Hlavné časti mikroskopu sú optické šošovky. Umenie brúsenia optických šošoviek a prvé pokusy o ich použitie siahajú do dávnych čias.
V XVI-XVII storočí. toto umenie dosiahlo značný rozvoj najmä v Holandsku a Taliansku. Potreba okuliarov spôsobila aj zodpovedajúci priemysel. Okuliare sa mohli prakticky objaviť, až keď sa naučili brúsiť okuliare s veľkou ohniskovou vzdialenosťou (koniec 13. storočia, pravdepodobne 1285-1289). Pravdepodobne ich pod vplyvom myšlienok Rogera Bacona (Roger Bacon, okolo 1214-1294) navrhol Florenťan Salvino degli Armati (Salvino d'Amarto degli Armati) alebo jeho krajan Alessandro della Spina (Alessandro della Spina), hoci neexistujú o tom žiadne informácie považované za dostatočne spoľahlivé. Tak či onak, v prvej polovici XIV storočia. okuliare boli v Európe už bežné a široko používané.
Trvalo však ďalšie dve storočia, kým sa zrealizovala myšlienka mikroskopu, ktorý potenciálne existoval už od čias Bacona, a optické šošovky sa začali používať ako zariadenie, ktoré umožňuje vidieť „neviditeľné“. Až koncom 16. stor. technika výroby optických šošoviek a prax ich používania poskytuje podmienky na výrobu mikroskopu, a to až v 17. stor. lupy sa používajú na štúdium prírody.
Na prelome XVI a XVII storočia. takmer súčasne boli vynájdené dva prístroje, ktoré poskytovali neoceniteľné služby vo vede: ďalekohľad a mikroskop. História vynálezu mikroskopu ešte nie je dostatočne objasnená a často ju nahrádzajú neoverené informácie.
Donedávna väčšina historikov považovala za vynálezcov mikroskopu holandských optických majstrov Hansa a Zachariasa Janssenovcov, ktorí vyrábali okuliare v Middelburgu. S. L. Sobol (1941-1943, 1949) však na základe kritickej analýzy existujúcej historickej dokumentácie toto ustanovenie spochybňuje. Vynálezu mikroskopu predchádzal podľa S. L. Sobola vynález ďalekohľadu. Prvý prototyp mikroskopu podľa Sobola navrhol Galileo v rokoch 1609-1610. predĺžením ďalekohľadu (ktorý vynašiel trochu skôr) a zväčšením vzdialenosti medzi konkávnym okulárom a konvexným objektívom. Galileo si zrejme všimol, že v tomto prípade teleskop zväčšuje malé objekty, ktoré sú blízko. Aby bolo možné ďalej získať šošovky s kratším ohniskom, Galileo vylepšil pôvodný dizajn mikroskopu znížením dĺžky tubusu.
Následná konštrukcia mikroskopu sa však uberala inou cestou, na základe optického prístroja navrhnutého Keplerom, kde bol použitý okulár a objektív vo forme jednoduchých konvexných šošoviek, ktoré poskytovali inverzný (obrátený) obraz. Myšlienku takéhoto nástroja predložil Kepler už v roku 1611 a v rokoch 1613-1617. Prvý takýto ďalekohľad bol skonštruovaný.
Preto sa S. L. Sobol domnieva, že vynález mikroskopu by sa mal pripísať rokom 1617-1619. V každom prípade jeden z prvých mikroskopov, o ktorých sa zachovali informácie, Drebbelov mikroskop, pochádza z roku 1619. Cornelius Drebbel (Cornelius Drebbel, 1572-1634), rodený roľník, sa preslávil experimentmi, kde sa miešali mimoriadne znalosti fyziky s mágiou a veda so šarlatánstvom. Drebbel prežil život bohatý na dobrodružstvá a stal sa astrológom na dvore anglického kráľa Jakuba I. Drebbel sa zaoberal konštrukciou množstva fyzikálnych prístrojov vrátane mikroskopov. Mikroskopy vyrobené Drebbelom, o ktorých tvrdil, že je vynálezcom, sa rozšírili po celej Európe a prenikli z Anglicka do Francúzska a Talianska. Zobrazená je rekonštrukcia Drebbelovho mikroskopu, vykonaná na pokyn S. L. Sobola na základe opisu týkajúceho sa roku 1619. Tubus tohto mikroskopu je asi pol metra dlhý, s priemerom asi 5 cm; bol vyrobený z pozlátenej medi a podopretý tromi medenými delfínmi na okrúhlom ebenovom podstavci. Na stojane, píše súčasník, "boli umiestnené rôzne veci, ktoré sme zhora skúmali v takmer neuveriteľne zväčšenej podobe."
Prvé štyri desaťročia dizajn mikroskopov napredoval pomaly, ale namiesto šošoviek ako okuliarové šošovky postupne začať používať šošovky s kratšou ohniskovou vzdialenosťou. Kircher (Atanasius Kircher, 1601-1680), nemecký prírodovedec, publikoval v Ríme esej s názvom „Veľké umenie svetla a tieňa“ (Ars magna lucis et umbrae), kde uviedol zoznam mikroskopov, ktoré v tom čase existovali ( S. L. Sobol, 1949).
Začiatkom 17. storočia sa s mikroskopom zaobchádzalo hlavne ako so zvedavou hračkou, s ktorou môžete pre zábavu skúmať drobný hmyz a rôzne drobné predmety všeobecne, ktoré však málokto považoval za seriózny vedecký prístroj. Vtedajšie „mikroskopy“ boli trubica s dvoma sklami na koncoch; nazývali sa „blcha“ alebo „komáre okuliare“ (vitrium pulicarium), čo odrážalo ľahkomyseľný postoj k nástroju charakteristickému pre toto obdobie, ktorý obyčajne slúžil na ohromenie pozorovateľov veľkosťou obrazu. Hevelius (Jan Heveliusz, 1611-1687), vynikajúci poľský astronóm, vo svojej „Selenografii“, vydanej v Gdansku, opisuje takýto „mikroskop“ takto: „Mikroskop, ktorý sa zvyčajne nazýva sklo proti komárom, ukazuje malé telesá a sotva nápadné zvieratá vo veľkosti ťavy alebo slona, takže to spôsobuje veľký úžas a zábavu. Skladá sa z dvoch okuliarov a asi palec dlhej trubice, pred ktorou je umiestnený predmet. Jedno sklo v blízkosti oka, konvexné, vybrúsené zo segmentu malej gule s priemerom nie väčším ako dva palce; druhé sklo, ležiace na základni, kde sa nachádzajú predmetné predmety, je jednoduché ploché sklo, ktorého účelom je prepúšťať svetlo. „Mikroskopy“, ktoré slúžili na zábavu, boli najčastejšie jednoduché lupy alebo, ako sa neskôr nazývali, „jednoduché mikroskopy“. Spolu s tým však Hevelius opisuje aj „zložený mikroskop“ dvoch konvexných šošoviek typu Drebbel, v súvislosti s ktorým poznamenáva, že „s touto metódou sa najmenšie predmety, ktoré uniknú oku, budú jasnejšie a zreteľnejšie ako v prvom mikroskope “(t. j. v “blšom skle”).
Využitie mikroskopu na vedecké účely prvýkrát inicioval Federico Cesi (Federico Cesi, 1585-1630) v rímskej Academia dei Lincei (do jeho zloženia patril aj Galileo). Taliansky prírodovedec Stelluti (Francesco Stelluti, 1577-1646) bol zrejme jedným z prvých, ktorí použili mikroskop na štúdium biologického objektu – včely.
Prvé mikroskopy nemali žiadne osvetľovacie zariadenia a zariadenia na zmenu ohniska. Predmety sa v nich skúmali na dennom svetle v dopadacom svetle. Prirodzene, tieto mikroskopy poskytovali veľmi zlý a skreslený obraz.
Prvé vylepšenie mikroskopu a propagácia tohto prístroja ako vedeckého prístroja sa spája s menom vynikajúceho anglického fyzika Roberta Hooka (1635-1703), ktorý prvýkrát objavil „bunky“ v rastlinách pomocou svojho mikroskopu. Vznik konceptu bunky sa teda takmer zhoduje s obdobím objavenia sa mikroskopu a zrodu mikroskopie.
Hooke bol oboznámený s mikroskopom, ktorý Drebbel priniesol v roku 1619 do Anglicka. Ako vynálezca sa Hooke začal zaujímať o nové zariadenie a stanovil si za cieľ zrekonštruovať Drebbelov mikroskop. Hookovi sa podarilo vytvoriť nástroj, ktorý mal oproti existujúcim mikroskopom množstvo výhod. V knihe Mikrografia (1665) Hooke podrobne opísal a zobrazil svoj mikroskop. Tubus mal priemer asi 8 cm a dĺžku asi 18 cm a bol vybavený zariadeniami na miernu zmenu vzdialenosti šošovky od objektu a zmenu sklonu tubusu. Významnou zmenou v optickej časti mikroskopu bolo zavedenie tretej bikonvexnej šošovky umiestnenej medzi okulár a objektív; zmenšením obrazu ho táto šošovka zvýraznila a zväčšila zorné pole. Predmet bol umiestnený na malom okrúhlom disku alebo bol navlečený na špendlík umiestnenom na boku disku. K mikroskopu bol pripojený osvetľovací prístroj, ktorý pozostával zo zdroja svetla, sklenenej gule naplnenej vodou a bikonvexnej šošovky, ktorá sústreďovala svetlo na objekt. V Hookovom mikroskope bol teda objekt pozorovaný aj v dopadacom svetle. Pomocou tohto mikroskopu urobil Hooke úžasné pozorovania, ktorých popis v jeho Micrographia je doplnený krásnymi ilustráciami ukazujúcimi jemnosť pozorovaní tohto prvého mikroskopu.
Súčasne s Hookom pracoval Eustachius Divini (Divini, 1667) na zdokonalení mikroskopu v Ríme, pričom došlo k výraznému zlepšeniu zavedením okuláru zloženého z dvoch plankonvexných šošoviek, ktorých konvexné plochy smerovali k sebe. Vzniklo tak ploché zorné pole a rovnomernejšie zväčšenie rôznych častí pozorovaného objektu. Šošovky Divini boli zväčšené 41 až 143-krát. Niekoľko ďalších remeselníkov sa zaoberalo návrhom mikroskopov v Taliansku, čo prispelo k rozšíreniu nového zariadenia.
V roku 1672 zaviedol nemecký optik Sturm nové vylepšenie mikroskopu: namiesto objektívu s jednou šošovkou vyrobil šošovky z dvoch šošoviek: plankonvexnej a bikonvexnej šošovky alebo z dvoch bikonvexných šošoviek s rôznym zakrivením (“ dublety“). Do praxe sa tak dostávajú mikroskopy s kombináciou viacerých šošoviek v okulári a v objektíve. Viedenský inžinier Grindel von Ach navrhol v roku 1685 mikroskop so 6 šošovkami. Celkový pohľad na tento mikroskop je veľmi podobný popisu Drebbelovho mikroskopu.
Novú zmenu v konštrukcii mikroskopu zaviedol (okolo roku 1665) Talian Giuseppe Campani, ktorého mikroskop mal otvor v stolíku predmetov a svorky na sklenené alebo sľudové platne s predmetmi. Jeho mikroskop pozostával z dvoch šošoviek. Torton (Carl Anton Tortona) použil rovnaký dizajn pre svoj trojšošovkový mikroskop (okolo roku 1685). Tortonov mikroskop pozostával z trubice, na ktorej hornom konci bol vložený okulár, potom bola umiestnená zbiehavá šošovka a na spodnej strane bol upevnený objektív. Všetky šošovky boli bikonvexné šošovky. Na trubicu bol naskrutkovaný krúžok, spojený s držiakom predmetov pozostávajúcim z dvoch skiel, medzi ktoré bol umiestnený predmet, ktorý bol pozorovaný v prechádzajúcom svetle.
Zobrazený je model mikroskopu Bonanus (Bonannus) - jeden z najkomplexnejších modelov konca 17. storočia. Na základe mikroskopu Tortona, doplneného o množstvo zariadení. Mikroskop Bonanus je navrhnutý tak, aby po pevnom zafixovaní polohy prístroja uvoľnil ruky pozorovateľa (mikroskopy Tortona, podobne ako prvé mikroskopy Bonanus, museli držať v rukách) a sústredili maximum svetla na objekt. . Mikroskop pozostáva z trubice (AB), ktorá nesie šošovky. Skrutka Z upína vertikálny posuv tubusu namontovaný v držiaku Y. RTG zariadenie, ktorého detail je zobrazený samostatne, umožňuje pohyb tubusu tam a späť, teda zmenu ohniskovej vzdialenosti. Ide o prvý pokus o mechanické zariadenie na nastavenie zaostrenia pri fixovanom objekte. Objekt je umiestnený v špeciálnom držiaku na CD, zovretom medzi dvoma pohármi vsadenými do drevených platní I. Objekt je osvetlený lampou Q, ktorej svetlo je sústredené kondenzorom O; kondenzátor sa môže pohybovať v horizontálnej a vertikálnej rovine. V mikroskope Bonanus sú už začiatky hlavných mechanických častí a zariadení neskoršieho mikroskopu: mechanický tubusový posuv, iluminátor a stolík. Objekt bol pozorovaný v prechádzajúcom svetle; Bonanus na tento účel opäť zaviedol umelé osvetlenie.
Optické časti jeho mikroskopu pozostávali z troch alebo štyroch šošoviek, ktoré poskytovali 200- až 300-násobné zväčšenie.
Napriek všetkým týmto inováciám zostal mikroskop veľmi nedokonalým prístrojom, keďže pri použití kombinovaných systémov šošoviek boli ostro cítiť sférické a chromatické aberácie, ktoré značne skresľovali obraz pri akomkoľvek veľkom zväčšení. V tom musíme hľadať príčinu, že niektorí vynikajúci bádatelia 17. a 18. stor. nepoužili zložený mikroskop.
Swammerdam, pozoruhodný zootom zo 17. storočia, preslávený umením pitvania malých predmetov, najmä hmyzu, používal iba jednoduchú lupu. Navrhol zariadenie, kde bolo možné rýchlo meniť lupy rôznych zväčšení, a pomocou tohto zariadenia postupne prešiel od slabých šošoviek na silné, bez toho, aby sa uchýlil k ich kombinovaniu.
Löwenhoek, druhý veľký holandský mikroskop, tiež nepoužil skutočný zložený mikroskop. Löwenhoekove „mikroskopy“ boli vlastne lupy. Zobrazený je jedným z takýchto nástrojov Löwenhoeka. Pozostával z dvoch strieborných doštičiek s otvorom, do ktorého bola vložená šošovka; za ním je umiestnený držiak na predmet. Pozorovateľ vzal „mikroskop“ za špeciálnu rukoväť a skúmal predmety v prechádzajúcom svetle. Löwenhoek musel vyrobiť rôzne držiaky na rôzne predmety a na tento účel vyrobil nové nástroje. Podľa vlastného vyjadrenia mal Löwenhoek 200 „mikroskopov“, ktoré poskytovali 40 až 270-násobné zväčšenie. Len výnimočná zručnosť v leštení skla umožnila Leeuwenhoekovi vyrábať šošovky s takým úžasným zväčšením (veď s jednou šošovkou sa dosiahlo zväčšenie 270-krát) a bdelosť pozorovateľa umožnila Leeuwenhoekovi urobiť úžasné objavy.
Také sú prístroje, s ktorými pracovali mikroskopovia zo sedemnásteho storočia a robili vynikajúce objavy. Je pozoruhodné, ako s takými primitívnymi prístrojmi bolo možné opísať tie niekedy úžasné detaily presnosti, ktoré nachádzame v ich dielach. Je zrejmé, že vytrvalosť, vyhliadka na objavovanie nových, neznámych faktov, pomohla prekonať ťažkosti, ktoré mikroskop pre pozorovateľa predstavoval v r. skoré obdobie jeho výskytu.
K tomu, čo bolo povedané, treba dodať, že skúmané predmety boli skúmané bez akéhokoľvek spracovania, priamo vo vzduchu, umiestnené na skle (niekedy medzi dva poháre) alebo prepichnuté ihlou. Ostrý rozdiel medzi indexmi lomu vzduchu a objektu spôsobil ďalšie ťažkosti pri štúdiu. Napokon, napriek výnimočnej zručnosti v brúsení šošoviek, vtedajšie okuliare poskytovali ostrú chromatickú aberáciu, obzvlášť citlivú v zložených mikroskopoch, kde nedokonalosti jedného sklárskeho systému umocňoval druhý systém – okulár.
Sotva niektorý z dnešných skúsených mikroskopov, rozmaznaných najnovšími achromatickými mikroskopmi, mohol s nástrojmi používanými v 17. storočí vidieť to, čo videli vtedajší vynikajúci mikroskopi. Jednoduchý moderný školský mikroskop je majstrovským dielom, s ktorým sa tieto vintage mikroskopy nedajú porovnávať. Napriek tomu sa s ich pomocou podarilo objaviť pozoruhodné skutočnosti. Jedným z nich bol objav v XVII storočí. bunkovej štruktúry rastliny.
Ak nájdete chybu, zvýraznite časť textu a kliknite Ctrl+Enter.
História a vynález mikroskopu je spôsobený tým, že už od staroveku chceli ľudia vidieť oveľa menšie predmety, než dovoľovalo voľné ľudské oko. Hoci prvé použitie šošovky zostáva neznáme vzhľadom na vek času, predpokladá sa, že využitie efektu lomu svetla bolo použité pred viac ako 2000 rokmi. V 2. storočí pred Kristom Claudius Ptolemaios opísal vlastnosti svetla v kaluži vody a presne vypočítal lomovú konštantu vody.
Počas 1. storočia nášho letopočtu (rok 100) bolo vynájdené sklo a Rimania sa cez sklo pozerali a skúšali ho. Experimentovali s rôznymi tvarmi číreho skla a jeden z ich návrhov bol hrubší v strede a tenší na okrajoch. Zistili, že cez takéto sklo by sa objekt javil väčší.
Slovo „šošovica“ v skutočnosti pochádza z latinského slova „šošovica“, pomenovali ju preto, že svojím tvarom pripomína strukovinu šošovicu.
Rímsky filozof Seneca zároveň opisuje skutočné zväčšenie cez krčah s vodou „...písmená, malé a nezreteľné, vidno zväčšené a jasnejšie cez sklenenú nádobu naplnenú vodou.“ Ďalšie šošovky sa začali používať až koncom 13. storočia pred Kristom. Potom okolo roku 1600 sa zistilo, že optické prístroje možno vyrobiť pomocou šošoviek.
Prvé optické prístroje
Prvé jednoduché optické prístroje boli lupy a mal zväčšenie zvyčajne okolo 6 x - 10 x. V roku 1590 dvaja holandskí vynálezcovia Hans Jansen a jeho syn Zachary pri ručnom leštení šošoviek zistili, že kombinácia dvoch šošoviek umožňuje niekoľkonásobné zväčšenie obrazu predmetu.
Namontovali niekoľko šošoviek do tubusu a urobili veľmi dôležitý objav - vynález mikroskopu..
Ich prvé prístroje boli novšie ako vedecký prístroj, keďže maximálne zväčšenie bolo až 9x. Prvý mikroskop vyrobený pre holandskú kráľovskú rodinu mal 3 výsuvné trubice, 50 cm dlhé a 5 cm v priemere. Zariadenie malo pri plnom nasadení zväčšenie 3x až 9x.
Leeuwenhoekov mikroskop
Ďalší holandský vedec Anthony van Leeuwenhoek (1632-1723), považovaný za jedného z priekopníkov mikroskopie, sa na konci 17. storočia stal prvým človekom, ktorý skutočne použil vynález mikroskopu v praxi.
Van Leeuwenhoek dosiahol väčší úspech ako jeho predchodcovia vyvinutím metódy výroby šošoviek brúsením a leštením. Dosiahol zväčšenie až 270x, vtedy najznámejšie. Toto zväčšenie umožňuje zobraziť objekty s veľkosťou jednej milióntiny metra.
Anthony Leeuwenhoek sa so svojím novým vynálezom mikroskopu viac zapojil do vedy. Mohol vidieť veci, ktoré nikto predtým nevidel. Najprv videl baktérie plávať v kvapke vody. Zaznamenal rastlinné a živočíšne tkanivá, spermie a krvinky, minerály, fosílie a ďalšie. Objavil aj háďatká a vírniky (mikroskopické živočíchy) a objavil baktérie pri pohľade na vzorky zubného povlaku z vlastných zubov.
Ľudia si začali uvedomovať, že zväčšenie môže odhaliť štruktúry, ktoré dovtedy nikto nevidel – s hypotézou, že všetko sa skladá z drobných, voľným okom neviditeľných komponentov, sa ešte nepočítalo.
Prácu Anthonyho Leeuwenhoeka ďalej rozvinul anglický vedec Robert Hooke, ktorý publikoval výsledky mikroskopické štúdie"Mikrografia" v roku 1665. Robert Hooke opísal podrobný výskum v oblasti mikrobiológie.
Angličan Robert Hooke objavil mikroskopický míľnik a základnú jednotku všetkého života – bunku. V polovici 17. storočia videl Hooke štruktúrne bunky pri štúdiu exempláru, ktorý mu pripomínal malé kláštorné miestnosti. Hookovi sa tiež pripisuje zásluha za to, že ako prvý použil konfiguráciu troch primárnych šošoviek, ktorá sa dnes používa po vynáleze mikroskopu.
V 18. a 19. storočí nedošlo k mnohým zmenám v konštrukcii základného mikroskopu. Šošovky boli vyvinuté s použitím čistejšieho skla a rôznych tvarov na riešenie problémov, ako je skreslenie farieb a slabé rozlíšenie obrazu. Koncom 19. storočia nemecký optický fyzik Ernst Abbe zistil, že šošovky potiahnuté olejom zabraňujú skresleniu svetla pri vysokom rozlíšení. Vynález mikroskopu pomohol veľkému ruskému vedcovi-encyklopedistovi Lomonosovovi v polovici 18. storočia uskutočniť jeho experimenty, ktorými pohol ruskou vedou.
Moderný vývoj mikroskopie
V roku 1931 začali na vynáleze pracovať nemeckí vedci elektrónový mikroskop. Tento druh zariadenia sústreďuje elektróny na vzorku a vytvára obraz, ktorý je možné zachytiť elektronicky citlivým prvkom. Tento model umožňuje vedcom zobraziť veľmi jemné detaily s až miliónnásobným zväčšením. Jedinou nevýhodou je, že živé bunky nemožno pozorovať elektrónovým mikroskopom. Digitálne a iné nové technológie však vytvorili nový nástroj pre mikrobiológov.
Nemci Ernst Ruska a Dr. Max Knoll ako prví vytvorili "šošovku" magnetické pole a elektrický prúd. Do roku 1933 vedci zostrojili elektrónový mikroskop, ktorý prekonal limity zväčšenia vtedajšieho optického mikroskopu.
Ernst dostal nobelová cena vo fyzike v roku 1986 za svoju prácu. Elektrónový mikroskop môže dosiahnuť oveľa vyššie rozlíšenie, pretože vlnová dĺžka elektrónu je kratšia ako vlnová dĺžka viditeľného svetla, najmä keď je elektrón zrýchlený vo vákuu.
Svetelná a elektrónová mikroskopia napreduje v 20. storočí. Dnes používajú lupy na prezeranie vzoriek fluorescenčné štítky alebo polarizačné filtre. Modernejšie sa používajú na zachytávanie a analýzu obrázkov, ktoré ľudské oko nevidí. 
Vynález mikroskopu v 16. storočí umožnil vytvárať už reflexné, fázové, kontrastné, konfokálne a dokonca aj ultrafialové zariadenia..
Moderné elektronické zariadenia môže poskytnúť obraz čo i len jedného atómu.
História vzniku prvého mikroskopu je plná tajomstiev a dohadov. Ani jeho vynálezcu nie je také ľahké pomenovať. Je však spoľahlivo známe, že úplne prvé záznamy o mikroskope pochádzajú z roku 1595. Nesú meno Zacharias Jansen, syn holandského výrobcu okuliarov Hansa Jansena.
Zachary vyrastal ako zvedavý chlapec a veľa času trávil v otcovej dielni. Raz v neprítomnosti svojho otca vyrobil nezvyčajnú fajku z kovového valca a úlomkov skla. Jeho zvláštnosťou bolo, že pri pohľade cez neho sa okolité predmety zväčšovali, oveľa viac sa približovali a akoby boli na dĺžku paže. Chlapec sa snažil pozerať na predmety cez druhý koniec trubice. Predstavte si jeho prekvapenie, keď ich videl malých a veľmi vzdialených.
Zakhary povedal o svojom nezvyčajnom zážitku svojmu otcovi, ktorý svojho syna na tejto ceste všemožne povzbudzoval. Hans Jansen bez toho, aby o tom vedel, zdokonalil „magickú“ fajku – kovový valec nahradil systémom rúrok, ktoré sa dali do seba skladať. Teraz sa skúmanie predmetov stalo ešte zaujímavejším, pretože sa stali jasnejšími a väčšími. Vďaka meniacej sa dĺžke tubusu bolo možné približovať či odďaľovať obraz, skúmať drobné detaily, vidieť to, čo predtým nebolo vidieť žiadnymi okuliarmi.
Výsledkom detskej zábavy bol teda historický objav - vznikol prvý mikroskop a ľudstvo dostalo príležitosť zoznámiť sa s novým, dovtedy nevídaným svetom - svetom mikroskopických tvorov. A hoci zväčšenie mikroskopu bolo len 3 až 10-krát, toto bol najväčší objav v jeho význame!
Postupne sa chýr o zväčšovacej trubici rozšíril ďaleko za hranice Holandska a dostal sa až do Talianska, kde Galileo Galilei žil a vyučoval astronómiu na univerzite v meste Padova. Veľmi rýchlo si uvedomil výhody nového vynálezu a na základe toho vytvoril vlastnú zväčšovaciu trubicu. O niečo neskôr vo svojom osobnom laboratóriu Galileo Galilei zriadil výrobu najjednoduchších mikroskopov.
Ako čas plynul, v roku 1648 došlo v Holandsku k zoznámeniu s mikroskopom od budúceho zakladateľa vedeckej mikroskopie Anthonyho van Leeuwenhoeka. Toto zariadenie tak uchvátilo mladého Leeuwenhoeka, že začal venovať všetok svoj voľný čas štúdiu vedeckých prác venovaný výskumu mikrosveta. Súbežne s čítaním kníh si mladý Leeuwenhoek osvojil profesiu brusiča šošoviek, čo mu neskôr umožnilo vytvoriť si vlastný mikroskop s až 500-násobným zväčšením. S jeho pomocou urobil veľké množstvo významné objavy. Ako prvý napríklad opísal baktérie a nálevníky, objavil a nakreslil červené krvinky – erytrocyty, vlákna očných šošoviek, svalové vlákna a kožné bunky.
Súčasne s Leeuwenhoekom pracoval na vylepšení mikroskopu aj ďalší veľký vedec, ktorý výrazne prispel k mikroskopii, Angličan Robert Hooke. Navrhol nielen mikroskopický model odlišný od ostatných, ale tiež starostlivo študoval štruktúru rastlinných buniek a niektorých živočíchov, načrtol ich štruktúru. V jeho vedecká práca Hooke podrobne opísal bunkovú štruktúru bazy čiernej, mrkvy, kôpru, mušieho oka, včelieho krídla, larvy komára a mnohých ďalších pod názvom „Micrographia“. Mimochodom, bol to práve Hooke, ktorý zaviedol pojem „bunka“ a dal mu vedeckú definíciu.
Ako sa ľudstvo vyvíjalo, štruktúra mikroskopu sa skomplikovala a zdokonalila, objavili sa nové typy mikroskopov s väčším zväčšením a zlepšenou kvalitou obrazu. K dnešnému dňu existuje obrovské množstvo mikroskopov - optické, elektronické, skenovacia sonda, röntgen. Všetky sú určené na zväčšovanie mikroskopických objektov a ich podrobné štúdium, no sú neporovnateľne pevnejšie a všestrannejšie ako svetelné mikroskopy.
Objav Gallilea Galileiho
Raz Galileo postavil veľmi dlhý ďalekohľad. Stalo sa to cez deň. Keď skončil, namieril trúbku na okno, aby na svetle vyskúšal čistotu šošoviek. Galileo, ktorý sa držal okuláru, zostal v nemom úžase: akási sivá šumivá hmota zaberala celé zorné pole. Potrubie sa trochu zakývalo a vedec uvidel obrovskú hlavu s vypúlenými čiernymi očami po stranách. Monštrum malo čierny trup so zeleným odtieňom, šesť zatočených nôh... Veď to je... mucha! Galileo si vzal fajku z oka a bol presvedčený, že na parapete naozaj sedí mucha.
Tak sa zrodil mikroskop – zariadenie pozostávajúce z dvoch šošoviek na zväčšovanie obrazu malých predmetov. Svoje meno - "mikroskopium" dostala od člena "Academia dei linchei" ("Akadémia rysookých")
I. Faber v roku 1625. Bola to vedecká spoločnosť, ktorá okrem iného schvaľovala a podporovala používanie optických prístrojov vo vede.
A sám Galileo v roku 1624 vložil do mikroskopu šošovky s kratším ohniskom (vypuklejšie), vďaka čomu sa tubus skrátil.
Robert Hooke
Ďalšia stránka v histórii mikroskopu je spojená s menom Roberta Hooka. Bol to veľmi nadaný človek a talentovaný vedec. Po absolvovaní Oxfordskej univerzity v roku 1657 sa Hooke stal asistentom Roberta Boyla. Bola to vynikajúca škola pre jedného z najväčších vedcov tej doby. V roku 1663 už Hooke pracoval ako tajomník a demonštrátor experimentov Anglickej kráľovskej spoločnosti (Academy of Sciences). Keď sa dozvedeli o mikroskope, Hooke dostal pokyn, aby vykonal pozorovania na tomto zariadení. Mikroskop majstra Drebbela, ktorý mal k dispozícii, bola polmetrová pozlátená rúrka, umiestnená prísne vertikálne. Musel pracovať nepohodlné držanie tela- klenutý.
Robert Hooke
V prvom rade Hooke vyrobil rúru – rúrku – naklonenú. Aby nebol odkázaný na slnečné dni, ktorých je v Anglicku málo, nainštaloval pred prístroj olejovú lampu originálneho dizajnu. Slnko však svietilo oveľa jasnejšie. Preto prišiel nápad posilniť lúče svetla z lampy, sústrediť sa. Takto sa objavil ďalší Hookov vynález – veľká sklenená guľa naplnená vodou, po ktorej nasledovala špeciálna šošovka. Takýto optický systém zvýšil jas osvetlenia stokrát.
Robert Hooke
Keď bol mikroskop pripravený, Hooke začal pozorovať. Ich výsledky opísal vo svojej knihe Mikrografia, ktorá vyšla v roku 1665. V priebehu 300 rokov bola vytlačená desiatky krát. Okrem popisov obsahoval nádherné ilustrácie – rytiny od samotného Hooka.
Objav bunky R. Hooke
Mimoriadne zaujímavý je v ňom postreh č. 17 - "O schematizme alebo štruktúre korku a o bunkách a póroch niektorých ďalších prázdnych telies." Hooke opisuje časť obyčajného korku nasledovne: „Celý je perforovaný a porézny, ako plást, ale jeho póry sú nepravidelného tvaru a v tomto ohľade pripomína plást... Ďalej tieto póry alebo bunky, nie sú hlboké, ale pozostávajú z mnohých buniek oddelených priečkami“.
V tomto postrehu je slovo „bunka“ zarážajúce. Hooke teda nazval to, čo sa dnes nazýva bunky, napríklad rastlinné bunky. V tých časoch o tom ľudia ani netušili. Hooke bol prvý, kto ich pozoroval a dal im meno, ktoré im zostalo navždy. Bol to objav veľkého významu.
Anthony van Leeuwenhoek
Krátko po Hookovi začal svoje pozorovania vykonávať Holanďan Anthony van Lsvenhoek. To bolo
zaujímavá osobnosť - obchodoval s látkami a dáždnikmi, ale nedostal žiadne vedecké vzdelanie. Mal však zvedavú myseľ, postreh, vytrvalosť a svedomitosť. Šošovky, ktoré si sám vyleštil, zväčšili objekt 200-300-krát, teda 60-krát lepšie ako vtedy používané prístroje. Všetky svoje pozorovania uviedol v listoch, ktoré starostlivo poslal Kráľovskej spoločnosti v Londýne. V jednom zo svojich listov oznámil objav najmenších živých tvorov – animalcules, ako ich nazval Leeuwenhoek. Ukázalo sa, že sú prítomné všade - v zemi, rastlinách, tele zvierat. Táto udalosť spôsobila revolúciu vo vede - boli objavené mikroorganizmy.
Anthony van Leeuwenhoek
V roku 1698 sa Anthony van Leeuwenhoek stretol s ruským cisárom Petrom I. a ukázal mu svoj mikroskop a zviera. Cisár sa tak zaujímal o všetko, čo videl a čo mu holandský vedec vysvetlil, že kúpil mikroskopy od holandských majstrov pre Rusko. Možno ich vidieť v Kunstkamere v Petrohrade.
optická mikroskopia
Teóriu zobrazovania šošovkami je možné prezentovať z hľadiska geometrickej alebo fyzikálnej optiky. geometrická optika dobre vysvetľuje zaostrovanie a aberáciu, ale aby sme pochopili, prečo obraz nie je celkom jasný a ako sa získava kontrast, je potrebné zapojiť fyzickú optiku. V geometrickej optike je potrebné mať na pamäti dve pravidlá: 1) svetlo sa šíri priamočiaro a 2) lúč sa odchyľuje od priamky (láme sa) na rozhraní dvoch priehľadných médií.
Objektív
Objektívy mikroskopu sú zvyčajne starostlivo štandardizované na zväčšenie NA. Vo všeobecnosti sa NA zvyšuje s klesajúcou ohniskovou vzdialenosťou, pretože zväčšenie sa zvyšuje so zmenšujúcim sa priemerom šošovky.
Okulár
Okuláre Hlavnou funkciou okuláru je prenášať obraz zo šošovky do oka. Existujú rôzne systémy okulárov: Ramsden, Huygens, Kellner a kompenzačné. Prvé tri typy sú vzájomne zameniteľné a líšia sa iba spôsobom použitia mriežok, ukazovateľov a iných referenčných bodov. Kompenzačný okulár je určený na korekciu chromatickej aberácie.
Nastavenie mikroskopu
Na prípravu mikroskopu na prácu je potrebné vykonať nasledujúce nastavenie: 1) svetelný zdroj a všetky jeho súčasti musia byť vycentrované pozdĺž optickej osi zariadenia; 2) šošovku je potrebné zaostriť a 3) je potrebné upraviť osvetlenie. Vo väčšine bežných (štandardných) mikroskopov sú kondenzor, objektív a okulár koaxiálne, takže je potrebné centrovať iba zdroj svetla. To sa dosiahne zaostrením na sklíčko mikroskopu, odstránením okuláru a pohybom svetelného zdroja pomocou nastavovacej skrutky, kým svetlo (pri pohľade cez tubus) nebude v strede objektívu. Ak je inštalácia vycentrovaná aj na kondenzor, potom sa najprv odstráni kondenzor, zdroj svetla sa vycentruje, ako je opísané vyššie, potom sa kondenzor umiestni a vycentruje na zdroj svetla pomocou nastavovacej skrutky. Kondenzor sa potom zaostrí na objekt kvôli kritickému osvetleniu. Aby sa predišlo účinkom rozptýleného a odrazeného svetla, mala by sa zmenšiť zarážka poľa tak, aby bol osvetlený iba objekt. Ak intenzita osvetlenia narúša pohodlné pozorovanie, môže sa znížiť. Aby sa znížila intenzita, v žiadnom prípade by sa nemali meniť otvory, preto sa pred svetelný zdroj zavedú neutrálne husté filtre alebo sa zníži napätie dodávané do zdroja.
Kontrast
Aby bol objekt viditeľný, musí sa jeho obraz líšiť intenzitou od okolitého pozadia. Rozdiel v intenzitách objektu a pozadia sa nazýva kontrast. Bohužiaľ, väčšina biologických vzoriek (bunky a ich zložky) je priehľadná, t.j. ich kontrast sa blíži k nule. V minulosti sa na vyriešenie tohto problému vzorky farbili pridaním farebných látok, ktoré reagovali s určitými zložkami buniek.
Príprava mikropreparátov
Krájanie vzoriek Hrúbka kúskov materiálu je spravidla príliš veľká na to, aby nimi prešlo dostatok svetla na vyšetrenie pod mikroskopom. Zvyčajne je potrebné odrezať veľmi tenkú vrstvu študovaného materiálu, t.j. pripraviť rezy. Rezy môžu byť vyrobené pomocou žiletky alebo mikrotómu. Ručné rezy sa pripravujú ostrou žiletkou. Na prácu na bežnom mikroskope by mali mať rezy hrúbku 8-12 mikrónov. Látka je upevnená medzi dvoma kusmi bazového jadra. Žiletka je navlhčená kvapalinou, v ktorej bola tkanina uložená; rez sa vedie cez bazu a plátno, pričom žiletku držíme vodorovne a posúvame ju k sebe pomalým kĺzavým pohybom, nasmerovaným mierne pod uhlom. Po rýchlom vykonaní niekoľkých rezov by ste si mali vybrať ten najtenší, ktorý obsahuje charakteristické časti tkaniva. Rez z tkaniva ponoreného do konkrétneho média možno urobiť na mikrotóme. Pre svetelný mikroskop je možné pomocou špeciálneho oceľového noža vyrobiť rezy s hrúbkou niekoľkých mikrometrov z tkaniva zaliateho parafínom. Extrémne tenké rezy (20-100 nm) sa vyrábajú na ultratóme pre elektrónový mikroskop. V tomto prípade je potrebný diamantový alebo sklenený nôž. Rezy pre svetelný mikroskop je možné pripraviť bez nalievania materiálu do média; na to sa používa mraziaci mikrotóm. Počas prípravy zmrazeného rezu sa vzorka uchováva v zmrazenom pevnom stave.
Prvoky pod mikroskopom
Mnohé prvoky môžete vidieť na vlastné oči v zornom poli pod mikroskopom kedykoľvek počas roka. Aby sme mali živé prvoky na pozorovanie, je potrebné vopred pripraviť živnú pôdu, v ktorej by sa mohli vyvíjať. dlho. Za týmto účelom sa vrstva (2 cm hrubá) nasekaných listov alebo sena umiestni do 2-3 sklenených nádob a na vrch sa naleje dažďová alebo vodovodná voda (13 nádob). Banky sú pokryté sklom a umiestnené na okne, ktoré je zatienené priamym slnečným žiarením. Po 3-4 dňoch sa zalejú vodou odobratou zo stojatej nádrže (rybník, priekopy), na dne ktorej je hnijúci porast (tráva, lístie, konáre). S vodou by ste mali chytiť aj trochu bahna zospodu. Po niekoľkých dňoch sa v cievach objaví film, ktorý vytvára kovový lesk. Pri pohľade na kvapky vody pod mikroskopom môžete vidieť, aké druhy prvokov sú bohaté na vodu z plechoviek. Pri tomto chove sa najprv objavia prvoky odlišné typy potom malé nálevníky améba a nakoniec (po 15 dňoch) nálevníky.
Rozbor krvi
Mikroskop je už dlho nepostrádateľným pomocníkom človeka v mnohých oblastiach. V šošovke prístroja vidíte to, čo nie je voľným okom viditeľné. Zaujímavým objektom pre výskum je krv. Pod mikroskopom môžete vidieť hlavné prvky zloženia ľudskej krvi: plazmu a tvarované prvky.
Po prvýkrát zloženie ľudskej krvi skúmal taliansky lekár Marcello Malpighi. Pomýlil si tvarované prvky plávajúce v plazme s tukovými guľôčkami. Krvné bunky boli viac ako raz nazývané buď balóny alebo zvieratá, čo si ich mýlilo s inteligentnými bytosťami. Termín "krvné bunky" alebo "krvné gule" zaviedol do vedeckého používania Anthony Leeuwenhoek. Krv pod mikroskopom je akýmsi zrkadlom stavu ľudského tela.
Mikroskop je optický prístroj, ktorý umožňuje získať zväčšené obrázky malých predmetov alebo ich detailov, ktoré nie je možné vidieť voľným okom.
Doslova slovo „mikroskop“ znamená „pozorovať niečo malé“ (z gréckeho „malý“ a „pozerať sa“).
Ľudské oko, ako každý optický systém, sa vyznačuje určitým rozlíšením. Toto je najmenšia vzdialenosť medzi dvoma bodmi alebo čiarami, keď ešte nesplývajú, ale sú vnímané oddelene od seba. Pri normálnom videní na vzdialenosť 250 mm je rozlíšenie 0,176 mm. Preto všetky predmety, ktorých veľkosť je menšia ako táto hodnota, už naše oko nedokáže rozlíšiť. Nevidíme bunky rastlín a živočíchov, rôzne mikroorganizmy atď. Dá sa to však urobiť pomocou špeciálnych optických prístrojov – mikroskopov.
Ako funguje mikroskop
Klasický mikroskop pozostáva z troch hlavných častí: optickej, osvetľovacej a mechanickej. Optická časť sú okuláre a šošovky, osvetľovacia časť svetelné zdroje, kondenzor a clona. Je zvykom označovať mechanickú časť všetkých ostatných prvkov: statív, otočné zariadenie, stolík na predmety, zaostrovací systém a mnoho ďalších. Všetko spolu a umožňuje vám vykonávať výskum mikrosveta.
Čo je to "apertúra mikroskopu": poďme sa rozprávať o systéme osvetlenia
Pre pozorovanie mikrokozmu je dobré osvetlenie rovnako dôležité ako kvalita optiky mikroskopu. LED diódy, halogénové žiarovky, zrkadlo - pre mikroskop je možné použiť rôzne zdroje svetla. Každá má svoje pre a proti. Podsvietenie môže byť horné, spodné alebo kombinované. Jeho umiestnenie ovplyvňuje, ktoré sklíčka možno skúmať pod mikroskopom (priehľadné, priesvitné alebo nepriehľadné).
Pod predmetným stolíkom, na ktorom je umiestnená vzorka na výskum, sa nachádza clona mikroskopu. Môže to byť disk alebo dúhovka. Membrána je určená na nastavenie intenzity osvetlenia: môže sa použiť na nastavenie hrúbky svetelného lúča prichádzajúceho z iluminátora. Disková membrána je malá doska s otvormi rôznych priemerov. Zvyčajne sa inštaluje na amatérske mikroskopy. Irisová clona sa skladá z mnohých okvetných lístkov, pomocou ktorých môžete plynulo meniť priemer otvoru prepúšťajúceho svetlo. Je bežnejší v profesionálnych mikroskopoch.
Optická časť: okuláre a objektívy
Objektívy a okuláre sú najobľúbenejšie náhradné diely mikroskopov. Aj keď nie všetky mikroskopy podporujú zmenu tohto príslušenstva. Optický systém je zodpovedný za vytvorenie zväčšeného obrazu. Čím je lepší a dokonalejší, tým je obraz jasnejší a detailnejší. ale najvyššia úroveň optická kvalita je potrebná len v profesionálnych mikroskopoch. Pre amatérsky výskum postačuje štandardná sklenená optika, ktorá poskytuje zvýšenie až 500-1000 krát. Ale odporúčame vyhnúť sa plastovým šošovkám - kvalita obrazu v takýchto mikroskopoch je zvyčajne frustrujúca.
Mechanické prvky
V každom mikroskope sú prvky, ktoré umožňujú výskumníkovi ovládať zaostrenie, upraviť polohu testovanej vzorky, upraviť pracovnú vzdialenosť optický prístroj. To všetko je súčasťou mechaniky mikroskopu: koaxiálne zaostrovacie mechanizmy, posúvač a posúvač, gombíky na nastavenie ostrosti, stolík a oveľa viac.
História mikroskopu
Kedy sa objavil prvý mikroskop, nie je presne známe. Najjednoduchšie zväčšovacie zariadenia - bikonvexné optické šošovky, boli nájdené počas vykopávok na území starovekého Babylonu.
Predpokladá sa, že prvý mikroskop vytvoril v roku 1590 holandský optik Hans Jansen a jeho syn Zachary Jansen. Keďže šošovky boli v tých časoch leštené ručne, mali rôzne chyby: škrabance, hrbole. Chyby na šošovkách sa hľadali pomocou inej šošovky – lupy. Ukázalo sa, že ak uvažujete o objekte pomocou dvoch šošoviek, potom je mnohonásobne zväčšený. Po namontovaní 2 konvexných šošoviek do jednej trubice dostal Zakhary Jansen zariadenie, ktoré pripomínalo ďalekohľad. Na jednom konci tejto trubice bola šošovka, ktorá fungovala ako objektív, a na druhom konci - šošovka okuláru. Ale na rozdiel od ďalekohľadu Jansenov prístroj nepribližoval predmety, ale zväčšoval ich.
V roku 1609 taliansky vedec Galileo Galilei vyvinul zložený mikroskop s konvexnými a konkávnymi šošovkami. Nazval to "occhiolino" - malé oko.
O 10 rokov neskôr, v roku 1619, holandský vynálezca Cornelius Jacobson Drebbel navrhol zložený mikroskop s dvoma konvexnými šošovkami.
Málokto vie, že mikroskop dostal svoje meno až v roku 1625. Termín „mikroskop“ navrhol priateľ Galilea Galileiho, nemecký lekár a botanik Giovanni Faber.
Všetky vtedy vytvorené mikroskopy sa uspokojili s tými primitívnymi. Takže Galileov mikroskop mohol zväčšiť iba 9-krát. Po zlepšení optický systém Galileo, anglický vedec Robert Hooke v roku 1665 vytvoril svoj vlastný mikroskop, ktorý už mal 30-násobné zväčšenie.
V roku 1674 holandský prírodovedec Anthony van Leeuwenhoek vytvoril najjednoduchší mikroskop, ktorý používal iba jednu šošovku. Treba povedať, že tvorba šošoviek patrila medzi záľuby vedca. A vďaka jeho vysokej zručnosti v brúsení boli všetky šošovky, ktoré vyrobil, veľmi kvalitné. Leeuwenhoek ich nazval „mikroskopia“. Boli malé, veľké asi ako necht, ale mohli sa zväčšiť 100 alebo dokonca 300-krát.
Leeuwenhoekov mikroskop bola kovová platňa so šošovkou v strede. Pozorovateľ sa cez ňu pozrel na vzorku pripevnenú na druhej strane. A hoci práca s takýmto mikroskopom nebola príliš pohodlná, Leeuwenhoek pomocou svojich mikroskopov dokázal urobiť dôležité objavy.
V tých časoch sa o štruktúre ľudských orgánov vedelo len málo. Leeuwenhoek pomocou svojich šošoviek zistil, že krv pozostáva z mnohých drobných čiastočiek – erytrocytov a svalového tkaniva – z najjemnejších vlákien. V riešeniach videl najmenšie stvorenia rôzne tvary ktoré sa pohli, zrazili a rozpŕchli sa. Teraz vieme, že ide o baktérie: koky, bacily atď. Ale pred Leeuwenhoekom to nebolo známe.
Celkovo vedci vyrobili viac ako 25 mikroskopov. 9 z nich sa zachovalo dodnes. Sú schopné zväčšiť obraz 275-krát.
Leeuwenhoekov mikroskop bol prvý mikroskop privezený do Ruska na pokyn Petra Veľkého.
Postupne sa mikroskop zdokonaľoval a nadobudol podobu blízku moderne. K tomuto procesu výrazne prispeli aj ruskí vedci. Začiatkom 18. storočia v Petrohrade vznikli v dielni Akadémie vied vylepšené návrhy mikroskopov. Ruský vynálezca I.P. Kulibin postavil svoj prvý mikroskop bez toho, aby vedel, ako sa to robí v zahraničí. Vytvoril výrobu skla na šošovky, vynašiel zariadenia na ich brúsenie.
Veľký ruský vedec Michail Vasiljevič Lomonosov bol prvým ruským vedcom, ktorý vo svojom vedeckom výskume použil mikroskop.
Na otázku „Kto vynašiel mikroskop“ pravdepodobne neexistuje jednoznačná odpoveď? Najlepší vedci a vynálezcovia rôznych epoch prispeli k rozvoju mikroskopickej vedy.
Načítava...