло, раствор глицерина, дистиллированная вода и т.д.).
Криминалистическое оборудование
Главная особенность судебного микроскопа — это возможность сравнивать 2 объекта. Такое исследование помогает найти сходство между компонентами взрывных устройств, пулями, пулями, волосами, волокнами и другими доказательствами.
Это позволяет снизить вероятность ошибок, создавать объектные модели и сравнивать их с данными из электронных источников.
Флуоресцентные микроскопы
Флуоресцентные или люминесцентные микроскопы позволяют исследовать объекты, излучающие свет после воздействия ультрафиолета. Они оснащены коротковолновым источником света, светофильтрами и интерференционной пластиной.
Флуоресцентный микроскоп — это оптическое устройство, которое показывает клетки в увеличенном виде.
Флуоресцентные микроскопы активно используются в лабораторной диагностике, в частности, при исследовании клеток крови и антигенов. Для анализа объектов, не излучающих свет, используются люминесцентные красители и порошки.
Поляризационные микроскопы
Поляризационное устройство является наиболее сложным из всех представленных типов микроскопов. Он используется для изучения анизотропных материалов, полимеров, некоторых клеток и микробиологических объектов.
Источник света со специальными фильтрами генерирует поляризованный поток, облучающий образец.
Инвертированные с перевернутым положением объектива
В инвертированном микроскопе объектив располагается не над образцом, а под предметным столиком. Такие устройства используются в биологии, медицине, промышленности, металлографии, криминалистике и других областях.
Инвертированный микроскоп имеет особую конструкцию.
Перевернутое положение оптической системы позволяет исследовать более крупные образцы и работать со специальными пластинами.
Микроскопы для металлографии
Металлографические микроскопы предназначены для исследования поверхности непрозрачных объектов. Изображение получается путем преломления луча отраженного света.
Объектом исследования являются микродефекты поверхности и зерно сплавов. Помимо металлургии и промышленности такие устройства используются в геологии и археологии. Для обеспечения четкости используются специальные линзовые и зеркальные системы.
Стереомикроскопы (дают объемное изображение)
Стереомикроскопы оснащены двумя объективами, позволяющими получать объемное изображение исследуемого образца. По сравнению с устройствами с плоским полем они обеспечивают более резкое, четкое и контрастное изображение.
Стереомикроскопы обеспечивают трехмерное изображение.
Такие устройства используются в точном машиностроении, ювелирной и других отраслях промышленности.
Моновидеомикроскопы с возможностью получения видео
Видеомикроскопы предназначены для динамического наблюдения за образцом и фиксации изображения. Для повышения эффективности их оснащают специальными линзами, светофильтрами и переходниками.
Первые оптические приборы
Ранние простые оптические приборы были с увеличительными стеклами и имели увеличение обычно около 6 x – 10 х.
В 1590 году, два голландских изобретателя Ганс Янсен и его сын Захарий при шлифовке линз вручную обнаружили, что сочетание двух линз позволило увеличить изображение предмета в несколько раз.
Их первые устройства были новизной, чем научный инструмент, поскольку максимальное увеличение было до 9 х. Первый микроскоп, сделанный для голландской королевской знати имел 3 раздвижные трубы, 50 см в длину и 5 см в диаметре. Было указано, что устройство имело увеличение от 3 x до 9 x когда полностью раскрыто.
Микроскоп Левенгука
Другой голландский ученый Антони ван Левенгук (1632-1723), считается одним из пионеров микроскопии, в конце XVII века стал первым человеком реально использовавшим изобретение микроскопа на практике.
Ван Левенгук достиг большего успеха, чем его предшественники путем разработки способа изготовления линзы путем шлифовки и полировки. Он достиг увеличения до 270 x, лучшее известное на то время. Это увеличение дает возможность просматривать объекты размером одна миллионная метра.
Антони Левенгук стал более активно участвовать в науке со своим новым изобретением микроскопа. Он мог видеть вещи, которые никто никогда не видел раньше. Он впервые увидел бактерии, плавающие в капле воды. Он отметил ткани растений и животных, клетки спермы и клетки крови, минералы, окаменелости и многое другое. Он также обнаружил нематод и коловраток (микроскопических животных) и обнаружил бактерии, глядя на образцы зубного налета от своих собственных зубов.
Люди стали понимать, что увеличение может выявить структуры, которые никогда не видели раньше — гипотеза, что все сделано из крошечных компонентов, невидимых невооруженным глазом тогда еще не рассматривалась.
Работы Антони Левенгука в дальнейшем развил английский ученый Роберт Гук, который опубликовал результаты микроскопических исследований «Микрография» в 1665 году. Роберт Гук описал подробные исследования в области микробиологии.
Англичанин Роберт Гук открыл микроскопическую веху и основную единицу всей жизни — клетку. В середине XVII века Гук увидел структурные клетки во время изучения образца, который напомнил ему о небольших монастырских комнатах. Гуку также приписывают быть первым, который использовал конфигурацию трех основных линз, как сегодня используют после изобретения микроскопа.
В 18-19 веках не так много изменений в конструкции основного микроскопа было введено. Были разработаны линзы с использованием более чистого стекла и различной формы для решения таких проблем, как искажение цвета и разрешение плохого изображения. В конце 1800-х годов немецкий физик-оптик Эрнст Аббе обнаружил, что покрытые маслом линзы предотвращают искажение света при высоком разрешении. Изобретение микроскопа помогло великому русскому учёному-энциклопедисту Ломоносову в середине 18 века проводить свои опыты двигать русскую науку.
История создания микроскопа
Создание микроскопа имеет многовековую историю. Прибор прошел путь от простой трубки, в которую едва что-то можно было рассмотреть, до электронного устройства огромной мощности с большими увеличительными возможностями.
Один из первых микроскопов
Поскольку ранее наукой интересовались богатые люди, заказанные ими единичные экземпляры микроскопов украшались дорогими камнями и золотом, футляры для их хранения изготавливались из слоновой кости и ценного дерева.
В настоящее время существует множество микроскопов, они находят применение в разных сферах деятельности человека: медицине, промышленности, археологии, электронике и др.
Микроскоп Захария Янссена (XVI век)
Первый микроскоп создал нидерландский мастер по изготовлению очков Захарий Янссен. Это была обычная трубка с двумя линзами на концах. Настройку изображения выполняли, выдвигая трубку (тубус). Этот простой микроскоп стал основой для создания более сложных приборов.
Микроскоп Гука (середина XVII века)
Роберт Гук собрал очень удобную модель микроскопа: тубус можно было наклонять. Чтобы получить хорошее освещение, ученый придумал специальную масляную лампу и стеклянный шар, который наполнялся водой.
Микроскоп Галилея (начало XVII века)
Галилео Галилей доработал трубу Янссена, заменив одну из выпуклых линз на вогнутую. При выдвижении тубуса этот микроскоп служил еще и телескопом. Предположительно микроскоп Галилея изготовил мастер Джузеппе Кампаньи из дерева, картона и кожи и поставил на трехногую подставку из металла.
Микроскоп Левенгука (середина XVII века)
Изобретение Левенгука представляло собой две небольшие пластины, между которыми крепилась крошечная линза, а исследуемый объект помещался на иглу. Передвигать иглу можно было с помощью специального винта. Микроскоп мог увеличить изображение в 300 раз, что было немыслимо для той поры.
Микроскоп Иоганна ван Мушенбрука (конец XVII века)
Иоганн ван Мушенбрук создал необычный и простой в использовании микроскоп. Линза и держатель крепились с помощью подвижных соединений, названных «орехами Мушенбрука». Это придавало микроскопу большую гибкость.
Микроскоп Дреббеля (XVII век)
Микроскоп Дреббеля — это позолоченная труба, которая находилась в строго вертикальном положении. Работать за таким микроскопом было не очень удобно.
Микроскоп фирмы Шевалье (XIX век)
Наука шагнула далеко вперед. Фирма Шевалье стала производить микроскопы, объектив которых состоял уже не из одной простой, а из многих специально отшлифованных ахроматических линз. Это позволяло достигать большой мощности и передавать изображение без искажений и более четко.
Электронный микроскоп (XX век)
Появляются электронные микроскопы. Ученые заменили пучок света на поток микрочастиц — электронов. Для получения изображения в электронном микроскопе используются специальные магнитные линзы, они управляют движением электронов с помощью магнитного поля.
USB-микроскоп (конец XX века)
USB-микроскоп — это небольшой цифровой прибор, который присоединяется к компьютеру через USB-порт. Вместо окуляра — маленькая веб-камера, которая посылает изображение прямо на монитор компьютера.
Технические усовершенствования и развитие микроскопии
После появления первых микроскопов в XVII веке, микроскопия продолжала развиваться исключительно быстро. Ученые и инженеры применяли свои знания и технические навыки, чтобы сделать микроскопы более точными, удобными в использовании и способными увеличивать изображения в большем масштабе.
Самые заметные технические усовершенствования и разработки в микроскопии включают в себя:
Двулинзовые микроскопы: Первоначально микроскопы имели только одну линзу для увеличения изображения. В начале XVIII века было изобретено устройство с двумя линзами, которое позволяло значительно увеличивать изображение. Это позволило ученым проводить более точные исследования и наблюдения.
Иллюминация: В XIX веке было открыто, что освещение образца улучшает качество изображения. Изначально для этой цели использовалось естественное освещение, но позднее разработались искусственные источники света. Это сделало возможным наблюдение объектов, которые ранее были невидимы.
Электронная микроскопия: В середине XX века были изобретены электронные микроскопы, которые позволили ученым наблюдать объекты на более мельчайших уровнях, чем это было возможно с помощью оптических микроскопов. Электронные микроскопы используют пучки электронов для создания изображений, что позволяет достичь кратного увеличения по сравнению с оптическими микроскопами.
Цифровая микроскопия: В последние десятилетия микроскопия стала компьютеризированной и цифровой. Изображения, полученные с помощью микроскопов, могут быть записаны и обработаны на компьютере, что делает возможным выполнение более точных измерений и анализа. Также цифровые микроскопы позволяют делиться изображениями и данными с коллегами по всему миру через Интернет.
Все эти технические усовершенствования и разработки значительно повлияли на современную микроскопию. Благодаря этому, микроскопы стали незаменимым инструментом для научных исследований, медицинских диагнозов и многих других областей. И развитие микроскопии продолжается до сегодняшнего дня, исследователи постоянно работают над созданием новых и более совершенных типов микроскопов.