Το ιστορικό της εφεύρεσης και η βελτίωση του μικροσκοπίου. Σχεδιάστηκε το πρώτο μικροσκόπιο

Για να κατανοήσουμε τι συμβαίνει στον μικρο- και στον μέγα-κόσμο, απαιτούνται πολύπλοκες συσκευές. Τα πρώτα βήματα προς την κατανόηση αυτών των κόσμων ήταν οι εφευρέσεις του μικροσκοπίου και του τηλεσκοπίου, αντίστοιχα.

Ακόμη και στον Μεσαίωνα, ήταν γνωστό ότι με τη βοήθεια του κυρτού γυαλιού, μπορείτε να αλλάξετε την οπτική αντίληψη. Ένας Άγγλος μοναχός ήταν ενεργός υποστηρικτής της χρήσης μεγεθυντικών φακών και φακών. Ρότζερ Μπέικονπου έζησε τον δέκατο τρίτο αιώνα. Περίπου την ίδια εποχή, οι άνθρωποι άρχισαν να χρησιμοποιούν γυαλιά για να διορθώσουν οπτικά ελαττώματα. Ωστόσο, όλα αυτά τα πρωτόγονα οπτικά όργανα κατέστησαν αδύνατο να δούμε κάτι νέο σε σύγκριση με αυτό που μπορεί να δει ένα άτομο με κανονική όραση. Οι προσπάθειες ενίσχυσης του μεγεθυντικού αποτελέσματος των φακών οδήγησαν στην εφεύρεση του λεγόμενου σύνθετου μικροσκοπίου - μια συσκευή που αποτελείται από δύο φακούς (αντικειμενικό και προσοφθάλμιο), που διέρχονται από τους οποίους το φως δημιουργεί διαδοχικά μια μεγεθυμένη εικόνα του υπό εξέταση αντικειμένου στο ευαίσθητο κέλυφος του ματιού. Αυτό συνέβη στα τέλη του 16ου ή στις αρχές του 17ου αιώνα, αλλά ποιος ήταν ο πρώτος εφευρέτης ενός τέτοιου μικροσκοπίου δεν είναι ακριβώς γνωστό. Σε κάθε περίπτωση, το 1609, ο Γαλιλαίος παρουσίασε για πρώτη φορά στην επιστημονική κοινότητα τη συσκευή που είχε σχεδιάσει και την ονόμασε «occhiolino», που σημαίνει «μικρό μάτι». Ίσως αυτό ήταν το πρώτο μικροσκόπιο, αν και αργότερα υπήρξαν άλλοι υποψήφιοι για αυτήν την εφεύρεση. Η ίδια η λέξη "μικροσκόπιο" επινοήθηκε από τον φίλο του Galileo, Giovanni Faber, κατ' αναλογία με το τηλεσκόπιο που υπήρχε ήδη εκείνη την εποχή.

Ωστόσο, τα πρώτα μικροσκόπια δεν επέτρεψαν τη λήψη καθαρής εικόνας λόγω ατελούς γυαλίσματος γυαλιού. Παρόλα αυτά, Ρόμπερτ Χουκτο 1664, ενώ εξέταζε ένα τμήμα φελλού, ανακάλυψε κύτταρα. Μια πραγματική επανάσταση στην ανάπτυξη μικροσκοπικές μελέτεςπου παρήχθη το 1674 από έναν Ολλανδό Anthony van Leeuwenhoek(Εικ. 95, Α).

Ρύζι. 95. Μικροσκόπια: Α - Το μικροσκόπιο του Leeuwenhoek ήταν εξαιρετικά απλό και ήταν μια πλάκα, στο κέντρο της οποίας υπήρχε ένας φακός. Β – σύγχρονο μικροσκόπιο φωτός. Β - ηλεκτρονικό μικροσκόπιο

Ενώ εργαζόταν ως φύλακας στο τοπικό δημαρχείο, κατά τη διάρκεια της υπηρεσίας του εξασκήθηκε στους φακούς λείανσης και σύντομα έφτασε σε τέτοια τελειότητα που, απλώς κοιτάζοντας μια σταγόνα νερού μέσα από έναν φακό που είχε γυαλίσει με κατάλληλο φωτισμό, είδε εντελώς νέο κόσμο. Ήταν ένας κόσμος ζωντανών οργανισμών άγνωστων σε κανέναν μέχρι τότε, που ο Leeuwenhoek αποκαλούσε «μικρά ζώα». Για την ανακάλυψη αυτή, εξελέγη αντεπιστέλλον μέλος της Βασιλικής Εταιρείας του Λονδίνου, αν και δεν καταλάβαινε καθόλου επιστήμη.

Αργότερα, οι βελτιωμένες τεχνικές λείανσης φακών κατέστησαν δυνατή την αύξηση ανάλυση σύνθετο μικροσκόπιο (Εικ. 95, Β). Αυτός ο όρος αναφέρεται στην ικανότητα ενός μικροσκοπίου να δημιουργεί μια καθαρή ξεχωριστή εικόνα δύο σημείων σε ένα αντικείμενο. Με απλά λόγια, αυτό μικρότερες διαστάσειςαντικείμενο που μπορεί να δει κανείς στο μικροσκόπιο. Όλα όσα βλέπουμε γενικά και στο μικροσκόπιο ειδικότερα είναι μια αντανάκλαση του φωτός από το αντικείμενο που εξετάζουμε. Αλλά ξέρουμε τι είναι το φως ηλεκτρομαγνητικό κύμα, το οποίο έχει ιδιότητες όπως η συχνότητα και το μήκος. Επιπλέον, τέτοια κύματα, όπως όλα τα άλλα, έχουν την ιδιότητα της περίθλασης, δηλαδή την ικανότητα να κάμπτονται γύρω από μικρά αντικείμενα. Λόγω της περίθλασης, είναι αδύνατο να διακρίνουμε αντικείμενα μικρότερα από το μισό μήκος κύματος του ανακλώμενου φωτός κάτω από ένα μικροσκόπιο. Θυμηθείτε ότι το μήκος κύματος ηλεκτρομαγνητική ακτινοβολίαστο ορατό τμήμα του φάσματος είναι περίπου 400 έως 700 nm. Αυτό σημαίνει ότι τα παραδοσιακά οπτικά μικροσκόπια, που χρησιμοποιούν ορατό φως ως πηγή φωτισμού, μπορούν να μας επιτρέψουν να δούμε αντικείμενα που έχουν τουλάχιστον αυτό το μέγεθος (Εικ. 96). Επομένως, η μέγιστη μεγέθυνση που μπορεί να επιτευχθεί με τη βοήθειά τους δεν μπορεί να είναι μεγαλύτερη από 2000.

Προκειμένου να αυξηθεί η ανάλυση, απαιτείται να φωτίζεται το υπό εξέταση αντικείμενο με ακτινοβολία του οποίου το μήκος κύματος είναι μικρότερο από αυτό του ορατού φωτός.

Ρύζι. 96. Μάτι λιβελλούλης, ορατό όταν παρατηρείται με γυμνό μάτι (Α) και κάτω από μικροσκόπιο (Β)

Ρύζι. 97. Τηλεσκόπιο Γαλιλαίου.

Τα ηλεκτρόνια αποδείχτηκαν ότι ήταν τέτοια ακτινοβολία. Στις αρχές του ΧΧ αιώνα. διαπιστώθηκε ότι το ηλεκτρόνιο μπορεί να θεωρηθεί όχι μόνο ως σωματίδιο, αλλά και ως ακτινοβολία, με μήκος κύματος στην περιοχή των ακτίνων Χ. Και δεδομένου ότι τα ηλεκτρόνια, σε αντίθεση με το φως, έχουν επίσης ηλεκτρικά φορτία, οι ακτίνες τους μπορούν να εστιαστούν χρησιμοποιώντας μαγνητικούς φακούς. Με βάση αυτές τις ιδέες, το 1931 ξεκίνησε η ανάπτυξη ηλεκτρονικό μικροσκόπιο, επιτρέποντας τη λήψη εικόνας αντικειμένων με αύξηση έως και ένα εκατομμύριο φορές (Εικ. 95, B). Στο μέλλον, η τεχνική δημιουργίας μικροσκοπίων βελτιωνόταν συνεχώς και τώρα τα σύγχρονα μικροσκόπια καθιστούν δυνατή την προβολή ακόμη και μεμονωμένων ατόμων.

Η μελέτη αντικειμένων που βρίσκονται σε μεγάλες αποστάσεις από τη Γη και ανήκουν στον μέγα κόσμο ξεκίνησε με την εφεύρεση τηλεσκόπιο(Εικ. 97). Το τηλεσκόπιο είχε προηγηθεί μια κατασκοπευτική γυαλί ή, όπως ονομαζόταν, μια σκοπευτική σκοπευτή, η οποία χρησιμοποιήθηκε από τις αρχές του 17ου αιώνα. Ωστόσο, δεν έγινε ευρέως διαδεδομένο μέχρι τη στιγμή που έπεσε στα χέρια του Γαλιλαίου. Βελτίωσε αυτή τη συσκευή και για πρώτη φορά το 1609 μάντεψε να κατευθύνει αυτόν τον σωλήνα προς τον ουρανό, μετατρέποντάς τον έτσι σε τηλεσκόπιο. Αν και η συσκευή του Galileo ήταν μάλλον πρωτόγονη, ο επιστήμονας κατάφερε να αυξήσει την μεγεθυντική του ικανότητα από τρεις σε τριάντα δύο φορές μέσα σε λίγα χρόνια, κάτι που του επέτρεψε να κάνει μια σειρά από σημαντικές ανακαλύψεις. Περισσότερες λεπτομέρειες σχετικά με τις επακόλουθες βελτιώσεις στο τηλεσκόπιο και την έρευνα που πραγματοποιήθηκε με τη βοήθειά τους θα συζητηθούν στο επόμενο κεφάλαιο. Και τώρα θα συνεχίσουμε να εξοικειωνόμαστε με τη δομή του μικροκόσμου.

Ο άνθρωπος έζησε για πολύ καιρό περικυκλωμένος από αόρατους οργανισμούς. Συνεχώς αντιμέτωποι με τα προϊόντα της ζωτικής τους δραστηριότητας. Έφτιαχνε κρασί, ξύδι, έψησε ψωμί και άλλα πολλά. Υπέφερε από ασθένειες που προκαλούνται από αυτούς τους οργανισμούς. Αγνοώντας την ύπαρξή τους. Εξάλλου, τα μεγέθη τους είναι τόσο μικρά που είναι αόρατα. ανθρώπινο μάτι.
Ακόμη και στην αρχαία Βαβυλώνα, προσπάθησαν να επεκτείνουν τις ανθρώπινες δυνατότητες. Κατά τη διάρκεια των ανασκαφών βρέθηκαν αμφίκυρτοι φακοί. Σήμερα, τα πιο απλά οπτικά όργανα. Ήταν ένα βήμα στον μικρόκοσμο. Αργότερα, τον 16ο και 17ο αιώνα, χάρη στην ανάπτυξη της αστρονομίας, δημιουργήθηκαν τηλεσκόπια. Παρατηρήθηκε ότι αν οι φακοί τοποθετηθούν αντίστροφα, διακρίνονται πολύ μικρά αντικείμενα. Γνωρίζοντας αυτό, το 1610 ο G. Galileo δημιούργησε ένα μικροσκόπιο.
Αργότερα, ο φυσικός και εφευρέτης R. Hooke κατασκεύασε ένα μικροσκόπιο από δύο αμφίκυρτους φακούς. Έδωσε μεγέθυνση 30 φορές. Όταν εξέτασε ένα κομμάτι φελλού, είδε τα κελιά. Στη συνέχεια, ονομάστηκαν κελιά από τον ίδιο. Όλη η περαιτέρω μελέτη του μικροκόσμου συνδέθηκε με τη βελτίωση των μικροσκοπίων.
Ο Anthony van Leeuwenhoek συνέβαλε πολύ στη μελέτη των μικροοργανισμών. Αρχικά, ενδιαφέρθηκε για τη δομή των ινών λίνου. Για την εκτίμηση τους, γυάλισε αρκετούς τραχείς φακούς. Στο μέλλον, άρχισε να ενδιαφέρεται για αυτή τη δουλειά. Άρχισε να βελτιώνει τους φακούς. Τα ονόμασε «μικροσκοπία». Έβαλε τα μονά αμφίκυρτα γυαλιά του σε ένα πλαίσιο από ασήμι ή ορείχαλκο. Έμοιαζαν με σύγχρονους μεγεθυντικούς φακούς. Αργότερα δημιούργησε ένα μικροσκόπιο με φωτισμό. Οι μεγεθυντικές τους ικανότητες ήταν οι μεγαλύτερες για εκείνη την περίοδο. Αυξήθηκε κατά 200-270 φορές. Όντας φυσικά περίεργος, εξέτασε τα πάντα: αίμα, πλάκα, σάλιο και πολλά άλλα. Για το έργο του έγινε δεκτός στη Βασιλική Εταιρεία του Λονδίνου. Κατέληξε στο συμπέρασμα ότι τα πάντα γύρω κατοικούνται από μικρούς οργανισμούς. Κατά τη γνώμη του, ήταν τακτοποιημένα σαν ζώα. Είναι γνωστό ότι ο Πέτρος ήταν ο πρώτος που τον επισκέφτηκε και έφερε το πρώτο μικροσκόπιο στη Ρωσία. Στο μέλλον, σύμφωνα με το μοντέλο του, κατασκευάζονταν στη Ρωσία.
Η ανάπτυξη της επιστήμης απαιτούσε περιπλοκές μεγεθυντικές συσκευές. Και το 1863, εμφανίστηκε μια πόλωση. Από το 1931 ήρθε η ώρα ηλεκτρονικά μικροσκόπια. Ήταν πολύ πιο ισχυρό από το φως. Οι δυνατότητές του κατέστησαν δυνατή την εξέταση όχι μόνο του κυττάρου, αλλά και των οργανιδίων του. Άρχισε ο χρόνος ανάπτυξης της ιστολογίας (η επιστήμη των ιστών) και της κυτταρολογίας (η επιστήμη του κυττάρου). Αργότερα, ο δημιουργός του Ε. Ρούσκα τιμήθηκε με το Νόμπελ.
Η βελτίωση του ηλεκτρονικού μικροσκοπίου οδήγησε στη δημιουργία μιας συσκευής λέιζερ. Βασίζεται σε δέσμη λέιζερ. Αυτό οδηγεί στο γεγονός ότι κατέστη δυνατή η εξέταση σε βαθύτερα στρώματα. Ο εκσυγχρονισμός του οδήγησε στη δημιουργία ενός μικροσκοπίου ακτίνων Χ με λέιζερ. Σήμερα, με τη βοήθεια μεγεθυντικών συσκευών, μπορείτε όχι μόνο να δείτε τον μικρόκοσμο, αλλά και να τραβήξετε μια φωτογραφία. Κάντε μια τρισδιάστατη προβολή. Εάν στα πρώτα στάδια δημιουργίας μεγεθυντικών συσκευών, τα μεγέθη τους δεν ήταν μεγάλα. Ο σύγχρονος εξοπλισμός δεν είναι απλώς μεγάλος, αλλά πολύ μεγάλα μεγέθη. Ταυτόχρονα, έχουν γίνει πιο προσιτά. Μπορούν να αγοραστούν για προσωπική χρήση.
Η δημιουργία του μικροσκοπίου και η περαιτέρω βελτίωσή του επέτρεψαν την ανάπτυξη πολλών επιστημών. Το πρώτο από τα οποία ήταν η μικροβιολογία. Χρησιμοποιείται σε πολλούς σχετικούς κλάδους: ιατρική, βοτανική, γεωλογία, χημεία, εντομολογία (επιστήμη των εντόμων), φυσική και άλλα. Χάρη σε αυτόν, έγινε ένας μεγάλος αριθμός επιστημονικών ανακαλύψεων. Κατέστη δυνατή η κατανόηση του μηχανισμού πολλών διαδικασιών. Μάθετε να αντιμετωπίζετε επικίνδυνες ασθένειεςπου προκαλούνται από μικροοργανισμούς.

Ανακάλυψη του Gallileo Galilei

Κάποτε ο Γαλιλαίος έχτισε ένα πολύ μεγάλο spyglass. Συνέβη κατά τη διάρκεια της ημέρας. Όταν τελείωσε, στόχευσε την τρομπέτα στο παράθυρο για να δοκιμάσει την καθαριότητα των φακών στο φως. Προσκολλημένος στον προσοφθάλμιο προσοφθάλμιο, ο Γαλιλαίος έμεινε άναυδος: κάποιο είδος γκρίζας αστραφτερής μάζας καταλάμβανε ολόκληρο το οπτικό πεδίο. Ο σωλήνας ταλαντεύτηκε λίγο και ο επιστήμονας είδε ένα τεράστιο κεφάλι με διογκωμένα μαύρα μάτια στα πλάγια. Το τέρας είχε μαύρο κορμό με πράσινη απόχρωση, έξι πόδια με μανιβέλα ... Γιατί, είναι ... μύγα! Αφαιρώντας τον σωλήνα από το μάτι του, ο Γαλιλαίος πείστηκε ότι μια μύγα καθόταν πράγματι στο περβάζι.

Έτσι γεννήθηκε το μικροσκόπιο - μια συσκευή που αποτελείται από δύο φακούς για τη μεγέθυνση της εικόνας μικρών αντικειμένων. Πήρε το όνομά του - "μικροσκόπιο" - από ένα μέλος της "Academia dei linchei" ("Academy of the lynx-eyed")

I. Faber το 1625. Ήταν μια επιστημονική εταιρεία που, μεταξύ άλλων, ενέκρινε και υποστήριζε τη χρήση οπτικών οργάνων στην επιστήμη.

Και ο ίδιος ο Γαλιλαίος το 1624 εισήγαγε μικρότερους φακούς εστίασης (πιο κυρτούς) στο μικροσκόπιο, λόγω των οποίων ο σωλήνας έγινε μικρότερος.

Ρόμπερτ Χουκ

Η επόμενη σελίδα στην ιστορία του μικροσκοπίου συνδέεται με το όνομα του Robert Hooke. Ήταν ένας πολύ ταλαντούχος άνθρωπος και ένας ταλαντούχος επιστήμονας. Μετά την αποφοίτησή του από το Πανεπιστήμιο της Οξφόρδης το 1657, ο Χουκ έγινε βοηθός του Ρόμπερτ Μπόιλ. Ήταν ένα εξαιρετικό σχολείο για έναν από τους μεγαλύτερους επιστήμονες εκείνης της εποχής. Το 1663, ο Χουκ εργαζόταν ήδη ως γραμματέας και επίδειξη των πειραμάτων της Αγγλικής Βασιλικής Εταιρείας (Ακαδημία Επιστημών). Όταν έγινε γνωστό για το μικροσκόπιο, ο Χουκ έλαβε οδηγίες να κάνει παρατηρήσεις σε αυτή τη συσκευή. Το μικροσκόπιο του πλοιάρχου Ντρέμπελ που είχε στη διάθεσή του ήταν ένας επιχρυσωμένος σωλήνας μισού μέτρου, τοποθετημένος αυστηρά κάθετα. Έπρεπε να δουλέψω σε μια άβολη θέση - τοξωτή.

Ρόμπερτ Χουκ

Πρώτα απ 'όλα, ο Hooke έφτιαξε έναν σωλήνα - ένα σωλήνα - με κλίση. Για να μην εξαρτάται από ηλιόλουστες μέρες, από τις οποίες είναι λίγες στην Αγγλία, τοποθέτησε μια λάμπα λαδιού πρωτότυπου σχεδιασμού μπροστά από τη συσκευή. Ωστόσο, ο ήλιος έλαμπε ακόμα πολύ πιο λαμπερός. Ως εκ τούτου, ήρθε η ιδέα να ενισχύσουμε τις ακτίνες του φωτός από τη λάμπα, να συγκεντρωθούν. Έτσι εμφανίστηκε η επόμενη εφεύρεση του Χουκ - μια μεγάλη γυάλινη μπάλα γεμάτη με νερό και πίσω της ειδικός φακός. Τέτοιος οπτικό σύστημααύξησε τη φωτεινότητα του φωτισμού εκατοντάδες φορές.

Ρόμπερτ Χουκ

Όταν το μικροσκόπιο ήταν έτοιμο, ο Χουκ άρχισε να παρατηρεί. Περιέγραψε τα αποτελέσματά τους στο βιβλίο του Μικρογραφία, που εκδόθηκε το 1665. Κατά τη διάρκεια 300 ετών, ανατυπώθηκε δεκάδες φορές. Εκτός από περιγραφές, περιείχε υπέροχες εικονογραφήσεις – γκραβούρες του ίδιου του Χουκ.

Ανακάλυψη του κελιού από τον R. Hooke

Ιδιαίτερο ενδιαφέρον σε αυτό έχει η Παρατήρηση Νο. 17 - «On Schematism, or the Structure of a Cork and on the Cells and Pores of Some Other Empty Bodies». Ο Χουκ περιγράφει ένα τμήμα ενός συνηθισμένου φελλού ως εξής: «Είναι όλο διάτρητο και πορώδες, όπως μια κηρήθρα, αλλά οι πόροι του είναι ακανόνιστου σχήματος και από αυτή την άποψη μοιάζει με κηρήθρα... Επιπλέον, αυτοί οι πόροι ή τα κύτταρα, δεν είναι βαθιά, αλλά αποτελούνται από πολλά κελιά που χωρίζονται από χωρίσματα».

Σε αυτή την παρατήρηση, η λέξη "κελί" είναι εντυπωσιακή. Έτσι, ο Χουκ ονόμασε αυτό που σήμερα ονομάζεται κύτταρα, για παράδειγμα, φυτικά κύτταρα. Εκείνες τις μέρες, ο κόσμος δεν είχε ιδέα για αυτό. Ο Χουκ ήταν ο πρώτος που τα παρατήρησε και έδωσε το όνομα που τους έμεινε για πάντα. Ήταν μια ανακάλυψη μεγάλης σημασίας.

Anthony van Leeuwenhoek

Λίγο μετά τον Hooke, ο Ολλανδός Anthony van Lsvenhoek άρχισε να διεξάγει τις παρατηρήσεις του. Ήταν

μια ενδιαφέρουσα προσωπικότητα - εμπορευόταν υφάσματα και ομπρέλες, αλλά δεν έλαβε καμία επιστημονική εκπαίδευση. Είχε όμως διερευνητικό μυαλό, παρατηρητικότητα, επιμονή και ευσυνειδησία. Οι φακοί, τους οποίους γυάλιζε ο ίδιος, μεγέθυναν το αντικείμενο κατά 200-300 φορές, δηλαδή 60 φορές καλύτερα από τα όργανα που χρησιμοποιούσαν εκείνη την εποχή. Παρέθεσε όλες τις παρατηρήσεις του σε επιστολές που έστειλε προσεκτικά στη Βασιλική Εταιρεία του Λονδίνου. Σε μια από τις επιστολές του, ανακοίνωσε την ανακάλυψη των μικρότερων ζωντανών πλασμάτων - ζώων, όπως τα αποκαλούσε ο Leeuwenhoek. Αποδείχθηκε ότι υπάρχουν παντού - στη γη, στα φυτά, στο σώμα των ζώων. Αυτό το γεγονός έφερε επανάσταση στην επιστήμη - ανακαλύφθηκαν μικροοργανισμοί.

Anthony van Leeuwenhoek

Το 1698, ο Anthony van Leeuwenhoek συναντήθηκε με τον Ρώσο αυτοκράτορα Πέτρο Α' και του έδειξε το μικροσκόπιο και το ζώο του. Ο αυτοκράτορας ενδιαφέρθηκε τόσο πολύ για όλα όσα είδε και για όσα του εξήγησε ο Ολλανδός επιστήμονας ότι αγόρασε μικροσκόπια από Ολλανδούς δασκάλους για τη Ρωσία. Φαίνονται στην Kunstkamera στην Αγία Πετρούπολη.

οπτικό μικροσκόπιο

Η θεωρία της απεικόνισης με φακούς μπορεί να παρουσιαστεί με όρους γεωμετρικής ή φυσικής οπτικής. γεωμετρική οπτικήεξηγεί καλά την εστίαση και την εκτροπή, αλλά για να κατανοήσουμε γιατί η εικόνα δεν είναι αρκετά καθαρή και πώς επιτυγχάνεται η αντίθεση, είναι απαραίτητο να συμπεριλάβουμε τη φυσική οπτική. Στη γεωμετρική οπτική, υπάρχουν δύο κανόνες που πρέπει να έχετε κατά νου: 1) το φως ταξιδεύει σε ευθεία γραμμή και 2) μια δέσμη αποκλίνει από μια ευθεία γραμμή (διαθλάται) στη διεπαφή μεταξύ δύο διαφανών μέσων.

Φακός

Οι στόχοι του μικροσκοπίου είναι συνήθως προσεκτικά τυποποιημένοι για μεγέθυνση NA. Γενικά, το NA αυξάνεται με τη μείωση της εστιακής απόστασης, αφού η μεγέθυνση αυξάνεται με τη μείωση της διαμέτρου του φακού.

Προσοφθάλμιο

ΠροσοφθάλμιοιΗ κύρια λειτουργία του προσοφθάλμιου φακού είναι να μεταδίδει την εικόνα από τον φακό στο μάτι. Υπάρχουν διάφορα συστήματα προσοφθάλμιων φακών: Ramsden, Huygens, Kellner και αντισταθμιστικά. Οι τρεις πρώτοι τύποι είναι εναλλάξιμοι και διαφέρουν μόνο στον τρόπο με τον οποίο εφαρμόζονται τα πλέγματα, οι δείκτες και τα άλλα σημεία αναφοράς. Ο προσοφθάλμιος αντιστάθμισης έχει σχεδιαστεί για να διορθώνει τη χρωματική εκτροπή.

Ρύθμιση μικροσκοπίου

Για να προετοιμάσετε το μικροσκόπιο για εργασία, είναι απαραίτητο να πραγματοποιήσετε την ακόλουθη ρύθμιση: 1) η φωτεινή πηγή και όλα τα εξαρτήματά της πρέπει να είναι κεντραρισμένα κατά μήκος του οπτικού άξονα της συσκευής. 2) ο φακός πρέπει να είναι εστιασμένος και 3) ο φωτισμός πρέπει να ρυθμιστεί. Στα περισσότερα συμβατικά (τυποποιημένα) μικροσκόπια, ο συμπυκνωτής, ο αντικειμενικός φακός και ο προσοφθάλμιος φακός είναι ομοαξονικοί, επομένως μόνο η πηγή φωτός χρειάζεται να κεντραριστεί. Αυτό επιτυγχάνεται εστιάζοντας στην ολίσθηση του μικροσκοπίου, αφαιρώντας τον προσοφθάλμιο προσοφθάλμιο φακό και μετακινώντας την πηγή φωτός με τη βίδα ρύθμισης έως ότου το φως (όταν φαίνεται μέσα από το σωλήνα) βρίσκεται στο κέντρο του αντικειμενικού φακού. Εάν η εγκατάσταση είναι επίσης κεντραρισμένη στον συμπυκνωτή, τότε πρώτα αφαιρείται ο συμπυκνωτής, η πηγή φωτός κεντράρεται όπως περιγράφεται παραπάνω, στη συνέχεια ο συμπυκνωτής τοποθετείται στη θέση του και κεντραρίζεται στην πηγή φωτός χρησιμοποιώντας τη βίδα ρύθμισης. Στη συνέχεια, ο συμπυκνωτής εστιάζει στο αντικείμενο για κρίσιμο φωτισμό.Για να αποφευχθούν οι επιπτώσεις του σκεδαζόμενου και ανακλώμενου φωτός, η διακοπή πεδίου πρέπει να μειωθεί έτσι ώστε να φωτίζεται μόνο το αντικείμενο. Εάν η ένταση του φωτισμού παρεμποδίζει την άνετη παρατήρηση, τότε μπορεί να μειωθεί. Για να μειωθεί η ένταση, σε καμία περίπτωση δεν πρέπει να αλλάξουν τα ανοίγματα· για αυτό, είτε εισάγονται ουδέτερα πυκνά φίλτρα μπροστά από την πηγή φωτός είτε μειώνεται η τάση που παρέχεται στην πηγή.

Αντίθεση

Για να είναι ορατό ένα αντικείμενο, η εικόνα του πρέπει να διαφέρει σε ένταση από το περιβάλλον φόντο. Η διαφορά στις εντάσεις του αντικειμένου και του φόντου ονομάζεται αντίθεση.Δυστυχώς, τα περισσότερα βιολογικά δείγματα (κύτταρα και τα συστατικά τους) είναι διαφανή, δηλαδή η αντίθεσή τους είναι κοντά στο μηδέν. Στο παρελθόν, για να λυθεί αυτό το πρόβλημα, τα δείγματα χρωματίζονταν με την προσθήκη έγχρωμων ουσιών που αντιδρούσαν με ορισμένα συστατικά των κυττάρων.

Παρασκευή μικροπαρασκευασμάτων

Τεμαχισμός δειγμάτων Κατά κανόνα, το πάχος των τεμαχίων υλικού είναι πολύ μεγάλο για να περάσει αρκετό φως μέσα από αυτά για εξέταση στο μικροσκόπιο. Συνήθως είναι απαραίτητο να αποκοπεί ένα πολύ λεπτό στρώμα από το υπό μελέτη υλικό, δηλαδή να προετοιμαστούν τμήματα. Οι τομές μπορούν να γίνουν με ξυράφι ή μικροτόμο. Οι περικοπές στο χέρι προετοιμάζονται με ένα κοφτερό ξυράφι. Για να εργαστείτε σε ένα συμβατικό μικροσκόπιο, οι τομές πρέπει να έχουν πάχος 8-12 μικρά. Το ύφασμα στερεώνεται ανάμεσα σε δύο κομμάτια πυρήνα σαμπούκου. Το ξυράφι υγραίνεται με το υγρό στο οποίο ήταν αποθηκευμένο το ύφασμα. το κόψιμο γίνεται μέσα από το σαμπούκο και το ύφασμα, με το ξυράφι να κρατιέται οριζόντια και να το κινεί προς το μέρος σας με μια αργή κίνηση ολίσθησης, κατευθυνόμενη ελαφρά υπό γωνία. Έχοντας κάνει γρήγορα πολλές τομές, θα πρέπει να επιλέξετε το λεπτότερο που περιέχει τα χαρακτηριστικά τμήματα ιστού. Ένα τμήμα από έναν ιστό βυθισμένο σε ένα συγκεκριμένο μέσο μπορεί να κατασκευαστεί σε ένα μικροτόμο. Για ένα μικροσκόπιο φωτός, τομές πάχους πολλών μικρομέτρων μπορούν να κατασκευαστούν από ιστό ενσωματωμένο σε παραφίνη χρησιμοποιώντας ένα ειδικό μαχαίρι από χάλυβα. Κατασκευάζονται εξαιρετικά λεπτές τομές (20-100 nm) σε έναν υπερτόμο για ηλεκτρονικό μικροσκόπιο. Σε αυτή την περίπτωση, χρειάζεται ένα μαχαίρι με διαμάντι ή γυαλί. Τα τμήματα για ένα μικροσκόπιο φωτός μπορούν να παρασκευαστούν χωρίς να χυθεί το υλικό στο μέσο. Για αυτό, χρησιμοποιείται ένας μικροτόμος κατάψυξης. Κατά την προετοιμασία του κατεψυγμένου τμήματος, το δείγμα διατηρείται σε παγωμένη στερεά κατάσταση.

Πρωτόζωα στο μικροσκόπιο

Μπορείτε να δείτε πολλά πρωτόζωα με τα μάτια σας στο οπτικό πεδίο κάτω από ένα μικροσκόπιο οποιαδήποτε στιγμή του χρόνου. Για να υπάρχουν ζωντανά πρωτόζωα για παρατήρηση, είναι απαραίτητο να προετοιμάσετε εκ των προτέρων ένα θρεπτικό μέσο στο οποίο θα μπορούσαν να αναπτυχθούν για μεγάλο χρονικό διάστημα. Για να γίνει αυτό, ένα στρώμα (πάχους 2 cm) από ψιλοκομμένα φύλλα ή σκόνη σανού τοποθετείται σε 2-3 γυάλινα βάζα και από πάνω χύνεται βροχή ή νερό βρύσης (13 βάζα). Οι τράπεζες καλύπτονται με γυαλί και τοποθετούνται στο παράθυρο, σκιάζοντας από απευθείας ακτίνες ηλίου. Μετά από 3-4 ημέρες, χύνονται με νερό που λαμβάνεται από μια στάσιμη δεξαμενή (λίμνη, τάφροι), στον πυθμένα της οποίας υπάρχει σάπια βλάστηση (γρασίδι, φύλλα, κλαδιά). Με το νερό, θα πρέπει να πιάσετε και λίγη λάσπη από τον πάτο. Μετά από λίγες μέρες, θα εμφανιστεί μια μεμβράνη στα αγγεία, που ρίχνει μια μεταλλική γυαλάδα. Κοιτάζοντας τις σταγόνες νερού κάτω από ένα μικροσκόπιο, μπορείτε να δείτε ποιοι τύποι πρωτόζωων είναι πλούσιοι σε νερό από κονσέρβες. Με αυτή την αναπαραγωγή, τα πρωτόζωα εμφανίζονται για πρώτη φορά ΔΙΑΦΟΡΕΤΙΚΟΙ ΤΥΠΟΙμικρά βλεφαρίδες, λοιπόν αμοιβάδακαι, τέλος (μετά από 15 ημέρες), ciliates-παπούτσια.

Εξέταση αίματος

Το μικροσκόπιο είναι εδώ και πολύ καιρό απαραίτητος βοηθός του ανθρώπου σε πολλούς τομείς. Στο φακό της συσκευής μπορείτε να δείτε ό,τι δεν είναι ορατό με γυμνό μάτι. Ένα ενδιαφέρον αντικείμενο για έρευνα είναι το αίμα. Κάτω από ένα μικροσκόπιο, μπορείτε να δείτε τα κύρια στοιχεία της σύνθεσης του ανθρώπινου αίματος: πλάσμα και διαμορφωμένα στοιχεία.

Για πρώτη φορά, η σύνθεση του ανθρώπινου αίματος μελετήθηκε από τον Ιταλό γιατρό Marcello Malpighi. Μπέρδεψε τα διαμορφωμένα στοιχεία που επιπλέουν στο πλάσμα με σφαιρίδια λίπους. Τα αιμοσφαίρια έχουν κληθεί περισσότερες από μία φορές μπαλόνια, μετά τα ζώα, παρερμηνεύοντάς τα ως λογικά όντα. Ο όρος «κύτταρα αίματος» ή «μπάλες αίματος» εισήχθη στην επιστημονική χρήση από τον Anthony Leeuwenhoek. Το αίμα κάτω από ένα μικροσκόπιο είναι ένα είδος καθρέφτη της κατάστασης του ανθρώπινου σώματος.

ΣΤΟ σύγχρονος κόσμοςΤο μικροσκόπιο θεωρείται μια απαραίτητη οπτική συσκευή. Χωρίς αυτό, είναι δύσκολο να φανταστεί κανείς τέτοιες περιοχές ανθρώπινη δραστηριότηταόπως βιολογία, ιατρική, χημεία, διαστημική έρευνα, Γενετική μηχανική.


Τα μικροσκόπια χρησιμοποιούνται για τη μελέτη μιας μεγάλης ποικιλίας αντικειμένων και μας επιτρέπουν να δούμε με μεγάλη λεπτομέρεια δομές που είναι αόρατες με γυμνό μάτι. Σε ποιον οφείλει η ανθρωπότητα την εμφάνιση αυτής της χρήσιμης συσκευής; Ποιος εφηύρε το μικροσκόπιο και πότε;

Πότε εμφανίστηκε το πρώτο μικροσκόπιο;

Η ιστορία της συσκευής έχει τις ρίζες της στην αρχαιότητα. Η ικανότητα των κυρτών επιφανειών να αντανακλούν και να διαθλούν το ηλιακό φως παρατηρήθηκε ήδη από τον 3ο αιώνα π.Χ. από τον εξερευνητή Ευκλείδη. Στα έργα του, ο επιστήμονας βρήκε μια εξήγηση για την οπτική μεγέθυνση των αντικειμένων, αλλά στη συνέχεια η ανακάλυψή του δεν βρήκε πρακτική εφαρμογή.

Οι αρχαιότερες πληροφορίες για τα μικροσκόπια χρονολογούνται στο XVIII αιώνα. Το 1590, ο Ολλανδός τεχνίτης Zachary Jansen τοποθέτησε δύο φακούς από γυαλιά σε έναν σωλήνα και μπόρεσε να δει αντικείμενα με μεγέθυνση από 5 έως 10 φορές.


Αργότερα, ο διάσημος ερευνητής Galileo Galilei εφηύρε ένα τηλεσκόπιο και επέστησε την προσοχή σε ένα ενδιαφέρον χαρακτηριστικό: εάν αποσπαστεί πολύ, τα μικρά αντικείμενα μπορούν να μεγεθυνθούν σημαντικά.

Ποιος κατασκεύασε το πρώτο μοντέλο μιας οπτικής συσκευής;

Μια πραγματική επιστημονική και τεχνολογική ανακάλυψη στην ανάπτυξη του μικροσκοπίου σημειώθηκε τον 17ο αιώνα. Το 1619, ο Ολλανδός εφευρέτης Cornelius Drebbel εφηύρε ένα μικροσκόπιο με κυρτούς φακούς και στα τέλη του αιώνα, ένας άλλος Ολλανδός, ο Christian Huygens, παρουσίασε το μοντέλο του, στο οποίο μπορούσαν να ρυθμιστούν τα προσοφθάλμια.

Μια πιο προηγμένη συσκευή εφευρέθηκε από τον εφευρέτη Anthony Van Leeuwenhoek, ο οποίος δημιούργησε μια συσκευή με έναν μεγάλο φακό. Κατά τη διάρκεια του επόμενου ενάμιση αιώνα, αυτό το προϊόν έδωσε υψηλότερη ποιότηταεικόνες, γι' αυτό και ο Leeuwenhoek αποκαλείται συχνά ο εφευρέτης του μικροσκοπίου.

Ποιος εφηύρε το πρώτο σύνθετο μικροσκόπιο;

Υπάρχει η άποψη ότι η οπτική συσκευή δεν εφευρέθηκε από τον Leeuwenhoek, αλλά από τον Robert Hooke, ο οποίος το 1661 βελτίωσε το μοντέλο του Huygens προσθέτοντας έναν επιπλέον φακό σε αυτό. Ο προκύπτων τύπος συσκευής έγινε ένας από τους πιο δημοφιλείς στην επιστημονική κοινότητα και χρησιμοποιήθηκε ευρέως μέχρι τα μέσα του 18ου αιώνα.


Στο μέλλον, πολλοί εφευρέτες έβαλαν το χέρι τους στην ανάπτυξη του μικροσκοπίου. Το 1863, ο Henry Sorby βρήκε μια συσκευή πόλωσης που κατέστησε δυνατή τη μελέτη και στη δεκαετία του 1870, ο Ernst Abbe ανέπτυξε τη θεωρία των μικροσκοπίων και ανακάλυψε την αδιάστατη ποσότητα "αριθμός Abbe", η οποία συνέβαλε στην κατασκευή πιο προηγμένου οπτικού εξοπλισμού. .

Ποιος είναι ο εφευρέτης του ηλεκτρονικού μικροσκοπίου;

Το 1931, ο επιστήμονας Robert Rudenberg κατοχύρωσε με δίπλωμα ευρεσιτεχνίας νέα συσκευή, που θα μπορούσε να μεγεθύνει αντικείμενα χρησιμοποιώντας δέσμες ηλεκτρονίων. Η συσκευή ονομάστηκε ηλεκτρονικό μικροσκόπιο και έχει βρει ευρεία εφαρμογή σε πολλές επιστήμες λόγω της υψηλής ανάλυσης, χιλιάδες φορές μεγαλύτερης από τη συμβατική οπτική.

Ένα χρόνο αργότερα, ο Ernst Ruska δημιούργησε ένα πρωτότυπο μιας σύγχρονης ηλεκτρονικής συσκευής, για την οποία βραβεύτηκε βραβείο Νόμπελ. Ήδη στα τέλη της δεκαετίας του 1930, η εφεύρεσή του άρχισε να χρησιμοποιείται ευρέως επιστημονική έρευνα. Ταυτόχρονα, η Siemens άρχισε να παράγει ηλεκτρονικά μικροσκόπια για εμπορική χρήση.

Ποιος είναι ο συγγραφέας του νανοσκοπίου;

Ο πιο καινοτόμος τύπος οπτικού μικροσκοπίου μέχρι σήμερα είναι το νανοσκόπιο, που αναπτύχθηκε το 2006 από μια ομάδα επιστημόνων με επικεφαλής τον Γερμανό εφευρέτη Stefan Hell.


Η νέα συσκευή επιτρέπει όχι μόνο να ξεπεραστεί το φράγμα του αριθμού Abbe, αλλά παρέχει επίσης την ευκαιρία να παρατηρηθούν αντικείμενα με διαστάσεις 10 νανόμετρα ή λιγότερο. Επιπλέον, η συσκευή παρέχει τρισδιάστατες εικόνες αντικειμένων υψηλής ποιότητας, οι οποίες προηγουμένως ήταν απρόσιτες για τα συμβατικά μικροσκόπια.

Η ιστορία της δημιουργίας του πρώτου μικροσκοπίου είναι γεμάτη μυστικά και εικασίες. Ακόμη και ο εφευρέτης του δεν είναι τόσο εύκολο να ονομαστεί. Αλλά είναι αξιόπιστα γνωστό ότι τα πρώτα αρχεία του μικροσκοπίου χρονολογούνται από το 1595. Φέρουν το όνομα του Ζαχαρίας Γιάνσεν, γιου του Ολλανδού θεαματοποιού Χανς Γιάνσεν.

Ο Zachary μεγάλωσε ως ένα περίεργο αγόρι και πέρασε πολύ χρόνο στο εργαστήριο του πατέρα του. Κάποτε, απουσία του πατέρα του, έφτιαξε έναν ασυνήθιστο σωλήνα από έναν μεταλλικό κύλινδρο και θραύσματα γυαλιού. Η ιδιαιτερότητά του ήταν ότι όταν τα δει κανείς μέσα από αυτό, τα γύρω αντικείμενα αυξάνονταν σε μέγεθος, πλησίαζαν πολύ και έμοιαζαν να βρίσκονται στο μήκος του βραχίονα. Το αγόρι προσπάθησε να κοιτάξει αντικείμενα από την άλλη άκρη του σωλήνα. Φανταστείτε την έκπληξή του όταν τα είδε μικρά και πολύ απόμακρα.

Ο Zakhary είπε στον πατέρα του για την ασυνήθιστη εμπειρία του, ο οποίος ενθάρρυνε τον γιο του με κάθε δυνατό τρόπο σε αυτό το μονοπάτι. Ο Hans Jansen, χωρίς να το ξέρει, βελτίωσε τον «μαγικό» σωλήνα - αντικατέστησε τον μεταλλικό κύλινδρο με ένα σύστημα σωλήνων που μπορούσαν να διπλωθούν ο ένας μέσα στον άλλο. Τώρα η εξέταση των αντικειμένων έχει γίνει ακόμη πιο ενδιαφέρουσα, γιατί έχουν γίνει πιο καθαρά και μεγαλύτερα. Χάρη στο μεταβαλλόμενο μήκος του σωλήνα, ήταν δυνατό να κάνετε μεγέθυνση ή σμίκρυνση της εικόνας, να εξετάσετε μικρές λεπτομέρειες, να δείτε αυτό που προηγουμένως ήταν αδύνατο να φανεί με οποιοδήποτε γυαλί.

Έτσι, ως αποτέλεσμα της διασκέδασης των παιδιών, έγινε μια ιστορική ανακάλυψη - δημιουργήθηκε το πρώτο μικροσκόπιο και η ανθρωπότητα είχε την ευκαιρία να εξοικειωθεί με έναν νέο, αόρατο μέχρι τώρα κόσμο - τον κόσμο των μικροσκοπικών πλασμάτων. Και παρόλο που η μεγέθυνση του μικροσκοπίου ήταν μόνο από 3 έως 10 φορές, αυτή ήταν η μεγαλύτερη ανακάλυψη στη σημασία της!

Σταδιακά, η φήμη για τον μεγεθυντικό σωλήνα εξαπλώθηκε πολύ πέρα ​​από τα σύνορα της Ολλανδίας και έφτασε στην Ιταλία, όπου ο Galileo Galilei έζησε και δίδασκε αστρονομία στο πανεπιστήμιο της πόλης της Πάντοβα. Πολύ γρήγορα συνειδητοποίησε τα πλεονεκτήματα της νέας εφεύρεσης και με βάση αυτό δημιούργησε τον δικό του μεγεθυντικό σωλήνα. Λίγο αργότερα, στο προσωπικό του εργαστήριο, ο Galileo Galilei δημιούργησε την παραγωγή των απλούστερων μικροσκοπίων.

Καθώς περνούσε ο καιρός, το 1648 στην Ολλανδία υπήρξε μια γνωριμία με ένα μικροσκόπιο από τον μελλοντικό ιδρυτή της επιστημονικής μικροσκοπίας, Anthony van Leeuwenhoek. Αυτή η συσκευή γοήτευσε τόσο τον νεαρό Leeuwenhoek που ελεύθερος χρόνοςάρχισε να αφιερώνει στη μελέτη επιστημονικών εργασιών αφιερωμένων στη μελέτη του μικροκόσμου. Παράλληλα με την ανάγνωση βιβλίων, ο νεαρός Leeuwenhoek κατέκτησε το επάγγελμα του μύλου φακών, κάτι που του επέτρεψε αργότερα να δημιουργήσει το δικό του μικροσκόπιο με μεγέθυνση έως και 500 φορές. Με τη βοήθειά του, έκανε μεγάλο αριθμό σημαντικών ανακαλύψεων. Για παράδειγμα, ήταν ο πρώτος που περιέγραψε βακτήρια και βλεφαρίδες, ανακάλυψε και σχεδίασε ερυθρά αιμοσφαίρια - ερυθροκύτταρα, ίνες φακών ματιών, μυϊκές ίνες και κύτταρα δέρματος.

Ταυτόχρονα με τον Leeuwenhoek, ένας άλλος σπουδαίος επιστήμονας που συνέβαλε τεράστια στη μικροσκοπία, ο Άγγλος Robert Hooke, εργάστηκε για τη βελτίωση του μικροσκοπίου. Όχι μόνο σχεδίασε ένα μοντέλο μικροσκοπίου διαφορετικό από άλλα, αλλά μελέτησε προσεκτικά τη δομή των φυτικών κυττάρων και ορισμένων ζώων, σκιαγράφησε τη δομή τους. Στο δικό του επιστημονική εργασίαυπό τον τίτλο «Μικρογραφία» έδωσε ο Χουκ Λεπτομερής περιγραφήκυτταρική δομή σαμπούκου, καρότου, άνηθου, ματιού μύγας, φτερού μέλισσας, προνύμφης κουνουπιών και πολλά άλλα. Παρεμπιπτόντως, ο Χουκ ήταν αυτός που εισήγαγε τον όρο «κύτταρο» και του έδωσε έναν επιστημονικό ορισμό.

Καθώς η ανθρωπότητα αναπτύχθηκε, η δομή του μικροσκοπίου έγινε πιο περίπλοκη και βελτιωμένη, εμφανίστηκαν νέοι τύποι μικροσκοπίων, με μεγαλύτερη μεγέθυνση και βελτιωμένη ποιότητα εικόνας. Μέχρι σήμερα, υπάρχει μια τεράστια ποικιλία μικροσκοπίων - οπτικών, ηλεκτρονικών, ανιχνευτών σάρωσης, ακτίνων Χ. Όλα έχουν σχεδιαστεί για να μεγεθύνουν μικροσκοπικά αντικείμενα και να τα μελετούν λεπτομερώς, αλλά είναι ασύγκριτα ισχυρότερα και πιο ευέλικτα από τα μικροσκόπια φωτός.