Historia wynalezienia mikroskopu jest krótka. Kto wynalazł mikroskop? Obserwacje Anthony'ego van Leeuwenhoeka

Wynalazca: Zacharius Jansen
Kraj: Holandia
Czas wynalazku: 1595

Trudno dziś wyobrazić sobie działalność naukową człowieka bez mikroskopu. Mikroskop znajduje szerokie zastosowanie w większości laboratoriów medycyny i biologii, geologii i materiałoznawstwa.

Wyniki uzyskane za pomocą mikroskopu są niezbędne do postawienia dokładnej diagnozy i monitorowania postępu leczenia. Za pomocą mikroskopu opracowywane i wprowadzane są nowe leki oraz dokonywane są odkrycia naukowe.

Mikroskop (z greckiego mikros – mały i skopeo – wygląd) to urządzenie optyczne służące do uzyskiwania powiększonych obrazów małych obiektów i ich szczegółów, które nie są widoczne gołym okiem.

Oko ludzkie jest w stanie rozróżnić szczegóły przedmiotu oddalone od siebie o co najmniej 0,08 mm. Za pomocą mikroskopu świetlnego można zobaczyć części z odległości do 0,2 mikrona. Mikroskop elektronowy pozwala uzyskać rozdzielczość do 0,1-0,01 nm.

Wynalezienie mikroskopu, urządzenia tak ważnego dla całej nauki, nastąpiło przede wszystkim pod wpływem rozwoju optyki. Niektóre właściwości optyczne zakrzywionych powierzchni były znane Euklidesowi (300 p.n.e.) i Ptolemeuszowi (127-151), lecz ich zdolność powiększania nie znalazła praktycznego zastosowania. W związku z tym pierwsze okulary wynalazł Salvinio degli Arleati we Włoszech dopiero w 1285 roku. W XVI wieku Leonardo da Vinci i Maurolico wykazali, że małe przedmioty najlepiej badać za pomocą szkła powiększającego.

Pierwszy mikroskop stworzył dopiero w 1595 roku Zacharius Jansen (Z. Jansen). Wynalazek polegał na zamontowaniu przez Zachariusa Jansena dwóch soczewek wypukłych w jednym tubusie, co położyło podwaliny pod stworzenie skomplikowanych mikroskopów. Skoncentruj się na tym, czego się uczysz cel osiągnięto za pomocą chowanej rurki. Powiększenie mikroskopu wahało się od 3 do 10 razy. I to był prawdziwy przełom w dziedzinie mikroskopii! Znacząco udoskonalał każdy ze swoich kolejnych mikroskopów.

W tym okresie (XVI wiek) stopniowo zaczęły się rozwijać duńskie, angielskie i włoskie instrumenty badawcze, kładąc podwaliny pod współczesną mikroskopię.

Szybkie rozpowszechnianie i udoskonalanie mikroskopów rozpoczęło się po tym, jak Galileusz (G. Galilei), udoskonalając ten, który sam zaprojektował, zaczął go używać jako swego rodzaju mikroskopu (1609-1610), zmieniając odległość soczewki od okularu.

Później, w 1624 r., po osiągnięciu produkcji soczewek o krótszej ogniskowej, Galileusz znacznie zmniejszył wymiary swojego mikroskopu.

W 1625 roku członek rzymskiej „Akademii Czujnych” („Akudemia dei lincei”) I. Faber zaproponował określenie „mikroskop”. Pierwsze sukcesy związane z zastosowaniem mikroskopu w naukowych badaniach biologicznych odniósł R. Hooke, który jako pierwszy opisał komórkę roślinną (ok. 1665 r.). W swojej książce Micrographia Hooke opisał budowę mikroskopu.

W 1681 roku Towarzystwo Królewskie w Londynie szczegółowo omawiało na swoim posiedzeniu tę szczególną sytuację. Holender A. van Leenwenhoek opisał niesamowite cuda, które odkrył za pomocą mikroskopu w kropli wody, w naparze pieprzowym, w błocie rzeki, w zagłębieniu własnego zęba. Leeuwenhoek za pomocą mikroskopu odkrył i naszkicował plemniki różnych pierwotniaków oraz szczegóły budowy tkanki kostnej (1673-1677). Napisał: „Z największym zdumieniem ujrzałem w kropli mnóstwo małych zwierzątek, ożywionych poruszających się we wszystkich kierunkach niczym szczupak w wodzie. Najmniejsze z tych maleńkich zwierzątek jest tysiąc razy mniejsze od oka dorosłej wszy.”

Najlepsze szkła powiększające Leeuwenhoeka zostały powiększone 270 razy. Dzięki nim po raz pierwszy zobaczył krwinki, ruch krwi w naczyniach włosowatych ogona kijanki i prążkowanie mięśni. Odkrył orzęski. Po raz pierwszy zanurzył się w świat mikroskopijnych jednokomórkowych alg, gdzie przebiega granica między zwierzęciem a rośliną; gdzie poruszające się zwierzę, podobnie jak zielona roślina, ma chlorofil i żeruje na absorpcji światła; gdzie roślina, wciąż przyczepiona do podłoża, utraciła chlorofil i zjada bakterie. Wreszcie dostrzegł nawet bakterie w wielkiej różnorodności. Ale oczywiście w tamtym czasie nie było jeszcze odległej możliwości zrozumienia ani znaczenia bakterii dla człowieka, ani znaczenia zielonej substancji - chlorofilu, ani granicy między rośliną a zwierzęciem.

Otwierał się nowy świat istot żywych, bardziej różnorodny i nieskończenie bardziej oryginalny niż świat, który widzimy.

W 1668 roku E. Diviney mocując do okularu soczewkę polową stworzył okular typu nowoczesnego. W 1673 roku Havelius wprowadził śrubę mikrometryczną, a Hertel zaproponował umieszczenie lustra pod stolikiem mikroskopu. W ten sposób mikroskop zaczęto montować z tych podstawowych części, które są częścią nowoczesnego mikroskopu biologicznego.

W połowie XVII wieku Newton odkrył złożony skład światła białego i rozłożył go za pomocą pryzmatu. Roemer udowodnił, że światło porusza się ze skończoną prędkością i ją zmierzył. Newton sformułował słynną hipotezę – jak wiadomo błędną – że światło jest strumieniem latających cząstek o tak niezwykłej delikatności i częstotliwości, że przenikają one przez ciała przezroczyste, niczym szkło przez soczewkę oka, i uderzając uderzeniami w siatkówkę, wywołują fizjologiczne wrażenie światła. Huygens po raz pierwszy wspomniał o falowej naturze światła i udowodnił, jak naturalnie wyjaśnia ono zarówno prawa prostego odbicia i załamania, jak i prawa podwójnego załamania światła w islandzkim drzewcu. Myśli Huygensa i Newtona spotkały się ze sobą w ostrym kontraście. I tak w XVII w. w gorącym sporze rzeczywiście powstał problem istoty światła.

Zarówno rozwiązanie kwestii istoty światła, jak i udoskonalenie mikroskopu postępowały powoli. Spór między ideami Newtona i Huygensa trwał przez stulecie. Do idei falowej natury światła przyłączył się słynny Euler. Ale problem został rozwiązany dopiero po ponad stu latach przez Fresnela, utalentowanego badacza, o jakim wiedziała nauka.

Czym strumień rozchodzących się fal – pomysł Huygensa – różni się od strumienia pędzących małych cząstek – pomysł Newtona? Dwa znaki:

1. Po spotkaniu fale mogą zostać wzajemnie zniszczone, jeśli garb jednego spadnie na dolinę drugiego. Światło + światło razem wzięte mogą stworzyć ciemność. Jest to zjawisko interferencji, są to pierścienie Newtona, których sam Newton nie rozumie; Nie może się to zdarzyć w przypadku przepływów cząstek. Dwa strumienie cząstek to zawsze podwójny strumień, podwójne światło.

2. Strumień cząstek przechodzi prosto przez otwór, nie rozchodząc się na boki, a przepływ fal z pewnością się rozchodzi i rozprasza. To jest dyfrakcja.

Fresnel teoretycznie udowodnił, że rozbieżność we wszystkich kierunkach jest pomijalna, jeśli fala jest mała, niemniej jednak odkrył i zmierzył tę nieznaczną dyfrakcję i na podstawie jej wielkości wyznaczył długość fali światła. Od zjawisk interferencyjnych, które są tak dobrze znane optykom polerującym do „jednego koloru”, po „dwa paski”, zmierzył także długość fali – to jest pół mikrona (pół tysięcznej milimetra). I stąd teoria fal oraz wyjątkowa subtelność i ostrość penetracji istoty żywej materii stały się niezaprzeczalne. Od tego czasu wszyscy potwierdziliśmy i zastosowaliśmy myśli Fresnela w różnych modyfikacjach. Ale nawet nie znając tych myśli, możesz ulepszyć mikroskop.

Tak też było w XVIII wieku, choć wydarzenia rozwijały się bardzo powoli. Teraz trudno sobie nawet wyobrazić, że pierwszy teleskop Galileusza, przez który obserwował świat Jowisza, oraz mikroskop Leeuwenhoeka były prostymi soczewkami nieachromatycznymi.

Ogromną przeszkodą w achromatyzacji był brak dobrego krzemienia. Jak wiadomo do achromatyzacji potrzebne są dwa szkła: koronowe i krzemieniowe. To drugie reprezentuje szkło, którego jedną z głównych części jest ciężki tlenek ołowiu, który posiada nieproporcjonalnie dużą dyspersję.

W 1824 roku ogromny sukces mikroskopu został osiągnięty dzięki prostemu, praktycznemu pomysłowi Salliga, odtworzonemu przez francuską firmę Chevalier. Soczewkę, która wcześniej składała się z jednej soczewki, podzielono na części, zaczęto ją wykonywać z wielu soczewek achromatycznych. Tym samym zwielokrotniono liczbę parametrów, dano możliwość korygowania błędów systemu i po raz pierwszy można było mówić o naprawdę dużych powiększeniach - 500, a nawet 1000-krotnych. Granica ostatecznego widzenia przesunęła się z dwóch do jednego mikrona. Mikroskop Leeuwenhoeka pozostał daleko w tyle.

W latach 70. XIX w. zwycięski marsz mikroskopii kojarzony jest z nazwiskiem niemieckiego fizyka optycznego i astronoma Ernsta Karla Abbe.

Osiągnięto co następuje:

Po pierwsze, maksymalna rozdzielczość została przesunięta z pół mikrona na jedną dziesiątą mikrona.

Po drugie, w konstrukcji mikroskopu zamiast prymitywnego empiryzmu wprowadzono wysoki poziom nauki.

Po trzecie, wreszcie ukazano granice tego, co jest możliwe pod mikroskopem i te granice zostały przekroczone.

Powstała siedziba naukowców, optyków i informatyków pracujących w firmie Zeiss. W najważniejszych pracach uczniowie Abbe'a przedstawili teorię mikroskopu i ogólnie instrumentów optycznych. Opracowano system pomiarów pozwalający określić jakość mikroskopu.

Kiedy stało się jasne, że istniejące rodzaje szkła nie są w stanie sprostać wymaganiom naukowym, systematycznie tworzono nowe odmiany. Poza tajemnicami spadkobierców Guinana – Para-Mantois (spadkobierców Bontana) w Paryżu i Szans w Birmingham – na nowo stworzono metody topienia, a biznes optyki praktycznej rozwinął się do tego stopnia, że ​​można powiedzieć: Abbe prawie wygrała wojna światowa 1914-1918 ze sprzętem optycznym armii.

Wreszcie, odwołując się do podstaw falowej teorii światła, Abbe po raz pierwszy wyraźnie pokazał, że każda ostrość instrumentu ma swoją granicę możliwości. Najlepszym ze wszystkich instrumentów jest długość fali. Nie da się zobaczyć obiektów krótszych niż połowa długości fali, głosi teoria dyfrakcyjna Abbego, i nie da się uzyskać obrazów krótszych niż połowa długości fali, tj. mniej niż 1/4 mikrona. Albo różnymi sztuczkami zanurzeniowymi, gdy używamy mediów, w których długość fali jest krótsza - do 0,1 mikrona. Fala nas ogranicza. To prawda, że ​​granice są bardzo małe, ale nadal są to granice ludzkiej działalności.

Fizyk optyczny wyczuwa, kiedy na drodze fali świetlnej umieszczany jest obiekt o grubości jednej tysięcznej, dziesięciotysięcznej, a w niektórych przypadkach nawet stutysięcznej długości fali. Sama długość fali została zmierzona przez fizyków z dokładnością do jednej dziesięciomilionowej jej wielkości. Czy można pomyśleć, że optycy, którzy połączyli siły z cytologami, nie opanują tej setnej długości fali, jaką sobie stawiają? Istnieją dziesiątki sposobów na obejście limitu wyznaczonego przez długość fali.

Znacie jeden z takich bajpasów, tak zwaną metodę ultramikroskopową. Jeśli drobnoustroje niewidoczne pod mikroskopem są oddalone od siebie, można oświetlić je jasnym światłem z boku. Nieważne, jak małe są, będą błyszczeć jak gwiazda na ciemnym tle. Nie da się określić ich formy, można jedynie stwierdzić ich obecność, a to często jest niezwykle istotne. Metoda ta jest szeroko stosowana w bakteriologii.

Prace angielskiego optyka J. Sirksa (1893) położyły podwaliny pod mikroskopię interferencyjną. W 1903 r. R. Zsigmondy i N. Siedentopf stworzyli ultramikroskop, w 1911 r. M. Sagnac opisał pierwszy dwuwiązkowy mikroskop interferencyjny, w 1935 roku F. Zernicke zaproponował zastosowanie metody kontrastu fazowego do obserwacji obiektów przezroczystych, słabo rozpraszających światło w mikroskopach. W połowie XX wieku. Wynaleziono mikroskop elektronowy, a w 1953 roku fiński fizjolog A. Wilska wynalazł mikroskop aoptralny.

M.V. wniósł ogromny wkład w rozwój zagadnień optyki teoretycznej i stosowanej, doskonalenie układów optycznych mikroskopów i sprzętu mikroskopowego. Łomonosow, I.P. Kulibin, L.I. Mandelstam, D.S. Rozhdestvensky, A.A. Lebiediew, S.I. Wawiłow, V.P. Linnik, D.D. Maksutowa i innych.

Odkrycie Galileusza przez Galileusza

Pewnego dnia Galileusz zbudował bardzo długi teleskop. Stało się to w ciągu dnia. Po skończonej pracy skierował tubus w stronę okna, żeby sprawdzić w świetle czystość soczewek. Przylgnięty do okularu Galileusz był oszołomiony: całe pole widzenia zajmowała jakaś szara, błyszcząca masa. Rura zakołysała się lekko i naukowiec zobaczył ogromną głowę z wyłupiastymi czarnymi oczami po bokach. Potwór miał czarne ciało z zielonym odcieniem, sześć przegubowych nóg... Ale to jest... mucha! Odciągając fajkę od oka, Galileusz był przekonany, że na parapecie rzeczywiście siedzi mucha.

Tak narodził się mikroskop – urządzenie składające się z dwóch soczewek służących do powiększania obrazu małych obiektów. Otrzymała swoją nazwę – „Microscopium” – od członka „Academia dei Lincei” („Akademia Lynx-Eyed”)

I. Fabera w 1625 r. Było to towarzystwo naukowe, które m.in. aprobowało i wspierało stosowanie przyrządów optycznych w nauce.

Sam Galileusz w 1624 roku umieścił w mikroskopie soczewki o krótszej ogniskowej (bardziej wypukłe), przez co tubus stał się krótszy.

Robert hooke

Kolejna karta w historii mikroskopu związana jest z nazwiskiem Roberta Hooke'a. Był niezwykle uzdolnionym człowiekiem i utalentowanym naukowcem. Po ukończeniu Uniwersytetu Oksfordzkiego w 1657 roku Hooke został asystentem Roberta Boyle’a. Była to doskonała szkoła, w której pracował jeden z najwybitniejszych naukowców tamtych czasów. W 1663 roku Hooke pracował już jako sekretarz i demonstrator eksperymentów Angielskiego Towarzystwa Królewskiego (Akademii Nauk). Kiedy dowiedział się o istnieniu tam mikroskopu, Hooke otrzymał polecenie przeprowadzenia obserwacji na tym urządzeniu. Mistrz mikroskopu Drebbel miał do dyspozycji półmetrową złoconą rurę umieszczoną ściśle pionowo. Musiałem pracować w niewygodnej pozycji - zginając się w łuk.

Robert hooke

Przede wszystkim Hooke sprawił, że rura – rura – była pochylona. Aby nie być zależnym od słonecznych dni, których w Anglii jest niewiele, zainstalował przed urządzeniem lampę oliwną o oryginalnym designie. Jednak słońce nadal świeciło znacznie jaśniej. Dlatego powstał pomysł wzmocnienia i skupienia promieni światła z lampy. Tak pojawił się kolejny wynalazek Hooke'a - duża szklana kula wypełniona wodą, a za nią specjalna soczewka. Ten układ optyczny setki razy zwiększał jasność oświetlenia.

Robert hooke

Kiedy mikroskop był już gotowy, Hooke rozpoczął obserwacje. Ich wyniki opisał w wydanej w 1665 roku książce „Mikrografia”. Na przestrzeni 300 lat była ona wznawiana kilkadziesiąt razy. Oprócz opisów zawierała wspaniałe ilustracje – ryciny samego Hooke’a.

Odkrycie komórki przez R. Hooke'a

Szczególnie interesująca jest obserwacja nr 17 – „O schematyzmie, czyli budowie korka oraz o komórkach i porach innych pustych ciał”. Hooke opisuje fragment zwykłego korka w następujący sposób: „Jest cały perforowany i porowaty jak plaster miodu, ale jego pory mają nieregularny kształt i pod tym względem przypomina plaster miodu... Co więcej, te pory, czyli komórki, są płytkie, ale składają się z wielu komórek oddzielonych przegrodami.” .

W tej obserwacji uderzające jest słowo „komórka”. W ten sposób Hooke nazwał to, co obecnie nazywamy komórkami, na przykład komórkami roślinnymi. W tamtych czasach ludzie nie mieli o tym zielonego pojęcia. Hooke był pierwszym, który ich zauważył i nadał im imię, które pozostało z nimi na zawsze. Było to odkrycie o ogromnym znaczeniu.

Anthony'ego van Leeuwenhoeka

Wkrótce po Hooke’u swoje obserwacje zaczął prowadzić Holender Anthony van Lswenhoek. To było

ciekawa osobowość – sprzedawał tkaniny i parasole, ale nie otrzymał żadnego wykształcenia naukowego. Miał jednak dociekliwy umysł, obserwację, wytrwałość i sumienność. Soczewki, które sam polerował, powiększały obiekt 200-300 razy, czyli 60 razy lepiej niż stosowane wówczas instrumenty. Wszystkie swoje spostrzeżenia przedstawił w listach, które starannie wysłał do Royal Society of London. W jednym ze swoich listów doniósł o odkryciu najmniejszych żywych stworzeń – zwierząt, jak je nazywał Leeuwenhoek. Okazało się, że są obecne wszędzie – w ziemi, roślinach i ciele zwierząt. To wydarzenie zrewolucjonizowało naukę - odkryto mikroorganizmy.

Anthony'ego van Leeuwenhoeka

W 1698 roku Anthony van Leeuwenhoek spotkał się z cesarzem rosyjskim Piotrem I i pokazał mu swój mikroskop i zwierzę. Cesarz był tak zainteresowany wszystkim, co zobaczył i tym, co wyjaśnił mu holenderski naukowiec, że kupił mikroskopy od holenderskich mistrzów dla Rosji. Można je oglądać w Kunstkamerze w Petersburgu.

Mikroskopia optyczna

Teorię akwizycji obrazu za pomocą soczewek można przedstawić z punktu widzenia optyki geometrycznej lub fizycznej. Optyka geometryczna dobrze wyjaśnia ostrość i aberrację, ale aby zrozumieć, dlaczego obraz jest nie do końca wyraźny i jak uzyskuje się kontrast, konieczne jest uwzględnienie optyki fizycznej. W optyce geometrycznej należy zawsze pamiętać o dwóch zasadach: 1) światło rozchodzi się po linii prostej oraz 2) wiązka odchyla się od linii prostej (załamuje się) na styku dwóch ośrodków przezroczystych.

Obiektyw

Obiektywy mikroskopów są zazwyczaj starannie standaryzowane pod kątem powiększenia NA. Zwykle NA wzrasta wraz ze zmniejszaniem się ogniskowej, ponieważ powiększenie wzrasta wraz ze zmniejszaniem się średnicy soczewki

Okular

Okulary Główną funkcją okularu jest przekazywanie obrazu z soczewki do oka. Istnieją różne systemy okularów: Ramsden, Huygens, Kellner i kompensacyjne. Pierwsze trzy typy są wymienne i różnią się jedynie sposobem zastosowania siatek, znaków i innych punktów odniesienia. Okular kompensacyjny ma za zadanie korygować aberrację chromatyczną.

Regulacja mikroskopu

Aby przygotować mikroskop do pracy należy dokonać następujących regulacji: 1) źródło światła i wszystkie jego elementy muszą być wycentrowane wzdłuż osi optycznej przyrządu; 2) należy wyostrzyć obiektyw i 3) wyregulować oświetlenie. W większości konwencjonalnych (standardowych) mikroskopów kondensor, obiektyw i okular są współosiowe, więc jedynie źródło światła musi być wyśrodkowane. Osiąga się to poprzez skupienie światła na szkle mikroskopu, zdjęcie okularu i przesunięcie źródła światła za pomocą śruby regulacyjnej, aż światło (patrząc przez tubus) znajdzie się pośrodku soczewki. Jeżeli reguluje się również montaż na środku kondensora, to najpierw zdejmuje się kondensor, wyśrodkowuje źródło światła w sposób opisany powyżej, następnie zakłada się kondensor i wyśrodkowuje na źródle światła za pomocą śruby regulacyjnej. Następnie kondensor skupia uwagę na obiekcie w celu uzyskania krytycznego oświetlenia. Aby uniknąć wpływu światła rozproszonego i odbitego, należy zmniejszyć aperturę polową, tak aby oświetlony był tylko obiekt. Jeśli natężenie oświetlenia utrudnia wygodną obserwację, można je zmniejszyć. Aby zmniejszyć intensywność, w żadnym wypadku nie należy zmieniać przysłony, w tym celu przed źródłem światła wprowadza się neutralne gęste filtry lub zmniejsza się napięcie dostarczane do źródła.

Kontrast

Aby obiekt był widoczny, jego obraz musi różnić się intensywnością od otaczającego tła. Nazywa się różnicę intensywności obiektu i tła kontrast. Niestety większość próbek biologicznych (komórki i ich składniki) jest przezroczysta, co oznacza, że ​​ich kontrast jest bliski zeru. W przeszłości, aby rozwiązać ten problem, próbki barwiono dodając barwne substancje, które reagowały z określonymi składnikami komórek.

Produkcja mikroslajków

Przygotowanie odcinków preparatów Grubość kawałków materiału jest z reguły zbyt duża, aby przedostała się przez nie wystarczająca ilość światła do badania pod mikroskopem. Zwykle konieczne jest odcięcie bardzo cienkiej warstwy badanego materiału, czyli przygotowanie przekrojów. Skrawki można wykonać brzytwą lub mikrotomem. Skrawki przygotowywane są ręcznie przy użyciu ostrej brzytwy. Aby móc pracować z konwencjonalnym mikroskopem, sekcje muszą mieć grubość 8–12 mikronów. Tkanina jest zabezpieczona pomiędzy dwoma kawałkami rdzenia czarnego bzu. Brzytwę zwilża się płynem, w którym przechowywana była tkanina; nacięcie wykonuje się przez czarny bez i tkaninę, a brzytwę trzyma się poziomo i przesuwa do siebie powolnym ruchem przesuwnym, skierowanym lekko pod kątem. Wykonując szybko kilka przekrojów, należy wybrać najcieńszy, zawierający charakterystyczne obszary tkanki. Za pomocą mikrotomu można wykonać wycinek tkanki zatopionej w określonym podłożu. W przypadku mikroskopu świetlnego można wykonać skrawki o grubości kilku mikrometrów z tkanki zatopionej w parafinie za pomocą specjalnego stalowego noża. Ultratom wytwarza niezwykle cienkie skrawki (20–100 nm) dla mikroskopu elektronowego. W takim przypadku potrzebny jest nóż diamentowy lub szklany. Skrawki do mikroskopu świetlnego można przygotować bez wlewania materiału do podłoża; W tym celu wykorzystuje się mikrotom zamrażający. Podczas procesu przygotowania zamrożonych skrawków próbkę utrzymuje się w stanie zamrożonym.

Pierwotniaki pod mikroskopem

Wiele pierwotniaków można zobaczyć na własne oczy w polu widzenia pod mikroskopem o każdej porze roku. Aby mieć żywe pierwotniaki do obserwacji, należy wcześniej przygotować pożywkę, w której mogłyby się długo rozwijać. Aby to zrobić, warstwę (o grubości 2 cm) posiekanych liści lub pyłu siana umieszcza się w 2-3 szklanych słoikach, a na wierzch wlewa się wodę deszczową lub kranową (13 słoików). Słoiki przykrywa się szkłem i umieszcza na oknie, osłaniając je przed bezpośrednim działaniem promieni słonecznych. Po 3-4 dniach napełnij go wodą pobraną ze stojącego zbiornika wodnego (staw, rów), na dnie którego znajduje się gnijąca roślinność (trawa, liście, gałęzie). Razem z wodą warto także zabrać trochę błota z dna. Po kilku dniach na naczyniach pojawi się nalot o metalicznym połysku. Badając krople wody pod mikroskopem, można zobaczyć, w jakie rodzaje pierwotniaków bogata jest woda ze słoików. W związku z hodowlą pierwotniaków najpierw pojawiają się różne typy małych orzęsków ameby i na koniec (po 15 dniach) orzęski pantofla.

Analiza krwi

Mikroskop od dawna stał się niezastąpionym pomocnikiem człowieka w wielu dziedzinach. Przez obiektyw urządzenia widać to, czego nie widać gołym okiem. Ciekawym obiektem badań jest krew. Pod mikroskopem można zbadać główne elementy składu ludzkiej krwi: osocze i elementy formowane.

Po raz pierwszy skład ludzkiej krwi zbadał włoski lekarz Marcello Malpighi. Uformowane elementy unoszące się w plazmie pomylił z kuleczkami tłuszczu. Komórki krwi niejednokrotnie nazywano balonami lub zwierzętami, myląc je z istotami inteligentnymi. Termin „komórki krwi” lub „globule krwi” został wprowadzony do użytku naukowego przez Anthony'ego Leeuwenhoeka. Krew pod mikroskopem jest swego rodzaju zwierciadłem stanu ludzkiego ciała.

Historia powstania pierwszego mikroskopu jest pełna tajemnic i spekulacji. Nawet jego wynalazcę nie jest tak łatwo nazwać. Wiadomo jednak, że pierwsze wzmianki o mikroskopie pochodzą z 1595 roku. Noszą imię Zachary'ego Jansena, syna holenderskiego producenta okularów Hansa Jansena.

Zachary dorastał jako dociekliwy chłopiec i spędzał dużo czasu w warsztacie ojca. Któregoś dnia pod nieobecność ojca zrobił niezwykłą fajkę z metalowego cylindra i kawałków szkła. Jego osobliwością było to, że oglądane przez niego otaczające obiekty powiększały się, stawały się znacznie bliższe i wydawały się być na wyciągnięcie ręki. Chłopiec próbował patrzeć na przedmioty przez drugi koniec rurki. Wyobraź sobie jego zdziwienie, gdy zobaczył, że są małe i bardzo odległe.

Zachary opowiedział o swoim niezwykłym doświadczeniu ojcu, który na wszelkie możliwe sposoby wspierał syna na tej drodze. Hans Jansen nie wiedząc o tym ulepszył „magiczną” rurę - metalowy cylinder zastąpił systemem rurek, które można było ze sobą złożyć. Teraz oglądanie obiektów stało się jeszcze bardziej interesujące, ponieważ stały się wyraźniejsze i większe. Dzięki zmieniającej się długości tubusu można było przybliżać lub oddalać obraz, przyjrzeć się drobnym szczegółom i zobaczyć to, czego wcześniej nie dało się dostrzec w żadnych okularach.

Tak więc w wyniku dziecięcej zabawy dokonano historycznego odkrycia - powstał pierwszy mikroskop, a ludzkość otrzymała możliwość zapoznania się z nowym, niespotykanym dotąd światem - światem mikroskopijnych stworzeń. I choć powiększenie mikroskopu wynosiło zaledwie od 3 do 10 razy, było to odkrycie o ogromnym znaczeniu!

Stopniowo pogłoski o lupie rozeszły się daleko poza Holandię i dotarły do ​​Włoch, gdzie Galileo Galilei mieszkał i wykładał astronomię na uniwersytecie w Padwie. Bardzo szybko zrozumiał zalety nowego wynalazku i na tej podstawie stworzył własną lupę. Nieco później, w osobistym laboratorium Galileo Galilei, rozpoczął produkcję prostych mikroskopów.

Z biegiem czasu, w 1648 roku w Holandii, przyszły twórca mikroskopii naukowej, Antonie van Leeuwenhoek, zapoznał się z mikroskopem. Urządzenie to tak bardzo zafascynowało młodego Leeuwenhoeka, że ​​zaczął poświęcać cały swój wolny czas na studiowanie prac naukowych poświęconych badaniu mikroświata. Równolegle z czytaniem książek młody Leeuwenhoek doskonalił zawód szlifierki do soczewek, co pozwoliło mu później stworzyć własny mikroskop o zdolności powiększania nawet 500-krotnego. Z jego pomocą dokonał wielu znaczących odkryć. Na przykład jako pierwszy opisał bakterie i orzęski, odkrył i naszkicował czerwone krwinki - czerwone krwinki, włókna soczewki oka, włókna mięśniowe i komórki skóry.

Równolegle z Leeuwenhoekiem nad udoskonaleniem mikroskopu pracował inny wielki naukowiec, który wniósł ogromny wkład w mikroskopię, Anglik Robert Hooke. Nie tylko skonstruował model mikroskopu odmienny od innych, ale także dokładnie zbadał budowę komórek roślin i niektórych zwierząt oraz naszkicował ich budowę. W swojej pracy naukowej zatytułowanej „Mikrografia” Hooke szczegółowo opisał strukturę komórkową czarnego bzu, marchwi, kopru, oka muchy, skrzydła pszczoły, larwy komara i wielu innych. Nawiasem mówiąc, to Hooke wprowadził termin „komórka” i nadał mu naukową definicję.

Wraz z rozwojem ludzkości struktura mikroskopu stała się bardziej złożona i ulepszona, a także pojawiły się nowe typy mikroskopów o większej mocy powiększenia i lepszej jakości obrazu. Obecnie istnieje ogromna różnorodność mikroskopów - optycznych, elektronicznych, sond skanujących, rentgenowskich. Wszystkie są przeznaczone do powiększania mikroskopijnych obiektów i szczegółowego ich badania, ale są nieporównywalnie potężniejsze i wielofunkcyjne niż mikroskopy świetlne.

Mikroskop to unikalne urządzenie przeznaczone do powiększania mikroobrazów i pomiaru wielkości obiektów lub formacji strukturalnych obserwowanych przez obiektyw. Rozwój ten jest zdumiewający, a znaczenie wynalazku mikroskopu niezwykle duże, gdyż bez niego niektóre dziedziny współczesnej nauki nie istniałyby. A stąd bardziej szczegółowo.

Mikroskop to urządzenie spokrewnione z teleskopem, które służy do zupełnie innych celów. Za jego pomocą możliwe jest zbadanie struktury obiektów niewidocznych dla oka. Pozwala określić parametry morfologiczne mikroformacji, a także ocenić ich położenie objętościowe. Dlatego nawet trudno sobie wyobrazić, jakie znaczenie miał wynalazek mikroskopu i jak jego pojawienie się wpłynęło na rozwój nauki.

Historia mikroskopu i optyki

Dziś trudno odpowiedzieć, kto jako pierwszy wynalazł mikroskop. Ta kwestia będzie prawdopodobnie równie szeroko omawiana, jak stworzenie kuszy. Jednak w przeciwieństwie do broni wynalezienie mikroskopu faktycznie miało miejsce w Europie. I przez kogo dokładnie, wciąż nie wiadomo. Prawdopodobieństwo, że odkrywcą urządzenia był Hans Jansen, holenderski producent okularów, jest dość wysokie. Jego syn, Zacharias Jansen, w 1590 r. stwierdził, że on i jego ojciec skonstruowali mikroskop.

Ale już w 1609 roku pojawił się inny mechanizm, który stworzył Galileo Galilei. Nazwał je occhiolino i zaprezentował publiczności w Accademia Nazionale dei Lincei. Dowodem na to, że już wówczas można było używać mikroskopu, jest znak na pieczęci papieża Urbana III. Uważa się, że stanowi modyfikację obrazu uzyskanego pod mikroskopem. Mikroskop świetlny Galileo Galilei (kompozytowy) składał się z jednej soczewki wypukłej i jednej wklęsłej.

Doskonalenie i wdrażanie w praktyce

Zaledwie 10 lat po wynalazku Galileusza Cornelius Drebbel stworzył mikroskop złożony z dwiema wypukłymi soczewkami. A później, czyli pod koniec, Christian Huygens opracował system okularów z dwoma soczewkami. Są nadal produkowane, chociaż brakuje im widoczności. Ale co ważniejsze, za pomocą takiego mikroskopu w 1665 roku przeprowadzono badania na fragmencie dębu korkowego, gdzie naukowiec zauważył tzw. Plastry miodu. Efektem eksperymentu było wprowadzenie pojęcia „komórka”.

Inny ojciec mikroskopu, Anthony van Leeuwenhoek, tylko wynalazł go na nowo, ale udało mu się przyciągnąć uwagę biologów na urządzenie. I wtedy stało się jasne, jakie znaczenie dla nauki miał wynalazek mikroskopu, ponieważ pozwolił na rozwój mikrobiologii. Prawdopodobnie wspomniane urządzenie znacznie przyspieszyło rozwój nauk przyrodniczych, gdyż dopóki człowiek nie zobaczył drobnoustrojów, wierzył, że choroby biorą się z nieczystości. A w nauce królowały koncepcje alchemii i witalistyczne teorie istnienia żywych istot i spontanicznego powstawania życia.

Mikroskop Leeuwenhoeka

Wynalezienie mikroskopu jest wyjątkowym wydarzeniem w nauce średniowiecza, ponieważ dzięki urządzeniu udało się znaleźć wiele nowych tematów do dyskusji naukowej. Co więcej, wiele teorii zostało zniszczonych dzięki mikroskopii. I to jest wielka zasługa Anthony'ego van Leeuwenhoeka. Udało mu się ulepszyć mikroskop tak, aby pozwalał na szczegółowe oglądanie komórek. A jeśli rozważymy tę kwestię w tym kontekście, Leeuwenhoek jest rzeczywiście ojcem tego typu mikroskopu.

Struktura urządzenia

Samo światło było płytką z soczewką zdolną do wielokrotnego powiększania omawianych obiektów. Ta płytka z obiektywem miała statyw. Za jego pomocą został zamontowany na poziomym stole. Kierując soczewkę na światło i umieszczając badany materiał pomiędzy nią a płomieniem świecy, można było zobaczyć.Ponadto pierwszym materiałem, który zbadał Antonie van Leeuwenhoek, była płytka nazębna. Naukowiec widział w nim wiele stworzeń, których nie potrafił jeszcze nazwać.

Wyjątkowość mikroskopu Leeuwenhoek jest niesamowita. Dostępne wówczas modele kompozytowe nie zapewniały wysokiej jakości obrazu. Co więcej, obecność dwóch soczewek tylko pogłębiła wady. Dlatego też minęło ponad 150 lat, zanim mikroskopy złożone pierwotnie opracowane przez Galileo i Drebbela zaczęły dawać obraz o tej samej jakości, co urządzenie Leeuwenhoeka. Sam Anthony van Leeuwenhoek nadal nie jest uważany za ojca mikroskopu, ale słusznie jest uznanym mistrzem mikroskopii rodzimych materiałów i komórek.

Wynalezienie i udoskonalenie soczewek

Samo pojęcie soczewki istniało już w starożytnym Rzymie i Grecji. Na przykład w Grecji można było rozpalić ogień za pomocą wypukłego szkła. A w Rzymie od dawna dostrzeżono właściwości szklanych naczyń wypełnionych wodą. Umożliwiły powiększenie obrazów, choć nie wiele razy. Dalszy rozwój soczewek nie jest znany, choć wiadomo, że postęp nie mógł stać w miejscu.

Wiadomo, że w XVI wieku w Wenecji zaczęto stosować okulary. Potwierdzają to fakty dotyczące obecności szlifierek do szkła, które umożliwiły uzyskanie soczewek. Były też rysunki przyrządów optycznych, którymi były zwierciadła i soczewki. Autorstwo tych dzieł należy do Leonarda da Vinci. Ale już wcześniej ludzie pracowali ze szkłami powiększającymi: już w 1268 roku Roger Bacon zaproponował stworzenie lunety. Później zostało to wdrożone.

Oczywiście autor obiektywu nie należał do nikogo. Ale zaobserwowano to, dopóki Carl Friedrich Zeiss nie zajął się optyką. W 1847 roku rozpoczął produkcję mikroskopów. Jego firma stała się wówczas liderem w rozwoju okularów optycznych. Istnieje do dziś, pozostając głównym w branży. Współpracują z nią wszystkie firmy produkujące aparaty fotograficzne i wideo, celowniki optyczne, dalmierze, teleskopy i inne urządzenia.

Udoskonalanie mikroskopii

Historia wynalazku mikroskopu jest uderzająca, jeśli zostanie szczegółowo przestudiowana. Ale nie mniej interesująca jest historia dalszego doskonalenia mikroskopii. Zaczęły pojawiać się nowe, a myśl naukowa, która je zrodziła, zapadała się coraz głębiej. Teraz celem naukowca było nie tylko badanie drobnoustrojów, ale także rozważenie mniejszych komponentów. Są to cząsteczki i atomy. Już w XIX wieku można było je badać za pomocą analizy dyfrakcji promieni rentgenowskich. Ale nauka wymagała więcej.

Tak więc już w 1863 roku badacz Henry Clifton Sorby opracował mikroskop polaryzacyjny do badania meteorytów. W 1863 roku Ernst Abbe opracował teorię mikroskopu. Został on pomyślnie przyjęty przez Carla Zeissa. Dzięki temu jego firma stała się uznanym liderem w branży przyrządów optycznych.

Ale wkrótce nadszedł rok 1931 - czas powstania mikroskopu elektronowego. Stało się nowym typem urządzenia, które pozwala zobaczyć znacznie więcej niż tylko światło. Do transmisji nie wykorzystywał fotonów ani światła spolaryzowanego, ale elektrony – cząstki znacznie mniejsze od najprostszych jonów. To wynalezienie mikroskopu elektronowego umożliwiło rozwój histologii. Teraz naukowcy zyskali całkowitą pewność, że ich oceny dotyczące komórki i jej organelli są rzeczywiście prawidłowe. Jednak dopiero w 1986 roku Nagroda Nobla została przyznana twórcy mikroskopu elektronowego, Ernstowi Ruskiej. Ponadto już w 1938 roku James Hiller zbudował transmisyjny mikroskop elektronowy.

Najnowsze typy mikroskopów

Nauka, po sukcesach wielu naukowców, rozwijała się coraz szybciej. Dlatego celem podyktowanym nową rzeczywistością była konieczność opracowania bardzo czułego mikroskopu. Już w 1936 roku Erwin Müller wyprodukował urządzenie do emisji polowej. A w 1951 r. Wyprodukowano kolejne urządzenie - polowy mikroskop jonowy. Jego znaczenie jest ogromne, ponieważ umożliwiło naukowcom po raz pierwszy zobaczenie atomów. Oprócz tego w 1955 roku Jerzy Nomarski opracował podstawy teoretyczne mikroskopii różnicowo-interferencyjnej kontrastowej.

Udoskonalanie najnowszych mikroskopów

Wynalazek mikroskopu nie jest jeszcze sukcesem, ponieważ w zasadzie nie jest trudno przeprowadzić jony lub fotony przez ośrodki biologiczne, a następnie zbadać powstały obraz. Ale kwestia poprawy jakości mikroskopii była naprawdę ważna. Po tych wnioskach naukowcy stworzyli przelotowy analizator mas, który nazwano skaningowym mikroskopem jonowym.

Urządzenie to umożliwiło zeskanowanie pojedynczego atomu i uzyskanie danych na temat trójwymiarowej struktury cząsteczki. Dzięki tej metodzie udało się znacznie przyspieszyć proces identyfikacji wielu substancji występujących w przyrodzie. Już w 1981 r. wprowadzono skaningowy mikroskop tunelowy, a w 1986 r. - mikroskop sił atomowych. Rok 1988 to rok wynalezienia skaningowego elektrochemicznego mikroskopu tunelowego. Najnowszą i najbardziej użyteczną jest sonda sił Kelvina. Został opracowany w 1991 roku.

Ocena światowego znaczenia wynalazku mikroskopu

Począwszy od 1665 roku, kiedy Leeuwenhoek rozpoczął obróbkę szkła i produkcję mikroskopów, przemysł rozwinął się i stał się bardziej złożony. A zastanawiając się, jakie znaczenie miał wynalezienie mikroskopu, warto zastanowić się nad głównymi osiągnięciami mikroskopii. Tak więc ta metoda umożliwiła zbadanie komórki, co stało się kolejnym impulsem do rozwoju biologii. Następnie urządzenie umożliwiło rozróżnienie organelli komórkowych, co umożliwiło sformułowanie wzorów budowy komórkowej.

Mikroskop umożliwił następnie zobaczenie cząsteczki i atomu, a później naukowcom udało się zeskanować ich powierzchnię. Co więcej, pod mikroskopem można nawet zobaczyć chmury elektronowe atomów. Ponieważ elektrony poruszają się wokół jądra z prędkością światła, zbadanie tej cząstki jest całkowicie niemożliwe. Mimo to należy rozumieć znaczenie wynalezienia mikroskopu. Dzięki niemu można zobaczyć coś nowego, czego nie widać gołym okiem. To niesamowity świat, którego badanie przybliżyło człowieka do współczesnych osiągnięć fizyki, chemii i medycyny. I to jest warte całej pracy.

Główną częścią mikroskopu jest soczewka optyczna. Sztuka szlifowania soczewek optycznych i pierwsze próby ich zastosowania sięgają czasów starożytnych.

W XVI-XVII w. sztuka ta osiągnęła znaczący rozwój, szczególnie w Holandii i Włoszech. Popyt na okulary spowodował także odpowiedni przemysł. Okulary mogły pojawić się praktycznie dopiero wtedy, gdy nauczono się szlifować okulary o długiej ogniskowej (koniec XIII w., prawdopodobnie 1285-1289). Zaprojektowane zostały prawdopodobnie pod wpływem idei Rogera Bacona (ok. 1214-1294) przez florenckiego Salvino d'Amarto degli Armati lub jego rodaka Alessandro della Spina, choć brak jest informacji na ten temat, uznawanych za dostatecznie wiarygodne. Tak czy inaczej, w pierwszej połowie XIV wieku. okulary były już powszechne i szeroko stosowane w Europie.

Jednak urzeczywistnienie idei mikroskopu, która prawdopodobnie istniała potencjalnie już od czasów Bacona, zajęło kolejne dwa stulecia i zaczęto używać soczewek optycznych jako urządzenia umożliwiającego zobaczenie „niewidzialnego”. Dopiero pod koniec XVI w. Technika wytwarzania soczewek optycznych i praktyka ich stosowania stworzyły warunki do produkcji mikroskopu i to dopiero w XVII wieku. Do badania przyrody używa się szkieł powiększających.

Na przełomie XVI i XVII w. Niemal jednocześnie wynaleziono dwa instrumenty, które zapewniły nieocenione usługi w nauce: teleskop i mikroskop. Historia wynalezienia mikroskopu wciąż nie jest dobrze poznana i często jest zastępowana przez niezweryfikowane informacje.

Do niedawna za wynalazców mikroskopu większość historyków uważała holenderskich mistrzów optyki Hansa i Zachariasa Janssenów, którzy zajmowali się produkcją okularów w Middelburgu. Jednak S. L. Sobol (1941-1943, 1949), opierając się na krytycznej analizie istniejącej dokumentacji historycznej, podważa to stanowisko. Według S. L. Sobola wynalezienie mikroskopu poprzedziło wynalezienie teleskopu. Sobol uważa, że ​​pierwszy prototyp mikroskopu został zaprojektowany przez Galileusza w latach 1609–1610. poprzez wydłużenie teleskopu (wymyślonego przez niego nieco wcześniej) i zwiększenie odległości okularu wklęsłego od soczewki wypukłej. Galileusz najwyraźniej zauważył, że dzięki temu teleskop powiększa małe obiekty znajdujące się w pobliżu. W dalszych wysiłkach zmierzających do uzyskania soczewek o krótszej ogniskowej Galileo ulepszył oryginalną konstrukcję mikroskopu, zmniejszając długość tubusu.

Późniejsza konstrukcja mikroskopu poszła jednak inną drogą, bazując na zaproponowanym przez Keplera instrumencie optycznym, w którym zastosowano okular i obiektyw w postaci pojedynczych soczewek wypukłych, co dawało obraz odwrócony. Pomysł takiego instrumentu wysunął Kepler już w 1611 r. oraz w latach 1613–1617. To był pierwszy raz, kiedy taki teleskop został skonstruowany.

Dlatego też, zdaniem S. L. Sobola, wynalezienie mikroskopu należy przypisać latom 1617-1619. W każdym razie jeden z pierwszych mikroskopów, o którym zachowały się informacje, pochodzi z 1619 roku - mikroskop Drebbela. Korneliusz Drebbel (1572-1634), chłop z urodzenia, zyskał sławę dzięki eksperymentom, w których niezwykłą wiedzę fizyki mieszano z magią, a naukę ze szarlatanerią. Wiodąc życie pełne przygód, Drebbel został astrologiem na dworze angielskiego króla Jakuba I. Drebbel zajmował się projektowaniem szeregu instrumentów fizycznych, w tym mikroskopów. Mikroskopy wykonane przez Drebbela, którego wynalazcą twierdził, rozprzestrzeniły się po całej Europie, przenikając od Anglii po Francję i Włochy. Pokazano rekonstrukcję mikroskopu Drebbela, wykonaną na zlecenie S. L. Sobola na podstawie opisu z 1619 roku. Tubus tego mikroskopu ma długość około pół metra i średnicę około 5 cm; był wykonany z pozłacanej miedzi i podtrzymywany przez trzy miedziane delfiny na okrągłej hebanowej podstawie. Na stojaku – pisze współczesny – „umieszczono różne rzeczy, które oglądaliśmy z góry w niemal niewiarygodnie powiększonej formie”.

Przez pierwsze cztery dekady projektowanie mikroskopów rozwijało się powoli, ale zamiast soczewek okularowych stopniowo zaczęto stosować soczewki o krótszej ogniskowej. Kircher (Atanasius Kircher, 1601-1680), niemiecki przyrodnik, opublikował w Rzymie esej zatytułowany „Wielka sztuka światła i cienia” (Ars magna lucis et umbrae), w którym podał wykaz istniejących wówczas mikroskopów ( S. L. Sobol, 1949).

Na początku XVII wieku mikroskop traktowano przede wszystkim jako ciekawostkę, za pomocą której dla zabawy można badać małe owady i w ogóle różne drobne przedmioty, choć mało kto uważał ją za poważny instrument naukowy. Ówczesne „mikroskopy” były rurką z dwiema szkiełkami na końcach; nazywano je „szkłem pcheł” lub „szkłem od komarów” (vitrium pulicarium), co odzwierciedlało charakterystyczny dla tego okresu frywolny stosunek do instrumentu, który zwykle zadziwiał obserwatorów wielkością obrazu. Heweliusz (Jan Heweliusz, 1611-1687), wybitny polski astronom, w wydanej w Gdańsku „Selenografii” tak opisuje taki „mikroskop”: „Mikroskop, zwany potocznie szkłem na komary, pokazuje małe ciała i ledwo zauważalne zwierzątka wielkości wielbłąda czy słonia, dzięki czemu wywołuje ogromne zdziwienie i rozbawienie. Składa się z dwóch szklanek i rurki o długości około cala, przed którą umieszcza się przedmiot. Jedna szklanka, znajdująca się blisko oka, jest wypukła, wycięta z fragmentu małej kulki o średnicy nie większej niż dwa cale; drugie szkło, leżące u podstawy, w którym znajdują się przedmiotowe przedmioty, to zwykłe szkło płaskie, którego zadaniem jest przepuszczanie światła. Zatem „mikroskopy”, których używano do zabawy, były najczęściej prostymi szkłami powiększającymi lub, jak je później nazwano, „prostymi mikroskopami”. Ale wraz z tym Heweliusz opisuje także „złożony mikroskop” składający się z dwóch wypukłych soczewek, taki jak mikroskop Drebbela, w odniesieniu do którego zauważa, że ​​„dzięki tej metodzie nadchodzące najmniejsze obiekty wymykające się oku będą wydawać się wyraźniejsze i wyraźniejsze niż w pierwszy mikroskop.” (tj. w „szkło pcheł”).

Zapoczątkowanie wykorzystania mikroskopu do celów naukowych po raz pierwszy przez Federico Cesi (1585-1630) w rzymskiej Academia dei Lincei (Galileo był jednym z jej członków). Najwyraźniej włoski przyrodnik Stelluti (Francesco Stelluti, 1577–1646) był jednym z pierwszych, którzy użyli mikroskopu do badania obiektu biologicznego - pszczoły.

Pierwsze mikroskopy nie posiadały żadnych urządzeń oświetleniowych ani urządzeń do zmiany ostrości. Obiekty oglądano w nich w świetle dziennym, w świetle padającym. Naturalnie te mikroskopy generowały bardzo słabe i zniekształcone obrazy.

Pierwsze udoskonalenie mikroskopu i wypromowanie tego urządzenia jako instrumentu naukowego wiąże się z nazwiskiem wybitnego angielskiego fizyka Roberta Hooke'a (1635-1703), który za pomocą swojego mikroskopu jako pierwszy odkrył „komórki” w roślinach. Zatem pojawienie się koncepcji komórki niemal zbiega się z okresem pojawienia się mikroskopu i narodzin mikroskopii.

Hooke znał mikroskop przywieziony przez Drebbela do Anglii w 1619 roku. Będąc z natury wynalazcą, Hooke zainteresował się nowym urządzeniem i postawił sobie za cel zrekonstruowanie mikroskopu Drebbela. Hooke'owi udało się stworzyć instrument, który miał wiele zalet w porównaniu z istniejącymi mikroskopami. W Micrographia (1665) Hooke podał szczegółowy opis i obraz swojego mikroskopu. Tubus miał średnicę około 8 cm i długość około 18 cm i był wyposażony w urządzenia umożliwiające nieznaczną zmianę odległości obiektywu od obiektu oraz zmianę nachylenia tubusu. Istotną zmianą w części optycznej mikroskopu było wprowadzenie trzeciej soczewki dwuwypukłej umieszczonej pomiędzy okularem a obiektywem; Zmniejszając obraz, obiektyw ten uczynił go wyraźniejszym i zwiększył pole widzenia. Przedmiot umieszczano na małym okrągłym krążku lub zawieszano na szpilce znajdującej się z boku krążka. Do mikroskopu przymocowano aparat oświetleniowy, który składał się ze źródła światła, szklanej kuli wypełnionej wodą i dwuwypukłej soczewki, która skupiała światło na obiekcie. Zatem w mikroskopie Hooke'a obiekt był oglądany w padającym świetle. Za pomocą tego mikroskopu Hooke dokonał zadziwiająco subtelnych obserwacji, których opisowi w swojej Mikrografii towarzyszą piękne ilustracje ukazujące subtelność obserwacji tego pierwszego mikroskopisty.

Równolegle z Hooke’em Eustachius Divini (1667) pracował w Rzymie nad udoskonaleniem mikroskopu, dokonując znacznego ulepszenia poprzez wprowadzenie okularu złożonego z dwóch płasko-wypukłych soczewek, których wypukłe powierzchnie były skierowane ku sobie. Stworzyło to płaskie pole widzenia i bardziej równomierne powiększenie różnych części oglądanego obiektu. Soczewki Diviney powiększone od 41 do 143 razy. Kilku innych rzemieślników we Włoszech było zaangażowanych w projektowanie mikroskopów i przyczyniło się do rozpowszechnienia nowego urządzenia.

W 1672 roku niemiecki optyk Sturm wprowadził do mikroskopu nowe udoskonalenie: zamiast obiektywu z jedną soczewką wykonał obiektywy z dwóch soczewek: płasko-wypukłej i dwuwypukłej lub z dwóch soczewek dwuwypukłych o różnych krzywiznach („dublety”). ). Tym samym do praktyki wprowadzane są mikroskopy z kombinacją kilku soczewek w okularze i obiektywie. W 1685 roku wiedeński inżynier Grindel von Ach zaprojektował mikroskop z 6 soczewkami. Ogólny wygląd tego mikroskopu jest bardzo podobny do opisu mikroskopu Drebbela.

Nową zmianę w konstrukcji mikroskopu wprowadził (ok. 1665 r.) Włoch Camiaani (Giuseppe Campani), którego mikroskop posiadał otwór w stoliku oraz zaciski do płytek szklanych lub mikowych z przedmiotami. Jego mikroskop składał się z dwóch soczewek. Tortona (Carl Anton Tortona) zastosował ten sam projekt w swoim mikroskopie z trzema soczewkami (około 1685). Mikroskop Tortony składał się z rurki, w górny koniec której wkładano okular, następnie umieszczano soczewkę zbierającą, a na dole mocowano soczewkę. Wszystkie soczewki były dwuwypukłymi soczewkami. Na rurkę nakręcono pierścień, połączony z uchwytem na przedmiot składającym się z dwóch szklanek, pomiędzy którymi umieszczono przedmiot oglądany w świetle przechodzącym.

Przedstawiony jest model mikroskopu Bonannus – jeden z najbardziej skomplikowanych modeli końca XVII wieku. Podstawą jest mikroskop Tortony, uzupełniony szeregiem urządzeń. Mikroskop Bonanus został zaprojektowany tak, aby stabilnie ustalając pozycję instrumentu uwolnił ręce obserwatora (mikroskopy Tortona, podobnie jak pierwsze mikroskopy Bonanus, trzeba było trzymać w dłoniach) i skupił maksymalnie światło na obiekcie. Mikroskop składa się z tubusu (AB) z soczewkami. Śruba Z blokuje transport pionowy tubusu zamontowanego w uchwycie U. Urządzenie RTG, którego część pokazana jest osobno, umożliwia przesuwanie tubusu w przód i w tył, czyli zmianę ogniskowej. Jest to pierwsza próba mechanicznego urządzenia do ustawiania ostrości podczas unieruchomienia obiektu. Obiekt umieszcza się w specjalnym stojaku na płyty CD, umieszczonym pomiędzy dwiema szklankami osadzonymi w drewnianych płytkach I. Obiekt oświetla lampa Q, której światło skupia się w kondensatorze O; skraplacz może poruszać się w płaszczyźnie poziomej i pionowej. Mikroskop Bonanus zawiera już podstawy głównych części mechanicznych i urządzeń późniejszego mikroskopu: mechaniczne zasilanie rurowe, oświetlacz i stolik. Obiekt oglądano w świetle przechodzącym; W tym celu Bonanus ponownie wprowadził sztuczne oświetlenie.

Części optyczne jego mikroskopu składały się z trzech lub czterech soczewek, co dawało powiększenie 200–300 razy.

Pomimo tych wszystkich innowacji mikroskop pozostał bardzo niedoskonałym instrumentem, ponieważ podczas stosowania połączonych systemów soczewek aberracje sferyczne i chromatyczne były ostro odczuwalne, poważnie zniekształcając obrazy przy każdym dużym powiększeniu. W tym należy szukać przyczyny, dla której niektórzy wybitni badacze XVII i XVIII wieku. nie używano mikroskopu złożonego.

Swammerdam, niezwykły zootom z XVII wieku, słynący ze sztuki sekcji drobnych przedmiotów, zwłaszcza owadów, posługiwał się jedynie zwykłym szkłem powiększającym. Zaprojektował urządzenie, w którym można było szybko zmieniać lupy o różnych powiększeniach i za jego pomocą konsekwentnie przechodził od soczewek słabych do mocnych, bez uciekania się do ich łączenia.

Leeuwenhoek, drugi wielki holenderski mikroskopista, również nie używał prawdziwego mikroskopu złożonego. „Mikroskopy” Leeuwenhoeka były w rzeczywistości szkłami powiększającymi. Przedstawiono jeden z podobnych instrumentów Leeuwenhoeka. Składał się z dwóch srebrnych płytek z otworem, w który wkładano soczewkę; Z tyłu znajduje się uchwyt na przedmioty. Obserwator ujął „mikroskop” za specjalny uchwyt i badał obiekty w świetle przechodzącym. Leeuwenhoek musiał wykonać różne uchwyty do różnych przedmiotów i stworzył w tym celu nowe narzędzia. Według własnego oświadczenia Leeuwenhoek posiadał 200 „mikroskopów”, które zapewniały powiększenie od 40 do 270 razy. Dopiero wyjątkowa umiejętność szlifowania szkła pozwoliła Leeuwenhoekowi wyprodukować soczewki o tak niesamowitym powiększeniu (w końcu na jednej soczewce osiągnięto powiększenie 270 razy), a czujność obserwatora pozwoliła Leeuwenhoekowi na dokonanie niesamowitych odkryć.

Są to instrumenty, z którymi pracowali mikroskopiści z XVII wieku i dokonali wybitnych odkryć. To niesamowite, jak za pomocą tak prymitywnych instrumentów udało się opisać czasami zdumiewająco dokładne szczegóły, które znajdujemy w ich pracach. Oczywiście wytrwałość i perspektywa odkrywania nowych, nieznanych faktów pomogły przezwyciężyć trudności, jakie mikroskop sprawiał obserwatorowi we wczesnym okresie jego pojawienia się.

Do tego, co zostało powiedziane, należy dodać, że badane obiekty badano bez żadnej obróbki, bezpośrednio w powietrzu, umieszczano na szkle (czasami pomiędzy dwoma szklankami) lub przypinano do igły. Ostra różnica między współczynnikami załamania światła powietrza i obiektu stwarzała dodatkowe trudności w badaniu. Wreszcie, pomimo wyjątkowej umiejętności szlifowania soczewek, ówczesne okulary wytwarzały ostrą aberrację chromatyczną, szczególnie czułą w skomplikowanych mikroskopach, gdzie wady jednego układu szkieł wzmacniał drugi układ - okular.

Mało który ze współczesnych doświadczonych mikroskopistów, rozpieszczony najnowszymi mikroskopami achromatycznymi, nie był w stanie przy pomocy instrumentów używanych w XVII wieku zbadać to, co widzieli wybitni mikroskopiści tamtych czasów. Prosty, nowoczesny mikroskop szkolny to arcydzieło, z którym nie można porównać tych zabytkowych mikroskopów. A jednak z ich pomocą odkryto niezwykłe fakty. Jednym z nich było odkrycie w XVII wieku. struktura komórkowa roślin.

Jeśli znajdziesz błąd, zaznacz fragment tekstu i kliknij Ctrl+Enter.