Kas pirmasis išrado mikroskopą. Anthony van Leeuwenhoek pastebėjimai

Nuo seniausių laikų žmogus norėjo pamatyti daug mažesnius dalykus, nei gali suvokti plika akimi. Dabar neįmanoma pasakyti, kas pirmasis pradėjo naudoti lęšius, tačiau, pavyzdžiui, žinoma, kad mūsų protėviai daugiau nei prieš 2 tūkstančius metų žinojo, kad stiklas gali laužyti šviesą.

Antrame amžiuje prieš Kristų Klaudijus Ptolemėjus aprašė, kaip lazda „išlinksta“, kai panardinama į vandenį, ir netgi labai tiksliai apskaičiavo lūžio konstantą. Dar anksčiau Kinijoje prietaisai buvo gaminami iš lęšių ir vamzdelio, pripilto vandens, kad „pamatytų tai, kas nematoma“.

1267 m. Rogeris Baconas aprašė lęšių principus ir bendrą teleskopo bei mikroskopo idėją, tačiau tik XVI amžiaus pabaigoje Zachary Jansen ir jo tėvas Hansas, akinių gamintojai iš Olandijos, pradėjo eksperimentuoti su lęšiais. . Jie įdėjo kelis lęšius į vamzdelį ir nustatė, kad pro jį žiūrimi objektai atrodo daug didesni nei po paprastu padidinamuoju stiklu.

Tačiau šis jų „mikroskopas“ buvo labiau smalsumas nei mokslinis instrumentas. Išsaugomas instrumento, kurį tėvas ir sūnus padarė karališkajai šeimai, aprašymas. Jį sudarė trys stumdomi vamzdžiai, kurių bendras ilgis 45 cm ir 5 cm skersmuo. Užvertus padidino 3 kartus, visiškai atidarius - 9 kartus, tačiau vaizdas pasirodė šiek tiek neryškus.

1609 m. Galilėjus Galilėjus sukūrė sudėtinį mikroskopą su išgaubtais ir įgaubtais lęšiais ir 1612 m. padovanojo šį „okchiolino“ („mažą akį“) Lenkijos karaliui Žygimantui III. Po kelerių metų, 1619 m., olandų išradėjas Cornelius Drebbel Londone pademonstravo savo mikroskopo versiją su dviem išgaubtais lęšiais. Tačiau pats žodis „mikroskopas“ atsirado tik 1625 m., kai pagal analogiją su „teleskopu“ jį sugalvojo vokiečių botanikas iš Bambergo Johanas (Džovanis) Faberis.

Nuo Leeuwenhoek iki Abbe

1665 m. anglų gamtininkas Robertas Hukas, tyrinėdamas kamštinio ąžuolo žievę, ištobulino didinamąjį įrankį ir atrado elementarius struktūrinius vienetus – ląsteles. Po 10 metų olandų mokslininkas Anthony van Leeuwenhoek sugebėjo gauti dar geresnius lęšius. Jo mikroskopas objektus padidino 270 kartų, o kiti panašūs prietaisai vos pasiekė 50 kartų.

Dėl savo aukštos kokybės šlifuotų ir poliruotų lęšių Lenvenhoekas padarė daug atradimų – jis pirmasis pamatė ir aprašė bakterijas, mielių ląsteles, stebėjo kraujo ląstelių judėjimą kapiliaruose. Iš viso mokslininkas pagamino mažiausiai 25 skirtingus mikroskopus, iš kurių iki šių dienų išliko tik devyni. Yra pasiūlymų, kad kai kurie prarasti įrenginiai turėjo net 500 kartų padidinimą.

Nepaisant visos pažangos šioje srityje, per ateinančius 200 metų mikroskopai beveik nepasikeitė. Tik 1850-aisiais vokiečių inžinierius Carlas Zeissas pradėjo tobulinti jo įmonės gaminamus mikroskopų lęšius. 1880-aisiais jis pasamdė Otto Schottą, optinių akinių specialistą. Jo tyrimai žymiai pagerino didinamųjų instrumentų kokybę.

Kitas Carl Zeiss darbuotojas, optinis fizikas Ernstas Abbe, patobulino patį optinių instrumentų gamybos procesą. Anksčiau visi darbai su jais buvo atliekami bandymų ir klaidų būdu; Kita vertus, Abbe sukūrė jiems teorinį pagrindą, moksliškai pagrįstus gamybos metodus.

Tobulėjant technologijoms, atsirado mikroskopas, kurį dabar žinome. Tačiau dabar optiniai mikroskopai, galintys sufokusuoti objektus, didesnius nei šviesos bangos ilgis arba jam lygūs, mokslininkų nebegali patenkinti.

Šiuolaikiniai elektroniniai mikroskopai

1931 metais vokiečių fizikas Ernstas Ruska pradėjo kurti pirmąjį elektroninį mikroskopą (transmisijos (perdavimo) elektronų mikroskopą). 1986 metais už šį išradimą jis gavo Nobelio premiją.

1936 metais vokiečių mokslininkas Erwinas Vilgelis Miuleris išrado elektroninį projektorių (lauko elektroninį mikroskopą). Prietaisas leido milijonus kartų padidinti kieto kūno vaizdą. Po penkiolikos metų Mulleris padarė dar vieną proveržį šioje srityje – lauko jonų mikroskopą, kuris pirmą kartą žmonijos istorijoje suteikė fizikui galimybę pamatyti atomus.

Lygiagrečiai buvo atlikti kiti darbai. 1953 metais olandas Fritzas Zernike, teorinės fizikos profesorius, gavo Nobelio premiją už fazinės kontrastinės mikroskopijos sukūrimą. 1967 m. Erwinas Mülleris patobulino savo lauko jonų mikroskopą, pridėdamas prie jo skrydžio laiko masės spektrometrą, sukurdamas pirmąjį „atominį zondą“. Šis prietaisas leidžia ne tik identifikuoti vieną atomą, bet ir nustatyti jono masę bei krūvio daugumą.

1981 m. Gerd Binnig ir Heinrich Rohrer iš Vokietijos sukūrė skenuojantį (skenuojantį) tunelinį mikroskopą; Po penkerių metų Binnigas ir jo kolegos išrado skenuojantį atominės jėgos mikroskopą. Skirtingai nuo ankstesnio kūrimo, AFM leidžia tyrinėti tiek laidžius, tiek nelaidžius paviršius ir iš tikrųjų manipuliuoti atomais. Tais pačiais metais Binnig ir Rohrer gavo Nobelio premiją už STM.

1988 metais trys mokslininkai iš JK Miulerio „atominiame zonde“ įrengė padėties jautrų detektorių, kuris leido nustatyti atomų padėtį trimis matmenimis.

1988 m. japonų inžinierius Kingo Itaya išrado elektrocheminį skenuojantį tunelinį mikroskopą, o po trejų metų buvo pasiūlytas Kelvino zondo jėgos mikroskopas – nekontaktinė atominės jėgos mikroskopo versija.

Mikroskopas – tai optinis instrumentas, leidžiantis gauti padidintus smulkių objektų ar jų detalių, kurių plika akimi nematyti, vaizdus.

Žodis „mikroskopas“ reiškia „stebėti ką nors mažo“ (iš graikų kalbos „mažas“ ir „žiūrėti“).

Žmogaus akis, kaip ir bet kuri optinė sistema, pasižymi tam tikra skiriamąja geba. Tai mažiausias atstumas tarp dviejų taškų ar linijų, kai jie dar nesusilieja, o suvokiami atskirai vienas nuo kito. Esant normaliam matymui 250 mm atstumu, skiriamoji geba yra 0,176 mm. Todėl visų objektų, kurių dydis yra mažesnis už šią reikšmę, mūsų akis nebegali atskirti. Nematome augalų ir gyvūnų ląstelių, įvairių mikroorganizmų ir t.t. Bet tai galima padaryti specialių optinių instrumentų – mikroskopų pagalba.

Kaip veikia mikroskopas

Klasikinis mikroskopas susideda iš trijų pagrindinių dalių: optinės, šviečiamosios ir mechaninės. Optinė dalis – okuliarai ir lęšiai, apšvietimo dalis – šviesos šaltiniai, kondensatorius ir diafragma. Įprasta visų kitų elementų mechaninė dalis: trikojis, besisukantis įtaisas, objektų stalas, fokusavimo sistema ir daug daugiau. Viskas kartu ir leidžia atlikti mikropasaulio tyrimus.

Kas yra „mikroskopo apertūra“: pakalbėkime apie apšvietimo sistemą

Mikrokosmoso stebėjimams geras apšvietimas yra toks pat svarbus kaip ir mikroskopo optikos kokybė. LED, halogeninės lempos, veidrodis – mikroskopui gali būti naudojami skirtingi šviesos šaltiniai. Kiekvienas turi savo pliusų ir minusų. Foninis apšvietimas gali būti viršutinis, apatinis arba kombinuotas. Jo vieta turi įtakos, kuriuos stiklelius galima tirti mikroskopu (skaidrius, permatomus ar nepermatomus).

Po tiriamuoju stalu, ant kurio dedamas mėginys tyrimams, yra mikroskopo diafragma. Tai gali būti diskas arba rainelė. Diafragma skirta reguliuoti apšvietimo intensyvumą: jos pagalba galima reguliuoti iš iliuminatoriaus sklindančio šviesos pluošto storį. Disko diafragma yra maža plokštelė su skirtingo skersmens skylėmis. Paprastai jis montuojamas mėgėjiškuose mikroskopuose. Rainelės diafragma susideda iš daugybės žiedlapių, su kuriais galite sklandžiai keisti šviesą praleidžiančios angos skersmenį. Tai dažniau pasitaiko profesionaliuose mikroskopuose.

Optinė dalis: okuliarai ir objektyvai

Objektyvai ir okuliarai yra populiariausios mikroskopo atsarginės dalys. Nors ne visi mikroskopai palaiko šių priedų keitimą. Optinė sistema yra atsakinga už padidinto vaizdo formavimą. Kuo jis geresnis ir tobulesnis, tuo vaizdas aiškesnis ir detalesnis. Tačiau aukščiausio lygio optinė kokybė reikalinga tik profesionaliuose mikroskopuose. Mėgėjiškiems tyrimams pakanka standartinės stiklo optikos, kuri padidina iki 500-1000 kartų. Tačiau rekomenduojame vengti plastikinių lęšių – vaizdo kokybė tokiuose mikroskopuose dažniausiai vargina.

Mechaniniai elementai

Bet kuriame mikroskope yra elementų, leidžiančių tyrėjui valdyti židinį, reguliuoti tiriamojo mėginio padėtį ir reguliuoti optinio įrenginio darbinį atstumą. Visa tai yra mikroskopo mechanikos dalis: bendraašio fokusavimo mechanizmai, paruošimo ir paruošimo laikiklis, ryškumo reguliavimo rankenėlės, scena ir daug daugiau.

Mikroskopo istorija

Kada pasirodė pirmasis mikroskopas, tiksliai nežinoma. Paprasčiausi didinamieji prietaisai – abipus išgaubti optiniai lęšiai, buvo rasti atliekant kasinėjimus Senovės Babilono teritorijoje.

Manoma, kad pirmąjį mikroskopą 1590 metais sukūrė olandų optikas Hansas Jansenas ir jo sūnus Zachary Jansenas. Kadangi lęšiai tais laikais buvo poliruoti rankomis, jie turėjo įvairių defektų: įbrėžimų, iškilimų. Lęšių defektų ieškota naudojant kitą objektyvą – padidinamąjį stiklą. Paaiškėjo, kad jei į objektą žiūrite dviejų lęšių pagalba, tada jis padidinamas daug kartų. Viename vamzdyje sumontavęs 2 išgaubtus lęšius, Zakhary Jansen gavo prietaisą, panašų į šlifavimo stiklą. Viename šio vamzdelio gale buvo objektyvas, kuris veikė kaip objektyvas, o kitame - okuliaro lęšis. Tačiau skirtingai nei teleskopas, Janseno prietaisas objektų nepriartino, o padidino.

1609 m. italų mokslininkas Galileo Galilei sukūrė sudėtinį mikroskopą su išgaubtais ir įgaubtais lęšiais. Jis pavadino jį „occhiolino“ – maža akimi.

Po 10 metų, 1619 m., olandų išradėjas Cornelius Jacobson Drebbel sukūrė sudėtinį mikroskopą su dviem išgaubtais lęšiais.

Tik nedaugelis žino, kad mikroskopas savo pavadinimą gavo tik 1625 m. Terminą „mikroskopas“ pasiūlė Galilėjaus Galilėjaus draugas, vokiečių gydytojas ir botanikas Džovanis Faberis.

Primityviais tenkinosi visi tuo metu sukurti mikroskopai. Taigi „Galileo“ mikroskopas galėjo padidinti tik 9 kartus. Patobulinęs Galilėjaus optinę sistemą, anglų mokslininkas Robertas Hukas 1665 metais sukūrė savo mikroskopą, kuris jau turėjo 30 kartų didinimą.

1674 metais olandų gamtininkas Anthony van Leeuwenhoekas sukūrė paprasčiausią mikroskopą, kuriame buvo naudojamas tik vienas objektyvas. Reikia pasakyti, kad lęšių kūrimas buvo vienas iš mokslininko pomėgių. Dėl aukštų šlifavimo įgūdžių visi jo pagaminti lęšiai buvo labai aukštos kokybės. Leeuwenhoekas juos pavadino „mikroskopija“. Jie buvo maži, maždaug nago dydžio, bet galėjo padidinti 100 ar net 300 kartų.

Leeuwenhoek mikroskopas buvo metalinė plokštė su lęšiu centre. Stebėtojas pažvelgė pro jį į pavyzdį, pritvirtintą kitoje pusėje. Ir nors dirbti su tokiu mikroskopu nebuvo labai patogu, Leeuwenhoekas savo mikroskopų pagalba sugebėjo padaryti svarbių atradimų.

Tais laikais mažai buvo žinoma apie žmogaus organų sandarą. Lęšių pagalba Leeuwenhoekas išsiaiškino, kad kraujas susideda iš daugybės mažyčių dalelių – eritrocitų, o raumeninį audinį – iš smulkiausių skaidulų. Sprendimuose jis matė įvairiausių formų mažiausius gyvius, kurie judėjo, susidūrė ir išsisklaido. Dabar žinome, kad tai yra bakterijos: kokos, bacilos ir kt. Tačiau prieš Leeuwenhoeką tai nebuvo žinoma.

Iš viso mokslininkai pagamino daugiau nei 25 mikroskopus. 9 iš jų išliko iki šių dienų. Jie gali padidinti vaizdą 275 kartus.

Leeuwenhoek mikroskopas buvo pirmasis mikroskopas, atgabentas į Rusiją Petro Didžiojo nurodymu.

Pamažu mikroskopas buvo tobulinamas ir įgavo moderniai artimą formą. Rusijos mokslininkai taip pat labai prisidėjo prie šio proceso. XVIII amžiaus pradžioje Sankt Peterburge Mokslų akademijos dirbtuvėse buvo sukurti patobulinti mikroskopų dizainai. Rusijos išradėjas I.P. Kulibinas pastatė savo pirmąjį mikroskopą, nežinodamas, kaip tai buvo daroma užsienyje. Sukūrė stiklo lęšiams gamybą, išrado prietaisus jiems šlifuoti.

Didysis rusų mokslininkas Michailas Vasiljevičius Lomonosovas buvo pirmasis rusų mokslininkas, savo moksliniams tyrimams panaudojęs mikroskopą.

Tikriausiai nėra vienareikšmio atsakymo į klausimą „Kas išrado mikroskopą? Geriausi skirtingų epochų mokslininkai ir išradėjai prisidėjo prie mikroskopinio mokslo plėtros.

Mikroskopas – tai unikalus optinis prietaisas, leidžiantis apžiūrėti, tirti ir išmatuoti mažiausius žmogaus akiai nematomus objektus ir struktūras. Su jo pagalba buvo padaryta daug atradimų, pakeitusių žmonijos likimą, atsirado naujas mokslas – mikrobiologija. Yra žinoma, kad leidžianti padidinti objektus šimtus ir tūkstančius kartų, bėgant metams buvo tobulinama. Šiame straipsnyje mes apsvarstysime, kas išrado pirmąjį mikroskopą ir padėjo pamatus žmogaus akiai neprieinamų Visatos objektų studijoms.

Pirmojo mikroskopo sukūrimo istorija

Tai, kad lenkti paviršiai gali vizualiai padidinti objektus, buvo žinoma dar prieš mūsų erą. 1550 m. šios neįprastos savybės atsidūrė olandų akinių gamintojo sukurtame prietaise. Jo vardas buvo Hansas Jansenas, padedamas sūnaus, jis pagamino prietaisą, leidžiantį 30 kartų padidinti objektų skaičių. Tai buvo įmanoma naudojant du lęšius, įdėtus į vieną vamzdelį. Pirmasis iš jų padidino tiriamą objektą, o antrasis sustiprino efektą, todėl gautas vaizdas tapo didesnis. Tačiau sukonstruotas prietaisas nebuvo plačiai pritaikytas, todėl mikroskopo išradimo istorija tęsėsi kitų tyrinėtojų darbuose:

• Galilėjus Galilėjus- sukūrė įrenginį, susidedantį iš dviejų tipų lęšių. Išgaubti ir įgaubti optiniai elementai leido pasiekti geresnį vaizdą ir didesnį objektų padidinimą. Šis įvykis įvyko 1609 m.;
• Kornelijus Drebbelis- žymiai patobulino sudėtinį mikroskopą, padidinimui naudojant du išgaubtus lęšius;
• Christianas Huygensas- sukūrė reguliuojamą okuliarų sistemą, kuri buvo didžiulis laimėjimas tiriant mikropasaulį.

Visi minėti mokslininkai įnešė neįkainojamą indėlį kuriant svarbų optinį įrenginį. Tačiau mikroskopo išradimo ir platinimo istorija prasideda nuo Leeuwenhoeko sukurtų prietaisų. Garsusis olandas nebuvo mokslininkas, jo atradimai pagrįsti tik mėgėjišku susidomėjimu. Leeuwenhoeko mikroskopas turėjo tik vieną, bet labai stiprų lęšį, kuris leido vaizdą padidinti kelis šimtus kartų. Toks prietaisas leido išsamiai ir aiškiai ištirti tyrimo objektą. Su juo Leeuwenhoekas žmogaus kraujyje atrado raudonųjų kraujo kūnelių, ištyrė raumenų skaidulas, taip pat pirmą kartą pamatė bakterijas. Šis mikroskopas buvo pirmasis tokio tipo prietaisas, įvežtas į Rusiją Petro I užsakymu. Jo neginčijamas pranašumas prieš sudėtinį mikroskopą buvo vaizdo defektų, kuriuos sukuria keli objektyvai, nebuvimas.

Šiuolaikiniai atradimai ir pasiekimai

Šiuolaikiniai mikroskopai, palyginti su pačiais pirmaisiais modeliais, gerokai pasikeitė ir patobulėjo. Atsirado elektroniniai prietaisai, leidžiantys padauginti vaizdą vietoj šviesos naudojant elektronų srautą. Kas išrado elektroninį mikroskopą? XX amžiaus 30-aisiais vokiečių inžinierius R. Rudenbergas užpatentavo permatomą įrenginį su elektroniniu fokusavimu. Šis prietaisas buvo vadinamas šviesos mikroskopu ir tapo plačiai naudojamas daugelyje mokslinių tyrimų.

Dar pažangesnis modelis yra nanoskopas. Tai moderniausias optinio mikroskopo tipas, leidžiantis stebėti fantastiškai mažus objektus. Šio prietaiso pagalba tapo įmanoma ištirti mikropasaulio elementus, kurių matmenys mažesni nei 10 nanometrų. Be to, įrenginys leidžia gauti aukštos kokybės trimačius vaizdus. Kuris mokslininkas pirmasis išrado tokių galimybių mikroskopą? Prie nanoskopo atradimo dirbo visa grupė mokslininkų, kuriems vadovavo vokiečių tyrinėtojas Stefanas Hellas. Žinomas išradėjas ir fizinių mokslų daktaras gavo Nobelio premiją už neįkainojamą indėlį plėtojant optines technologijas.

Šiuolaikinių instrumentų pagalba tapo įmanoma stebėti unikalius reiškinius ir padaryti sensacingus atradimus. Mokslininkai sugebėjo sekti atskirų molekulių judėjimą ląstelėje, gauti aiškų atomo vaizdą ir taip pat nustatyti molekulinius pokyčius cheminės reakcijos metu. Žinoma, tas, kuris išrado pirmąjį mikroskopą, įnešė neįkainojamą indėlį į visos žmonijos vystymąsi.

Išradėjas: Zacharijus Jansenas
Šalis: Olandija
Išradimo laikas: 1595 m

Šiandien sunku įsivaizduoti mokslinę žmogaus veiklą be mikroskopo. Mikroskopas plačiai naudojamas daugelyje medicinos ir biologijos, geologijos ir medžiagų mokslo laboratorijų.

Mikroskopu gauti rezultatai būtini norint tiksliai diagnozuoti ir stebėti gydymo eigą. Naudojant mikroskopą, kuriami ir pristatomi nauji vaistai, daromi moksliniai atradimai.

Mikroskopas (iš graikų mikros - mažas ir skopeo - žvilgsnis) - optinis prietaisas, skirtas gauti padidintą vaizdą apie mažus objektus ir jų detales, kurios nematomos plika akimi.

Žmogaus akis geba atskirti objekto detales, kurios viena nuo kitos yra nutolusios mažiausiai 0,08 mm. Šviesos mikroskopu matomos detalės, kurių atstumas iki 0,2 mikrono. Elektroninis mikroskopas leidžia gauti iki 0,1-0,01 nm skiriamąją gebą.

Mikroskopo – visam mokslui tokio svarbaus instrumento – išradimas pirmiausia atsirado dėl optikos vystymosi įtakos. Kai kurias optines lenktų paviršių savybes žinojo net Euklidas (300 m. pr. Kr.) ir Ptolemėjas (127-151), tačiau jų didinamoji galia nerado praktinio pritaikymo. Šiuo atžvilgiu pirmuosius akinius Salvinio deli Arleati išrado Italijoje tik 1285 metais. 16 amžiuje Leonardo da Vinci ir Maurolico parodė, kad mažus objektus geriausia tyrinėti su padidinamuoju stiklu.

Pirmąjį mikroskopą Z. Jansenas sukūrė tik 1595 m. Išradimas susideda iš to, kad Zachariusas Jansenas viename vamzdyje sumontavo du išgaubtus lęšius, taip padėdamas pagrindą sudėtingų mikroskopų kūrimui. Sutelkti dėmesį į temą tikslas buvo pasiektas ištraukiamu vamzdžiu. Mikroskopo padidinimas buvo nuo 3 iki 10 kartų. Ir tai buvo tikras proveržis mikroskopijos srityje! Kiekvienas kitas jo mikroskopas žymiai pagerėjo.

Šiuo laikotarpiu (XVI a.) pamažu pradėjo kurtis danų, anglų ir italų tyrimo instrumentai, padėję pagrindą šiuolaikinei mikroskopijai.

Spartus mikroskopų plitimas ir tobulėjimas prasidėjo po to, kai Galilėjus (G. Galilėjus), tobulindamas savo sukurtą, pradėjo jį naudoti kaip savotišką mikroskopą (1609-1610), keičiantis atstumą tarp lęšio ir okuliaro.

Vėliau, 1624 m., pasiekęs trumpesnio židinio lęšių gamybą, Galilėjus gerokai sumažino savo mikroskopo matmenis.

1625 metais Romos „Budriųjų akademijos“ („Akumia dei lincei“) narys I. Faberis pasiūlė terminą „mikroskopas“. Pirmąsias sėkmes, susijusias su mikroskopo panaudojimu moksliniuose biologiniuose tyrimuose, pasiekė R. Hukas, pirmasis aprašęs augalo ląstelę (apie 1665 m.). Savo knygoje Micrographia Hukas aprašė mikroskopo struktūrą.

1681 metais Londono karališkoji draugija savo posėdyje išsamiai aptarė savotišką situaciją. Olandas Levengukas (A. van Leenwenhoekas) aprašė nuostabius stebuklus, kuriuos mikroskopu atrado vandens laše, pipirų antpile, upės dumble, savo paties danties įduboje. Leeuwenhoekas, naudodamasis mikroskopu, aptiko ir nubraižė įvairių pirmuonių spermatozoidus, kaulinio audinio sandaros detales (1673-1677). Jis rašė: „Su didžiausia nuostaba pamačiau lašelyje daugybę mažų gyvūnų, kurie greitai judėjo į visas puses, kaip lydeka vandenyje. Mažiausias iš šių mažyčių gyvūnų yra tūkstantį kartų mažesnis už suaugusios utėlės ​​akį.

Geriausi Leeuwenhoek didintuvai buvo padidinti 270 kartų. Su jais jis pirmą kartą pamatė kraujo kūnelius, kraujo judėjimą buožgalvio uodegos kapiliarinėse kraujagyslėse, raumenų dryžuotumą. Jis atidarė infuzoriją. Pirmą kartą jis pasinėrė į mikroskopinių vienaląsčių dumblių pasaulį, kur yra riba tarp gyvūnų ir augalų; kur judantis gyvūnas, kaip ir žalias augalas, turi chlorofilo ir maitinasi sugerdamas šviesą; kur augalas, vis dar prisirišęs prie substrato, prarado chlorofilą ir praryja bakterijas. Galiausiai jis netgi pamatė daugybę bakterijų. Bet, žinoma, tuo metu dar nebuvo tolimos galimybės suprasti nei bakterijų reikšmę žmogui, nei žaliosios medžiagos – chlorofilo reikšmę, nei ribą tarp augalo ir gyvūno.

Atsivėrė naujas gyvų būtybių pasaulis, įvairesnis ir be galo originalesnis nei pasaulis, kurį matome.

1668 metais E. Divini, prie okuliaro pritvirtinęs lauko objektyvą, sukūrė modernaus tipo okuliarą. 1673 m. Haveliy pristatė mikrometro varžtą, o Hertelis pasiūlė po mikroskopo scena pastatyti veidrodį. Taigi, mikroskopas buvo pradėtas surinkti iš tų pagrindinių dalių, kurios yra šiuolaikinio biologinio mikroskopo dalis.

XVII amžiaus viduryje Niutonas atrado sudėtingą baltos šviesos kompoziciją ir išskleidė ją prizme. Römeris įrodė, kad šviesa sklinda ribotu greičiu ir jį išmatavo. Niutonas iškėlė garsiąją hipotezę – neteisingą, kaip žinote – kad šviesa yra skraidančių dalelių srautas, kurio smulkumas ir dažnis yra toks nepaprastas, kad jos prasiskverbia pro skaidrius kūnus, kaip stiklas per akies lęšiuką ir smūgiais atsitrenkia į tinklainę. , sukuria fiziologinį šviesos pojūtį. Huygensas pirmasis prabilo apie banguojančią šviesos prigimtį ir įrodė, kaip natūraliai ji paaiškina ir paprasto atspindžio bei lūžio dėsnius, ir dvigubos lūžio dėsnius islandų špatuose. Huygenso ir Newtono mintys susitiko ryškiai priešingai. Taigi, XVII a. aštriame ginče tikrai iškilo šviesos esmės problema.

Tiek šviesos esmės klausimo sprendimas, tiek mikroskopo tobulinimas judėjo pamažu. Ginčas tarp Niutono ir Huygenso idėjų tęsėsi šimtmetį. Garsusis Euleris prisijungė prie šviesos banginės prigimties idėjos. Tačiau šį klausimą išsprendė tik po daugiau nei šimto metų Fresnelis, talentingas tyrinėtojas, kokį žinojo mokslas.

Kuo skiriasi sklindančių bangų srautas - Huygenso idėja - ir skubančių mažų dalelių srautas - Niutono idėja? Du ženklai:

1. Susidūrusios bangos gali viena kitai susinaikinti, jei vienos kupra guli ant kitos slėnyje. Šviesa + šviesa kartu gali sukelti tamsą. Tai yra trukdžių fenomenas, tai Niutono žiedai, kuriuos pats Niutonas nesuprato; to negali būti dalelių srautų atveju. Du dalelių srautai visada yra dvigubas srautas, dviguba šviesa.

2. Dalelių srautas praeina per skylę tiesiai, nenukrypdamas į šalis, o bangų srautas tikrai išsiskiria, išsisklaido. Tai yra difrakcija.

Fresnelis teoriškai įrodė, kad divergencija visomis kryptimis yra nereikšminga, jei banga yra maža, tačiau vis dėlto jis atrado ir išmatavo šią nereikšmingą difrakciją ir nustatė šviesos bangos ilgį pagal jos dydį. Iš interferencijos reiškinių, kurie taip gerai žinomi optikams, kurie poliruoja iki „vienos spalvos“, iki „dviejų juostų“, jis išmatavo ir bangos ilgį – tai pusė mikrono (pusė tūkstantoji milimetro dalis). Taigi bangų teorija ir išskirtinis įsiskverbimo į gyvosios materijos esmę subtilumas ir aštrumas tapo nepaneigiami. Nuo tada mes visi patvirtiname ir taikome Fresnelio idėjas įvairiais pakeitimais. Tačiau net ir nežinant šių minčių, galima patobulinti mikroskopą.

Taip buvo ir XVIII amžiuje, nors įvykiai vystėsi labai lėtai. Dabar net sunku įsivaizduoti, kad pirmasis Galilėjaus vamzdelis, per kurį jis stebėjo Jupiterio pasaulį, ir Leeuwenhoeko mikroskopas buvo paprasti neachromatiniai lęšiai.

Didžiulė kliūtis achromatizacijai buvo gero titnago nebuvimas. Kaip žinia, achromatizavimui reikia dviejų stiklinių: karūnos ir titnago. Pastarasis yra stiklas, kuriame viena pagrindinių dalių yra sunkusis švino oksidas, kurio dispersija yra neproporcingai didelė.

1824 m. paprasta praktinė Sallig idėja, kurią perdavė prancūzų firma Chevalier, mikroskopui suteikė didžiulę sėkmę. Objektyvas, kuris anksčiau buvo sudarytas iš vieno objektyvo, yra padalintas į dalis, jis buvo pradėtas gaminti iš daugybės achromatinių lęšių. Taip buvo padaugintas parametrų skaičius, suteikta galimybė ištaisyti sistemos klaidas ir pirmą kartą buvo galima kalbėti apie tikrus didelius padidinimus – 500 ir net 1000 kartų. Galutinio matymo riba pasikeitė nuo dviejų iki vieno mikrono. Leeuwenhoek mikroskopas liko toli.

19 amžiaus aštuntajame dešimtmetyje pergalingas mikroskopijos žygis siejamas su vokiečių optinio fiziko ir astronomo Ernsto Karlo Abbe vardu.

Pasiekta:

Pirma, ribinė skiriamoji geba pasikeitė nuo pusės mikrono iki dešimtosios mikrono.

Antra, kuriant mikroskopą, vietoj grubios empirizmo buvo įvestas aukštas mokslinis pobūdis.

Trečia, pagaliau parodomos galimų mikroskopu ribos ir šios ribos įveikiamos.

Buvo suformuota Zeiss firmoje dirbančių mokslininkų, optikų ir skaičiuotojų būstinė. Abbe mokiniai pagrindiniuose darbuose pristatė mikroskopo ir apskritai optinių instrumentų teoriją. Sukurta matavimų sistema, kuri nustato mikroskopo kokybę.

Paaiškėjus, kad esamos stiklo rūšys negali atitikti mokslinių reikalavimų, buvo sistemingai kuriamos naujos rūšys. Už Guinano įpėdinių paslapčių – Para-Mantua (Bontano įpėdiniai) Paryžiuje ir Chance Birmingeme – vėl buvo sukurti lydymosi metodai, o praktinės optikos reikalas buvo išplėtotas tiek, kad galima sakyti: Abbe beveik laimėjo 1914-1918 pasaulinis karas su kariuomenės optine įranga.

Galiausiai, į pagalbą pasitelkęs šviesos bangų teorijos pagrindus, Abbe pirmą kartą aiškiai parodė, kad kiekvienas instrumento aštrumas turi savo galimybių ribą. Ploniausias iš visų instrumentų yra bangos ilgis. Neįmanoma pamatyti objektų, mažesnių nei pusė bangos ilgio, teigia Abbe difrakcijos teorija, o negalima gauti vaizdų, mažesnių nei pusė bangos ilgio, t.y. mažesnis nei 1/4 mikrono. Arba su įvairiomis panardinimo gudrybėmis, kai naudojame terpę, kurioje bangos ilgis trumpesnis – iki 0,1 mikrono. Banga mus riboja. Tiesa, ribos labai mažos, bet vis tiek tai yra žmogaus veiklos ribos.

Optikos fizikas jaučia, kai šviesos bangos kelyje įterpiamas tūkstantoji, dešimtoji, kai kuriais atvejais net šimtatūkstantoji bangos ilgio dalis. Pačią bangos ilgį fizikai matuoja dešimties milijonų jo dydžio tikslumu. Ar galima manyti, kad optikai, sujungę savo pastangas su citologais, neįvaldys šimtosios bangos ilgio, kuris yra jų užduotyje? Yra daugybė būdų, kaip apeiti bangos ilgio ribą.

Jūs žinote vieną iš šių aplinkkelių, vadinamąjį ultramikroskopijos metodą. Jei mikroskopu nematomi mikrobai yra toli vienas nuo kito, tuomet galite juos apšviesti iš šono ryškia šviesa. Kad ir kokie maži jie būtų, tamsiame fone spindės kaip žvaigždė. Jų formos negalima nustatyti, galima tik įsitikinti jų buvimu, tačiau tai dažnai yra nepaprastai svarbu. Šis metodas plačiai naudojamas bakteriologijoje.

Anglų optikos J. Sirkso darbai (1893) padėjo pagrindus interferencinei mikroskopijai. 1903 metais R. Zsigmondy ir N. Siedentopfas sukūrė ultramikroskopą, 1911 metais M. Sagnacas aprašė pirmąjį. dviejų spindulių interferencinis mikroskopas, 1935 metais F. Zernicke pasiūlė fazinio kontrasto metodą mikroskopuose stebėti skaidrius, silpnai šviesą sklaidančius objektus. XX amžiaus viduryje. buvo išrastas elektroninis mikroskopas, 1953 metais suomių fiziologas A. Wilska išrado anoptrinį mikroskopą.

M.V. Lomonosovas, I.P. Kulibinas, L.I. Mandelstamas, D.S. Roždestvenskis, A.A. Lebedevas, S.I. Vavilovas, V.P. Linnikas, D.D. Maksutovas ir kiti.

Mikroskopo istorija ir išradimas atsirado dėl to, kad nuo senų senovės žmonės norėjo pamatyti daug mažesnius objektus, nei leido plika žmogaus akis. Nors pirmasis lęšio panaudojimas lieka nežinomas dėl amžiaus, tačiau manoma, kad šviesos lūžio efektas buvo panaudotas daugiau nei prieš 2000 metų. II amžiuje prieš Kristų Klaudijus Ptolemėjus aprašė šviesos savybes vandens telkinyje ir tiksliai apskaičiavo vandens lūžio konstantą.

1-ajame mūsų eros amžiuje (100 m.) buvo išrastas stiklas, o romėnai žiūrėjo pro stiklą ir jį išbandė. Jie eksperimentavo su skirtingomis skaidraus stiklo formomis, o vienas jų dizainas buvo storesnis viduryje ir plonesnis kraštuose. Jie nustatė, kad per tokį stiklą objektas atrodytų didesnis.

Žodis "lęšis" iš tikrųjų kilęs iš lotyniško žodžio "lęšis", jie pavadino jį dėl to, kad jis primena ankštinio augalo lęšio formą.

Tuo pat metu romėnų filosofas Seneka aprašo tikrąjį padidinimą per vandens ąsotį „...raidės, mažos ir neaiškios, matomos padidintos ir aiškiau per stiklinį indelį, pripildytą vandens“. Tolesni lęšiai nebuvo naudojami iki XIII amžiaus prieš Kristų pabaigos. Tada apie 1600 m. buvo atrasta, kad optiniai instrumentai gali būti pagaminti naudojant objektyvą.

Pirmieji optiniai instrumentai

Ankstyvieji paprasti optiniai instrumentai buvo su didinamaisiais stiklais ir paprastai turėjo apie 6 x – 10 x padidinimą. 1590 m. du olandų išradėjai Hansas Jansenas ir jo sūnus Zachary, poliruodami lęšius rankomis, atrado, kad dviejų lęšių derinys leidžia kelis kartus padidinti objekto vaizdą.

Jie į vamzdelį sumontavo kelis lęšius ir padarė labai svarbų atradimą – mikroskopo išradimą..

Pirmieji jų prietaisai buvo naujesni nei mokslinis instrumentas, nes maksimalus padidinimas siekė iki 9 kartų. Pirmasis mikroskopas, sukurtas Nyderlandų honorarams, turėjo 3 ištraukiamus vamzdelius, 50 cm ilgio ir 5 cm skersmens. Teigiama, kad visiškai panaudotas prietaisas padidinamas nuo 3 iki 9 kartų.

Leeuwenhoek mikroskopas

Kitas olandų mokslininkas Anthony van Leeuwenhoekas (1632-1723), laikomas vienu iš mikroskopijos pradininkų, XVII amžiaus pabaigoje tapo pirmuoju žmogumi, kuris iš tikrųjų panaudojo mikroskopo išradimą praktikoje.

Van Leeuwenhoekas pasiekė daugiau sėkmės nei jo pirmtakai, sukurdamas lęšių gamybos šlifavimo ir poliravimo metodą. Jis padidino iki 270 kartų, tuo metu geriausiai žinomą. Šis padidinimas leidžia matyti milijoninės metro dalies objektus.

Anthony Leeuwenhoekas labiau įsitraukė į mokslą išradęs mikroskopą. Jis galėjo matyti tai, ko niekas anksčiau nebuvo matęs. Jis pirmą kartą pamatė vandens laše plūduriuojančias bakterijas. Jis atkreipė dėmesį į augalų ir gyvūnų audinius, spermą ir kraujo ląsteles, mineralus, fosilijas ir kt. Jis taip pat atrado nematodus ir rotiferius (mikroskopinius gyvūnus) ir atrado bakterijas, žiūrėdamas į apnašų mėginius iš savo dantų.

Žmonės ėmė suprasti, kad padidinus galima atskleisti dar niekad nematytas struktūras – hipotezė, kad viskas sudaryta iš mažyčių, plika akimi nematomų komponentų, dar nebuvo svarstoma.

Anthony Leeuwenhoek kūrybą toliau plėtojo anglų mokslininkas Robertas Hukas, 1665 metais paskelbęs mikroskopinių tyrimų „Mikrografija“ rezultatus. Robertas Hooke'as aprašė išsamius tyrimus mikrobiologijos srityje.

Anglas Robertas Hukas atrado mikroskopinį etapą ir pagrindinį visos gyvybės vienetą – ląstelę. XVII amžiaus viduryje Hukas pamatė struktūrines ląsteles tyrinėdamas pavyzdį, kuris jam priminė mažas vienuolyno patalpas. Hooke'as taip pat yra pirmasis, kuris panaudojo tris pagrindines lęšių konfigūracijas, kurios naudojamos šiandien po mikroskopo išradimo.

18–19 amžiais nebuvo daug pakeitimų pagrindinio mikroskopo konstrukcijoje. Lęšiai buvo sukurti naudojant švaresnį stiklą ir įvairias formas, siekiant išspręsti tokias problemas kaip spalvų iškraipymas ir prasta vaizdo skiriamoji geba. 1800-ųjų pabaigoje vokiečių optinis fizikas Ernstas Abbe atrado, kad alyva padengti lęšiai apsaugo nuo šviesos iškraipymo esant didelei raiškai. Mikroskopo išradimas padėjo didžiajam rusų mokslininkui-enciklopedistui Lomonosovui XVIII amžiaus viduryje atlikti savo eksperimentus, kad išjudintų Rusijos mokslą.

Šiuolaikinė mikroskopijos raida

1931 metais vokiečių mokslininkai pradėjo dirbti prie elektroninio mikroskopo išradimo. Toks prietaisas sufokusuoja elektronus į pavyzdį ir sudaro vaizdą, kurį gali užfiksuoti elektroniškai jautrus elementas. Šis modelis leidžia mokslininkams peržiūrėti labai smulkias detales, padidinant iki milijono kartų. Vienintelis trūkumas yra tai, kad gyvų ląstelių negalima stebėti elektroniniu mikroskopu. Tačiau skaitmeninės ir kitos naujos technologijos sukūrė naują instrumentą mikrobiologams.

Vokiečiai Ernstas Ruska ir daktaras Maxas Knollas pirmiausia sukūrė magnetinio lauko ir elektros srovės „lęšį“. Iki 1933 m. mokslininkai sukūrė elektroninį mikroskopą, kuris viršijo tuo metu optinio mikroskopo didinimo ribas.

Už savo darbą Ernstas 1986 metais gavo Nobelio fizikos premiją. Elektroninis mikroskopas gali pasiekti daug didesnę skiriamąją gebą, nes elektrono bangos ilgis yra trumpesnis nei matomos šviesos bangos ilgis, ypač kai elektronas pagreitinamas vakuume.

Šviesos ir elektronų mikroskopija tobulėjo XX amžiuje. Šiandien didintuvai mėginiams peržiūrėti naudoja fluorescencines etiketes arba poliarizuojančius filtrus. Žmogaus akiai nematomiems vaizdams fiksuoti ir analizuoti naudojami modernesni.

Mikroskopo išradimas XVI amžiuje leido sukurti jau atspindinčius, fazinius, kontrastinius, konfokalinius ir net ultravioletinius prietaisus..

Šiuolaikiniai elektroniniai prietaisai gali suteikti net vieno atomo vaizdą.