Kratka povijest mikroskopa

Tijekom tog povijesnog razdoblja poznatog kao Renesansa, nakon "mračnog" Srednji vijek, dogodili su se izumi iz tiskanje, barut i pomorskih kompas, praćeno otkrićem Amerike. Jednako je izvanredan izum svjetlosnog mikroskopa: instrumenta koji omogućuje ljudskom oku pomoću leća ili kombinacija leća da promatra povećane slike sićušnih predmeta. To je učinilo vidljivim fascinantne detalje svjetova unutar svjetova.

Davno prije, u mutnoj neprijavljenoj prošlosti, netko je uzeo komad prozirnog kristala deblji u sredini nego na rubovima, pogledao ga i otkrio da stvari čine veće. Netko je također otkrio da će takav kristal usmjeriti sunčeve zrake i zapaliti komad pergamenta ili krpu. Povećala i "goruće naočale" ili "povećale" spominju se u spisima Seneke i Plinija Starijeg, rimskih filozofa tijekom prvog stoljeća A. D., ali očito se nisu mnogo koristili sve do izuma naočale, potkraj 13. stoljeća. Nazvane su lećama jer su oblikovane poput sjemenki leće.

Najraniji jednostavni mikroskop bio je samo cijev s pločom za objekt na jednom kraju, a na drugom leća koja je povećala manje od deset promjera - deset puta veća od stvarne veličine. Ovi uzbuđeni opće čudo kad su korišteni za gledanje buva ili sitnih puzavih stvari i tako su ih nazvali "naočalama od buha".

Oko 1590. godine, dva nizozemska proizvođača naočala, Zaccharias Janssen i njegov sin Hans, eksperimentirajući s nekoliko leća u cijevi, otkrili su da se predmeti u blizini pojavljuju uvelike povećani. To je bila preteča složenog mikroskopa i teleskop. 1609. god. Galileo, otac moderne fizike i astronomije, čuo je za ove rane eksperimente, razradio principe leća i napravio mnogo bolji instrument s uređajem za fokusiranje.

Otac mikroskopije, Anton van Leeuwenhoek iz Hollanda, započeo kao pripravnik u trgovini suhom robom u kojoj su povećale koristile za brojanje niti u tkanini. Naučio je nove metode brušenja i poliranja sićušnih leća velike zakrivljenosti koje su povećavale i do 270 promjera, najpoznatijih u to vrijeme. To je dovelo do izgradnje njegovih mikroskopa i bioloških otkrića po kojima je poznat. Bio je prvi koji je vidio i opisao bakterije, biljke kvasca, život u kapljici vode i cirkulaciju krvnih zrnaca u kapilarima. Tijekom dugog života koristio je leće kako bi napravio pionirske studije o izvanrednim raznovrsnim stvarima, kako živim tako i neživi i izvijestio je o svojim nalazima u preko stotinu pisama Kraljevskom društvu Engleske i Francuskoj akademiji.

Robert Hooke, engleski otac mikroskopije, ponovno je potvrdio Anton van Leeuwenhoek otkrića o postojanju sićušnih živih organizama u kapljici vode. Hooke je napravio kopiju Leeuwenhoekova svjetlosnog mikroskopa i tada je poboljšao svoj dizajn.

Kasnije, nekoliko velikih poboljšanja učinjeno je sve do sredine 19. stoljeća. Tada je nekoliko europskih zemalja počelo proizvoditi finu optičku opremu, ali ništa ljepšu od čudesnih instrumenata koje je izgradio Amerikanac, Charles A. Spencer i industrija koju je osnovao. Instrumenti današnjice, promijenjeni, ali malo, povećavaju veličinu do 1250 promjera s običnim svjetlom i do 5000 sa plavom svjetlošću.

Svjetlosni mikroskop, čak i onaj sa savršenim lećama i savršenim osvjetljenjem, jednostavno se ne može upotrijebiti za razlikovanje predmeta manjih od pola valne duljine svjetlosti. Bijelo svjetlo ima prosječnu valnu duljinu od 0,55 mikrometara, od čega polovica 0,275 mikrometara. (Jedan mikrometar je tisućinu milimetra, a ima oko 25.000 mikrometara do inča. Mikrometri se također nazivaju i mikroni.) Svaka dva pravca koja su bliže međusobno od 0,275 mikrometra videće se kao a jedna linija, a svaki objekt promjera manjeg od 0,275 mikrometara bit će nevidljiv ili će se u najboljem slučaju prikazati kao zamućenje. Da bi vidjeli mikrobne čestice pod mikroskopom, znanstvenici moraju u potpunosti zaobići svjetlost i upotrijebiti drugačiju vrstu "osvjetljenja", one s kraćom valnom duljinom.

Uvođenje elektronskog mikroskopa 1930-ih ispunilo je račun. Susret iz Njemačke, Max Knoll i Ernst Ruska 1931. godine, Ernst Ruska je za svoj izum dobio polovicu Nobelove nagrade za fiziku 1986. godine. (Druga polovica Nobelova nagrada podijeljen je između Heinricha Rohrera i Gerda Binniga STM.)

U ovom se mikroskopu elektroni ubrzavaju u vakuumu sve dok njihova valna duljina nije krajnje kratka, samo sto tisućita od bijele svjetlosti. Snopovi tih brzorastućih elektrona fokusirani su na ćelijski uzorak, a dijelovi stanice apsorbiraju ili raspršuju tako da stvaraju sliku na fotografskoj ploči osjetljivoj na elektrone.

Ako su gurnuti do krajnje granice, elektronski mikroskopi mogu omogućiti pregled predmeta malih dimenzija kao što je promjer atoma. Većina elektronskih mikroskopa koji se koriste za proučavanje biološkog materijala mogu "vidjeti" do otprilike 10 angstroma - nevjerojatan podvig, za Iako to atome ne čini vidljivim, omogućuje istraživačima da razlikuju pojedine biološke molekule važnost. U stvari, može povećati predmete do milijun puta. Ipak, svi elektronski mikroskopi trpe ozbiljnu manu. Kako nijedan živi uzorak ne može preživjeti pod njihovim visokim vakuumom, oni ne mogu prikazati stalno promjenjive pokrete koji karakteriziraju živu stanicu.

Pomoću instrumenta veličine dlana, Anton van Leeuwenhoek uspio je proučiti kretanja jednostaničnih organizama. Moderni potomci svjetlosnog mikroskopa van Leeuwenhoeka mogu biti visoki i preko 6 stopa, ali i dalje su neophodni staničnim biolozima jer, za razliku od elektronskih mikroskopa, svjetlosni mikroskopi omogućuju korisniku da vidi žive stanice u radnja. Primarni izazov svjetlosnim mikroskopima još od vremena Van Leeuwenhoeka bio je pojačavanje kontrasta između blijedih stanica i njihove blijeđe okoline, tako da se stanične strukture i kretanje više mogu vidjeti lako. Da bi to učinili, osmislili su genijalne strategije koje uključuju video kamere, polarizirano svjetlo, digitalizaciju računala i druge tehnike koje donose ogromna poboljšanja, nasuprot tome, potiču preporod u svjetlu mikroskopija.