מיקרוסקופ הוא מכשיר אופטי המאפשר לקבל תמונות מוגדלות של עצמים קטנים או פרטיהם שלא ניתן לראות בעין בלתי מזוינת.

מילולית, המילה "מיקרוסקופ" פירושה "להתבונן במשהו קטן" (מיוונית "קטן" ו"מבט").

העין האנושית, כמו כל מערכת אופטית, מאופיינת ברזולוציה מסוימת. זהו המרחק הקטן ביותר בין שתי נקודות או קווים, כאשר הם עדיין לא מתמזגים, אלא נתפסים בנפרד זה מזה. עם ראייה תקינה למרחק של 250 מ"מ, הרזולוציה היא 0.176 מ"מ. לכן, את כל החפצים שגודלם קטן מערך זה, העין שלנו כבר לא מסוגלת להבחין. אנחנו לא יכולים לראות תאים של צמחים ובעלי חיים, מיקרואורגניזמים שונים וכו' אבל זה יכול להיעשות בעזרת מכשירים אופטיים מיוחדים - מיקרוסקופים.

איך עובד מיקרוסקופ

מיקרוסקופ קלאסי מורכב משלושה חלקים עיקריים: אופטי, מאיר ומכני. החלק האופטי הוא עיניות ועדשות, חלק התאורה הוא מקורות אור, מעבה ודיאפרגמה. נהוג להתייחס לחלק המכני של כל שאר האלמנטים: חצובה, מכשיר מסתובב, שולחן חפצים, מערכת מיקוד ועוד ועוד. הכל ביחד ומאפשר לך לערוך מחקר של עולם המיקרו.

מהו "צמצם מיקרוסקופ": בואו נדבר על מערכת התאורה

לתצפיות על המיקרוקוסמוס, תאורה טובה חשובה לא פחות מאיכות האופטיקה של המיקרוסקופ. נוריות, מנורות הלוגן, מראה - למיקרוסקופ ניתן להשתמש מקורות שוניםתְאוּרָה. לכל אחד יש את היתרונות והחסרונות שלו. התאורה האחורית יכולה להיות עליונה, למטה או משולבת. מיקומו משפיע על אילו שקופיות ניתן לבחון במיקרוסקופ (שקופות, שקופות או אטומות).

מתחת לטבלת הנושא, עליה מונחת הדגימה למחקר, יש דיאפרגמה של מיקרוסקופ. זה יכול להיות דיסק או קשתית. הדיאפרגמה נועדה להתאים את עוצמת ההארה: בעזרתה ניתן להתאים את עובי אלומת האור המגיעה מהמאיר. דיאפרגמת הדיסק היא צלחת קטנה עם חורים בקטרים ​​שונים. הוא מותקן בדרך כלל על מיקרוסקופים חובבים. דיאפרגמת הקשתית מורכבת מעלי כותרת רבים, שבאמצעותם ניתן לשנות בצורה חלקה את קוטר החור המעביר אור. זה נפוץ יותר במיקרוסקופים מקצועיים.

חלק אופטי: עיניות ומטרות

אובייקטים ועיניות הם חלקי החילוף הפופולריים ביותר למיקרוסקופ. למרות שלא כל המיקרוסקופים תומכים בשינוי האביזרים הללו. המערכת האופטית אחראית ליצירת תמונה מוגדלת. ככל שהיא טובה ומושלמת יותר, כך התמונה ברורה ומפורטת יותר. אבל הרמה הגבוהה ביותראיכות אופטית נחוצה רק במיקרוסקופים מקצועיים. עבור מחקר חובבני, אופטיקה זכוכית סטנדרטית מספיקה, המספקת עלייה של עד פי 500-1000. אבל אנחנו ממליצים להימנע מעדשות פלסטיק - איכות התמונה במיקרוסקופים כאלה היא בדרך כלל מתסכלת.

אלמנטים מכניים

כל מיקרוסקופ מכיל אלמנטים המאפשרים לחוקר לשלוט במוקד, להתאים את מיקום דגימת הבדיקה ולהתאים את מרחק העבודה של המכשיר האופטי. כל זה הוא חלק מהמכניקה של מיקרוסקופ: מנגנוני מיקוד קואקסיאליים, מחזיק הכנה והכנה, כפתורי התאמת החדות, במה ועוד ועוד.

ההיסטוריה של המיקרוסקופ

מתי הופיע המיקרוסקופ הראשון לא ידוע בדיוק. מכשירי ההגדלה הפשוטים ביותר - עדשות אופטיות דו קמורות, נמצאו במהלך חפירות בשטח בבל העתיקה.

מאמינים כי המיקרוסקופ הראשון נוצר בשנת 1590 על ידי האופטיקאי ההולנדי הנס יאנסן ובנו זכרי יאנסן. מכיוון שהעדשות באותם ימים לוטשו ביד, היו להן פגמים שונים: שריטות, בליטות. פגמים בעדשות נבדקו באמצעות עדשה אחרת - זכוכית מגדלת. התברר שאם מחשיבים חפץ בעזרת שתי עדשות, אז הוא מוגדל פי כמה. לאחר שהרכיב 2 עדשות קמורות בתוך צינור אחד, זכרי יאנסן קיבל מכשיר שדומה למשקף ריגול. בקצה האחד של הצינור הזה הייתה עדשה שפעלה כאובייקטיב, ובצד השני - עדשת עינית. אבל בניגוד לטלסקופ, המכשיר של יאנסן לא קירב עצמים, אלא הגדיל אותם.

בשנת 1609 פיתח המדען האיטלקי גלילאו גליליי מיקרוסקופ מורכב עם עדשות קמורות וקעורות. הוא קרא לזה "אוצ'יולינו" - עין קטנה.

10 שנים מאוחר יותר, ב-1619, הממציא ההולנדי קורנליוס ג'ייקובסון דרבל עיצב מיקרוסקופ מורכב עם שתי עדשות קמורות.

מעטים יודעים שהמיקרוסקופ קיבל את שמו רק בשנת 1625. המונח "מיקרוסקופ" הוצע על ידי ידידו של גלילאו גליליי, רופא ובוטנאי גרמני ג'ובאני פאבר.

כל המיקרוסקופים שנוצרו באותה תקופה היו מרוצים מהפרימיטיביים. אז, המיקרוסקופ של גלילאו יכול להגדיל רק פי 9. לאחר שיפור מערכת אופטיתגלילאו, המדען האנגלי רוברט הוק בשנת 1665 יצר מיקרוסקופ משלו, שכבר היה לו הגדלה של פי 30.

בשנת 1674, חוקר הטבע ההולנדי אנתוני ואן לוונהוק יצר את המיקרוסקופ הפשוט ביותר, שהשתמש רק בעדשה אחת. יש לומר שיצירת עדשות הייתה אחד מתחביביו של המדען. ובזכות המיומנות הגבוהה שלו בשחזה, כל העדשות שיצר היו באיכות גבוהה מאוד. לוונהוק כינה אותם "מיקרוסקופיה". הם היו קטנים, בערך בגודל של ציפורן, אבל יכלו להגדיל פי 100 או אפילו פי 300.

המיקרוסקופ של לוונהוק היה לוח מתכת עם עדשה במרכז. הצופה הביט דרכו בדגימה המקובעת בצד השני. ולמרות שהעבודה עם מיקרוסקופ כזה לא הייתה נוחה במיוחד, לוונהוק הצליח לגלות תגליות חשובות בעזרת המיקרוסקופים שלו.

באותם ימים, מעט היה ידוע על מבנה האיברים האנושיים. בעזרת העדשות שלו גילה לוונהוק שהדם מורכב מחלקיקים זעירים רבים - אריתרוציטים, ו שְׁרִיר- מהסיבים המשובחים ביותר. בפתרונות הוא ראה את היצורים הקטנים ביותר צורות שונותשזזו, התנגשו והתפזרו. עכשיו אנחנו יודעים שמדובר בחיידקים: קוקי, בצילונים וכו'. אבל לפני Leeuwenhoek, זה לא היה ידוע.

בסך הכל, יותר מ-25 מיקרוסקופים יוצרו על ידי מדענים. 9 מהם שרדו עד היום. הם מסוגלים להגדיל את התמונה פי 275.

המיקרוסקופ של לוונהוק היה המיקרוסקופ הראשון שהובא לרוסיה בהוראתו של פיטר הגדול.

בהדרגה, המיקרוסקופ שופר וקיבל צורה קרובה למודרנה. גם מדענים רוסים תרמו תרומה עצומה לתהליך זה. בתחילת המאה ה-18 בסנט פטרסבורג נוצרו עיצובים משופרים של מיקרוסקופים בבית המלאכה של האקדמיה למדעים. הממציא הרוסי I.P. קוליבין בנה את המיקרוסקופ הראשון שלו בלי שום ידע איך זה נעשה בחו"ל. הוא יצר ייצור זכוכית לעדשות, המציא מכשירים לטחינתן.

המדען הרוסי הגדול מיכאיל וסילייביץ' לומונוסוב היה המדען הרוסי הראשון שהשתמש במיקרוסקופ מחקר מדעי.

כנראה שאין תשובה חד משמעית לשאלה "מי המציא את המיקרוסקופ?" מיטב המדענים והממציאים של תקופות שונות תרמו לפיתוח המדע המיקרוסקופי.

כדי להבין מה קורה בעולם המיקרו והמגה, נדרשים מכשירים מורכבים. הצעדים הראשונים לקראת הבנת העולמות הללו היו המצאות המיקרוסקופ והטלסקופ, בהתאמה.

עוד בימי הביניים, היה ידוע שבעזרת זכוכית מעוקלת ניתן לשנות תפיסה חזותית. נזיר אנגלי היה מקדם פעיל של שימוש במגדילים ועדשות. רוג'ר בייקוןשחי במאה השלוש עשרה. בערך באותו זמן, אנשים החלו להשתמש במשקפיים כדי לתקן פגמים בראייה. עם זאת, כל המכשירים האופטיים הפרימיטיביים הללו איפשרו לראות משהו חדש בהשוואה למה שאדם עם ראייה תקינה יכול לראות. ניסיונות לשפר את אפקט ההגדלה של עדשות הובילו להמצאת מה שנקרא מיקרוסקופ מורכב - מכשיר המורכב משתי עדשות (אובייקטיבי ועינית), העוברות דרכן האור יוצר ברצף תמונה מוגדלת של האובייקט המדובר על גבי קליפה רגישה של העין. זה קרה בסוף המאה ה-16 או בתחילת המאה ה-17, אבל מי היה הממציא הראשון של מיקרוסקופ כזה לא ידוע בדיוק. בכל מקרה, בשנת 1609, גלילאו הדגים לראשונה לקהילה המדעית את המכשיר שתכנן, אותו כינה "occhiolino", שפירושו "עין קטנה". אולי זה היה המיקרוסקופ הראשון, אם כי מאוחר יותר היו מתחרים אחרים להמצאה זו. את המילה "מיקרוסקופ" עצמה טבע חברו של גלילאו ג'ובאני פאבר, בהקבלה לטלסקופ שכבר היה קיים באותה תקופה.

עם זאת, המיקרוסקופים הראשונים לא אפשרו קבלת תמונה ברורה עקב ליטוש זכוכית לא מושלם. למרות זאת, רוברט הוקבשנת 1664, בזמן שבחן קטע של פקק, גילה תאים. מהפכה אמיתית בפיתוח מחקרים מיקרוסקופייםהופק בשנת 1674 על ידי הולנדי אנתוני ואן לוונהוק(איור 95, א').

אורז. 95. מיקרוסקופים: A - המיקרוסקופ של לוונהוק היה פשוט ביותר והיה צלחת, שבמרכזה הייתה עדשה; B - מיקרוסקופ אור מודרני; B - מיקרוסקופ אלקטרונים

תוך כדי עבודתו כשומר בעירייה המקומית, הוא תרגל שחיקת עדשות תוך כדי שירות ועד מהרה הגיע לשלמות כזו שפשוט על ידי הסתכלות על טיפת מים מבעד לעדשה שהבריק בתאורה מתאימה, הוא ראה לחלוטין עולם חדש. זה היה עולם של אורגניזמים חיים שלא היה ידוע לאיש עד אז, שלוונהוק כינה "חיות קטנות". עבור גילוי זה, הוא נבחר לחבר מקביל בחברה המלכותית של לונדון, למרות שהוא לא הבין כלל מדע.

מאוחר יותר, טכניקות משופרות של השחזה של עדשות אפשרו להגדיל פתרון הבעיה מיקרוסקופ מורכב (איור 95, B). מונח זה מתייחס ליכולת של מיקרוסקופ ליצור תמונה נפרדת ברורה של שתי נקודות על עצם. במילים פשוטות, אלו הם הממדים הקטנים ביותר של אובייקט שניתן להבחין בהם במיקרוסקופ. כל מה שאנו רואים בכלל ובמיקרוסקופ בפרט הוא השתקפות של אור מהאובייקט הנדון. אבל אנחנו יודעים שאור הוא גל אלקטרומגנטי שיש לו איכויות כמו תדירות ואורך. בנוסף, לגלים כאלה, כמו לכל האחרים, יש תכונה של עקיפה, כלומר, היכולת להתכופף סביב עצמים קטנים. עקב עקיפה, אי אפשר להבחין בעצמים קטנים ממחצית אורך הגל של האור המוחזר במיקרוסקופ. נזכיר כי אורך הגל של קרינה אלקטרומגנטית בחלק הנראה של הספקטרום הוא כ-400 עד 700 ננומטר. המשמעות היא שמיקרוסקופים אופטיים מסורתיים, המשתמשים באור נראה כמקור הארה, יכולים לאפשר לנו לראות עצמים בגודל כזה לפחות (איור 96). לכן, ההגדלה המקסימלית שניתן להשיג בעזרתם לא יכולה להיות יותר מ-2000.

על מנת להגביר את הרזולוציה, נדרש להאיר את האובייקט הנדון בקרינה שאורך הגל שלה קצר מזה של האור הנראה.

אורז. 96. עין של שפירית, נראית כאשר צופים בעין בלתי מזוינת (A) ותחת מיקרוסקופ (B)

אורז. 97. טלסקופ גלילאו.

התברר שהאלקטרונים הם קרינה כזו. בתחילת המאה העשרים. נמצא כי האלקטרון יכול להיחשב לא רק כחלקיק, אלא גם כקרינה, עם אורך גל בטווח של קרני רנטגן. ומכיוון שלאלקטרונים, בניגוד לאור, יש גם מטענים חשמליים, ניתן למקד את הקורות שלהם באמצעות עדשות מגנטיות. על סמך רעיונות אלה, בשנת 1931, החל הפיתוח מיקרוסקופ אלקטרוני, המאפשר לקבל תמונה של אובייקטים בעליה של עד פי מיליון (איור 95, B). בעתיד, הטכניקה של יצירת מיקרוסקופים שופרה ללא הרף, וכעת מיקרוסקופים מודרניים מאפשרים לראות אפילו אטומים בודדים.

חקר עצמים הנמצאים במרחקים גדולים מכדור הארץ ושייכים לעולם המגה החל בהמצאה טֵלֶסקוֹפּ(איור 97). קדם לטלסקופ משקפת או כפי שנקראה משקפת תצפית, שהיו בשימוש מתחילת המאה ה-17. עם זאת, הוא לא התפשט עד לרגע שנפל לידיו של גלילאו. הוא שיפר את המכשיר הזה ולראשונה בשנת 1609 הוא ניחש לכוון את הצינור הזה לשמים, ובכך להפוך אותו לטלסקופ. למרות שהמכשיר של גלילאו היה די פרימיטיבי, המדען הצליח להגביר את יכולת ההגדלה שלו מפי שלוש לשלושים ושתיים בכמה שנים, מה שאפשר לו לגלות מספר תגליות חשובות. פרטים נוספים על השיפורים הבאים בטלסקופ והמחקר שנעשה בעזרתם יידונו בפרק הבא. ועכשיו נמשיך להכיר את מבנה המיקרו-עולם.

ההיסטוריה וההמצאה של המיקרוסקופ נובעת מהעובדה שמאז ימי קדם, אנשים רצו לראות חפצים קטנים בהרבה ממה שהותר לא חמושים. עין אנושית. למרות שהשימוש הראשון בעדשה נותר לא ידוע בשל גיל הזמן, מאמינים שהשימוש בהשפעת שבירה של האור היה בשימוש לפני יותר מ-2000 שנה. במאה ה-2 לפני הספירה, קלאודיוס תלמי תיאר את תכונות האור בבריכת מים וחישב במדויק את קבוע השבירה של מים.

במהלך המאה ה-1 לספירה (שנת 100), הומצאה הזכוכית והרומאים הסתכלו מבעד לזכוכית ובדקו אותה. הם התנסו בצורות שונות של זכוכית שקופה ואחד העיצובים שלהם היה עבה יותר באמצע ודקה יותר בקצוות. הם גילו שחפץ ייראה גדול יותר מבעד לזכוכית כזו.

המילה "עדשה" מגיעה למעשה מהמילה הלטינית ל"עדשה", הם קראו לה כי היא מזכירה את צורתה של עדשת צמח הקטניות.

במקביל, הפילוסוף הרומי סנקה מתאר את ההגדלה בפועל באמצעות כד מים "...אותיות, קטנות ולא ברורות, נראות מוגדלות וצלולות יותר דרך צנצנת זכוכית מלאה במים". עדשות נוספות לא היו בשימוש עד סוף המאה ה-13 לפני הספירה. ואז בסביבות 1600, התגלה שניתן ליצור מכשירים אופטיים באמצעות עדשה.

המכשירים האופטיים הראשונים

מכשירים אופטיים פשוטים מוקדמים היו עם משקפי מגדלת ובדרך כלל היו בעלי הגדלה של בערך 6 x - 10 x. בשנת 1590, שני ממציאים הולנדים, הנס יאנסן ובנו זכרי, תוך כדי שחיקה של עדשות ביד, גילו שהשילוב של שתי עדשות מאפשר להגדיל את דמותו של עצם מספר פעמים.

הם הרכיבו כמה עדשות לתוך צינור ועשו מאוד תגלית חשובה- המצאת המיקרוסקופ.

המכשירים הראשונים שלהם היו חדשים יותר ממכשיר מדעי, מכיוון שההגדלה המקסימלית הייתה עד פי 9. המיקרוסקופ הראשון שנעשה עבור בני המלוכה ההולנדים היה בעל 3 צינורות הניתנים להארכה, באורך 50 ס"מ ובקוטר של 5 ס"מ. למכשיר צוין הגדלה של פי 3 עד פי 9 כשהוא פרוס במלואו.

המיקרוסקופ של לוונהוק

מדען הולנדי אחר אנתוני ואן לוונהוק (1632-1723), שנחשב לאחד מחלוצי המיקרוסקופיה, הפך בסוף המאה ה-17 לאדם הראשון שהשתמש בפועל בהמצאת המיקרוסקופ.

ואן לוונהוק השיג הצלחה רבה יותר מקודמיו בכך שפיתח שיטה לייצור עדשות באמצעות השחזה והברקה. הוא השיג הגדלה של עד פי 270, הידועה ביותר באותה תקופה. הגדלה זו מאפשרת לראות עצמים בגודל של מיליונית המטר.

אנתוני לוונהוק נעשה מעורב יותר במדע עם ההמצאה החדשה שלו של המיקרוסקופ. הוא יכול היה לראות דברים שאיש לא ראה מעולם. הוא ראה לראשונה חיידקים צפים בטיפת מים. הוא ציין רקמות צמחיות ובעלי חיים, זרע ותאי דם, מינרלים, מאובנים ועוד. הוא גם גילה נמטודות ורוטיפרים (בעלי חיים מיקרוסקופיים) וגילה חיידקים על ידי התבוננות בדגימות פלאק מהשיניים שלו.

אנשים החלו להבין שהגדלה יכולה לחשוף מבנים שלא נראו מעולם - ההשערה שהכל עשוי ממרכיבים זעירים בלתי נראים לעין בלתי מזוינת עדיין לא נבחנה.

עבודתו של אנתוני לוונהוק פותחה עוד יותר על ידי המדען האנגלי רוברט הוק, שפרסם את תוצאות המחקרים המיקרוסקופיים "מיקרוגרפיה" ב-1665. רוברט הוק תיאר מחקר מפורט בתחום המיקרוביולוגיה.

האנגלי רוברט הוק גילה את אבן הדרך המיקרוסקופית ואת היחידה הבסיסית של כל החיים - התא. באמצע המאה ה-17, הוק ראה תאים מבניים בזמן שחקר דגימה שהזכירה לו חדרי קלויסטר קטנים. הוק זוכה גם להיותו הראשון שהשתמש בתצורת שלוש העדשות הראשוניות כפי שנהוג היום לאחר המצאת המיקרוסקופ.

במאות ה-18 וה-19 לא הוכנסו שינויים רבים בעיצוב המיקרוסקופ הבסיסי. עדשות פותחו באמצעות זכוכית נקייה יותר ו צורות שונותכדי לפתור בעיות כמו עיוות צבע ורזולוציית תמונה ירודה. בסוף המאה ה-19, הפיזיקאי האופטי הגרמני ארנסט אבה גילה שעדשות מצופות שמן מונעות עיוות אור ברזולוציה גבוהה. המצאת המיקרוסקופ סייעה למדען-האנציקלופד הרוסי הגדול לומונוסוב באמצע המאה ה-18 לבצע את ניסויו כדי להניע את המדע הרוסי.

פיתוח מודרני של מיקרוסקופיה

ב-1931 החלו מדענים גרמנים לעבוד על המצאת מיקרוסקופ האלקטרונים. סוג זה של מכשיר ממקד אלקטרונים בדגימה ויוצר תמונה שניתן ללכוד על ידי אלמנט רגיש אלקטרונית. מודל זה מאפשר למדענים לראות פרטים עדינים מאוד בהגדלה של עד מיליון פעמים. החיסרון היחיד הוא שלא ניתן לצפות בתאים חיים באמצעות מיקרוסקופ אלקטרונים. עם זאת, טכנולוגיות דיגיטליות וטכנולוגיות חדשות אחרות יצרו מכשיר חדש למיקרוביולוגים.

הגרמנים ארנסט רוסקה וד"ר מקס נול, יצרו לראשונה את ה"עדשה" שדה מגנטיוזרם חשמלי. עד 1933, מדענים בנו מיקרוסקופ אלקטרוני שעבר את גבולות ההגדלה של מיקרוסקופ אופטי באותה תקופה.

ארנסט קיבל את פרס נובל לפיזיקה בשנת 1986 על עבודתו. מיקרוסקופ אלקטרונים יכול להשיג רזולוציה גבוהה בהרבה מכיוון שאורך הגל של האלקטרון קצר מאורך הגל של האור הנראה, במיוחד כאשר האלקטרון מואץ בוואקום.

אור ו אלקטרון מיקרוסקופימתקדם למאה ה-20. כיום, מגדילים משתמשים בתוויות פלורסנט או במסננים מקטבים כדי לצפות בדגימות. מודרניים יותר משמשים ללכידה וניתוח של תמונות שאינן נראות לעין האנושית.

המצאת המיקרוסקופ במאה ה-16 אפשרה ליצור כבר מכשירים רפלקטיביים, פאזה, ניגודיות, קונפוקאלית ואפילו אולטרה סגול..

מוֹדֶרנִי מכשירים אלקטרונייםיכול לתת תמונה אפילו של אטום בודד.

IN עולם מודרניהמיקרוסקופ נחשב למכשיר אופטי הכרחי. בלעדיו, קשה לדמיין תחומי פעילות אנושיים כמו ביולוגיה, רפואה, כימיה, חקר חלל, הנדסה גנטית.


מיקרוסקופים משמשים לחקר מגוון רחב של עצמים ומאפשרים לנו לראות בפירוט רב מבנים שאינם נראים לעין בלתי מזוינת. למי האנושות חייבת את המראה של המכשיר השימושי הזה? מי המציא את המיקרוסקופ ומתי?

מתי הופיע המיקרוסקופ הראשון?

ההיסטוריה של המכשיר נטועה בימי קדם. היכולת של משטחים מעוקלים להחזיר ולשבור את אור השמש הבחינה כבר במאה ה-3 לפני הספירה על ידי החוקר אוקלידס. בעבודותיו, המדען מצא הסבר לגידול החזותי בחפצים, אך אז הגילוי שלו לא מצא יישום מעשי.

הכי מידע מוקדםאודות מיקרוסקופים מתוארכים למאה ה-18. בשנת 1590, האומן ההולנדי זכרי יאנסן הציב שתי עדשות ממשקפיים בצינור אחד והצליח לראות עצמים מוגדלים מ-5 עד 10 פעמים.


מאוחר יותר, החוקר המפורסם גלילאו גליליי המציא טלסקופ ומשך תשומת לב תכונה מעניינת: אם הוא נדחף מאוד זה מזה, אז עצמים קטנים יכולים להיות מוגדלים באופן משמעותי.

מי בנה את הדגם הראשון של מכשיר אופטי?

פריצת דרך מדעית וטכנולוגית של ממש בפיתוח המיקרוסקופ התרחשה במאה ה-17. בשנת 1619 המציא הממציא ההולנדי קורנליוס דרבל מיקרוסקופ עם עדשות קמורות, ובסוף המאה הולנדי אחר, כריסטיאן הויגנס, הציג את הדגם שלו, שבו ניתן לכוונן עיניות.

מכשיר מתקדם יותר הומצא על ידי הממציא אנתוני ואן לוונהוק, שיצר מכשיר עם עדשה אחת גדולה. במהלך המאה וחצי הבאות, מוצר זה נתן את איכות התמונה הגבוהה ביותר, ולכן ליוונהוק נקרא לעתים קרובות ממציא המיקרוסקופ.

מי המציא את המיקרוסקופ המורכב הראשון?

ישנה דעה שהמכשיר האופטי לא הומצא על ידי לוונהוק, אלא על ידי רוברט הוק, שב-1661 שיפר את הדגם של הויגנס על ידי הוספת עדשה נוספת לו. סוג המכשיר שנוצר הפך לאחד הפופולריים ביותר בקהילה המדעית והיה בשימוש נרחב עד אמצע המאה ה-18.


בעתיד, ממציאים רבים שמו את ידם בפיתוח המיקרוסקופ. ב-1863 המציא הנרי סורבי מכשיר קיטוב שאפשר לו לחקור, ובשנות ה-70 פיתח ארנסט אבה את תורת המיקרוסקופים וגילה את הכמות חסרת הממדים "מספר אבי", שתרמה לייצור ציוד אופטי מתקדם יותר.

מיהו ממציא מיקרוסקופ האלקטרונים?

בשנת 1931, המדען רוברט רודנברג רשם פטנט על מכשיר חדש שיכול להגדיל עצמים באמצעות קרני אלקטרונים. המכשיר נקרא מיקרוסקופ אלקטרוני ומצא שימוש נרחב במדעים רבים בשל הרזולוציה הגבוהה שלו, גדולה פי אלפי מונים מאופטיקה קונבנציונלית.

שנה לאחר מכן, ארנסט רוסקה יצר אב טיפוס של מכשיר אלקטרוני מודרני, עליו זכה בפרס פרס נובל. כבר בסוף שנות ה-30 החלה שימוש נרחב בהמצאתו במחקר מדעי. במקביל, סימנס החלה לייצר מיקרוסקופים אלקטרונים לשימוש מסחרי.

מי הוא המחבר של הננוסקופ?

הסוג החדשני ביותר של מיקרוסקופ אופטי עד כה הוא הננוסקופ, שפותח ב-2006 על ידי קבוצת מדענים בראשות הממציא הגרמני סטפן הל.


המכשיר החדש מאפשר לא רק להתגבר על המחסום של מספר Abbe, אלא גם מספק הזדמנות לצפות בעצמים במידות של 10 ננומטר או פחות. בנוסף, המכשיר מספק איכות גבוהה תמונות תלת מימדחפצים שבעבר לא היו נגישים למיקרוסקופים קונבנציונליים.

מה שתגידו, המיקרוסקופ הוא אחד הכלים החשובים ביותר של מדענים, אחד מכלי הנשק העיקריים שלהם בהבנת העולם סביבנו. כיצד הופיע המיקרוסקופ הראשון, מהי ההיסטוריה של המיקרוסקופ מימי הביניים ועד ימינו, מהו מבנה המיקרוסקופ וכללי העבודה איתו, תשובות לכל השאלות הללו תמצאו במאמר שלנו. אז בואו נתחיל.

ההיסטוריה של המיקרוסקופ

למרות שעדשות ההגדלה הראשונות, שעל בסיסן פועל למעשה מיקרוסקופ האור, נמצאו על ידי ארכיאולוגים במהלך חפירות בבל העתיקה, בכל זאת, המיקרוסקופים הראשונים הופיעו בימי הביניים. מעניין לציין שאין הסכמה בין היסטוריונים מי המציא לראשונה את המיקרוסקופ. בין המועמדים לתפקיד מכובד זה נמצאים מדענים וממציאים מפורסמים כמו גלילאו גליליי, כריסטיאן הויגנס, רוברט הוק ואנתוני ואן לוונהוק.

ראוי להזכיר גם את הרופא האיטלקי G. Frakostoro, אשר עוד בשנת 1538, היה הראשון שהציע לשלב מספר עדשות על מנת להשיג אפקט הגדלה גדול יותר. זה עדיין לא היה יצירתו של מיקרוסקופ, אבל הוא הפך למבשר להתרחשותו.

ובשנת 1590, הנס יאסן מסוים, אמן הולנדי במשקפי ראייה, אמר שבנו, זכרי יאסן, המציא את המיקרוסקופ הראשון, עבור אנשי ימי הביניים, המצאה כזו דומה לנס קטן. עם זאת, מספר היסטוריונים מפקפקים אם זכרי יאסן הוא הממציא האמיתי של המיקרוסקופ. העובדה היא שבביוגרפיה שלו יש הרבה נקודות כהות, כולל כתמים על המוניטין שלו, אז בני זמנו האשימו את זכריה בזיוף וגניבת קניין רוחני של מישהו אחר. כך או כך, אבל אנחנו, למרבה הצער, לא יכולים לברר בוודאות אם זכרי יאסן היה ממציא המיקרוסקופ או לא.

אבל המוניטין של גלילאו גליליי בהקשר זה הוא ללא דופי. אנו מכירים את האדם הזה, קודם כל, כאסטרונום גדול, מדען, נרדף כנסיה קתוליתעל אמונתו שכדור הארץ סובב סביבו ולא להיפך. בין ההמצאות החשובות של גלילאו נמצא הטלסקופ הראשון, שבעזרתו חדר המדען במבטו לספירות הקוסמיות. אבל היקף תחומי העניין שלו לא היה מוגבל לכוכבים וכוכבי לכת, כי מיקרוסקופ הוא בעצם אותו טלסקופ, אלא רק להיפך. ואם בעזרת עדשות מגדילות ניתן לצפות בכוכבי לכת מרוחקים, אז למה לא להפנות את כוחם לכיוון אחר - ללמוד את מה שנמצא מתחת לאף שלנו. "למה לא", חשב גלילאו כנראה, ועכשיו, ב-1609, הוא כבר הציג בפני הציבור הרחב באקדמיה דיי ליסיי את המיקרוסקופ המורכב הראשון שלו, שהורכב מעדשות מגדילות קמורות וקעורות.

מיקרוסקופים וינטג'.

מאוחר יותר, 10 שנים מאוחר יותר, הממציא ההולנדי קורנליוס דרבל שיפר את המיקרוסקופ של גלילאו על ידי הוספת עדשה קמורה נוספת לו. אבל המהפכה האמיתית בפיתוח המיקרוסקופים נעשתה על ידי כריסטיאן הויגנס, פיזיקאי, מכונאי ואסטרונום הולנדי. אז הוא היה הראשון שיצר מיקרוסקופ עם מערכת שתי עדשות של עיניות, שהיו מווסתות בצורה אכרומטית. ראוי לציין שעיניות Huygens משמשות עד היום.

אבל הממציא והמדען האנגלי המפורסם רוברט הוק נכנס להיסטוריה של המדע לנצח, לא רק כיוצר המיקרוסקופ המקורי שלו, אלא גם כאדם שגילה תגלית מדעית גדולה בעזרתו. זה היה זה שראה לראשונה תא אורגני דרך מיקרוסקופ, והציע שכל האורגניזמים החיים מורכבים מתאים, היחידות הקטנות ביותר הללו של חומר חי. רוברט הוק פרסם את תוצאות התצפיות שלו בעבודתו הבסיסית - מיקרוגרפיה.

ספר זה, שפורסם בשנת 1665 על ידי החברה המלכותית של לונדון, הפך מיד לרב מכר מדעי של אותם זמנים ועשה רעש בקהילה המדעית. לא פלא, כי הוא הכיל חריטות המתארות מוגדלות במיקרוסקופ, כינים, זבובים, תאי צמחים. בעצם העבודה הזו הייתה תיאור מדהיםיכולות מיקרוסקופ.

עובדה מעניינת: רוברט הוק לקח את המונח "תא" מכיוון שתאי צמחים התחום על ידי קירות הזכירו לו תאים נזיריים.

כך נראה המיקרוסקופ של רוברט הוק, תמונה ממיקרוגרפיה.

והמדען המצטיין האחרון שתרם לפיתוח מיקרוסקופים היה ההולנדי אנתוני ואן לוונהוק. בהשראת המיקרוגרפיה של רוברט הוק, יצר לוונהוק מיקרוסקופ משלו. המיקרוסקופ של לוונהוק, למרות שהיה לו רק עדשה אחת, היה חזק ביותר, ולכן רמת הפירוט וההגדלה של המיקרוסקופ שלו היו הטובות ביותר באותה תקופה. התבוננות בחיות בר באמצעות מיקרוסקופ, עשתה הרבה דברים חשובים גילויים מדעייםבביולוגיה: הוא היה הראשון שראה אריתרוציטים, תיאר חיידקים, שמרים, שרטט זרעונים ומבנה עיניים של חרקים, גילה ותיאר רבות מצורותיהם. העבודות של לוונהוק נתנו תנופה עצומה לפיתוח הביולוגיה, ועזרו למשוך את תשומת לבם של הביולוגים למיקרוסקופ, והפכו אותו לחלק בלתי נפרד מ- מחקר ביולוגי, אפילו עד היום. כמו במונחים כללייםההיסטוריה של גילוי המיקרוסקופ.

סוגי מיקרוסקופים

בהמשך, עם התפתחות המדע והטכנולוגיה, החלו להופיע יותר ויותר מיקרוסקופי אור מתקדמים, מיקרוסקופ האור הראשון, שעבד על בסיס עדשות מגדילות, הוחלף במיקרוסקופ אלקטרוני, ולאחר מכן מיקרוסקופ לייזר, צילום רנטגן. מיקרוסקופ, נותן אפקט הגדלה ופירוט טובים פי כמה. איך המיקרוסקופים האלה עובדים? עוד על כך בהמשך.

מיקרוסקופ אלקטרוני

ההיסטוריה של התפתחות מיקרוסקופ האלקטרונים החלה בשנת 1931, כאשר פלוני ר' רודנברג קיבל פטנט על מיקרוסקופ אלקטרוני ההולכה הראשון. ואז, בשנות ה-40 של המאה הקודמת, הופיעו מיקרוסקופים אלקטרונים סורקים, שהגיעו לשלמותם הטכנית כבר בשנות ה-60 של המאה הקודמת. הם יצרו תמונה של העצם עקב תנועה רצופה של בדיקה אלקטרונית בחתך קטן מעל העצם.

כיצד פועל מיקרוסקופ אלקטרונים? עבודתו מבוססת על אלומת אלקטרונים מכוונת, מואצת בשדה חשמלי ומציגה תמונה על עדשות מגנטיות מיוחדות, אלומת אלקטרונים זו קטנה בהרבה מאורך הגל של האור הנראה. כל זה מאפשר להגדיל את כוחו של מיקרוסקופ אלקטרונים ואת הרזולוציה שלו פי 1000-10,000 בהשוואה למיקרוסקופ אור מסורתי. זהו היתרון העיקרי של מיקרוסקופ האלקטרונים.

כך נראה מיקרוסקופ אלקטרונים מודרני.

מיקרוסקופ לייזר

מיקרוסקופ הלייזר הוא גרסה משופרת של מיקרוסקופ האלקטרונים; פעולתו מבוססת על קרן לייזר, המאפשרת למבטו של המדען לצפות ברקמות חיות בעומק גדול עוד יותר.

מיקרוסקופ רנטגן

מיקרוסקופים רנטגן משמשים לחקר עצמים קטנים מאוד עם ממדים דומים לאלו של גל רנטגן. עבודתם מבוססת על קרינה אלקטרומגנטית באורך גל של 0.01 עד 1 ננומטר.

מכשיר מיקרוסקופ

עיצוב המיקרוסקופ תלוי בסוגו, כמובן, מיקרוסקופ אלקטרונים יהיה שונה במכשיר שלו ממיקרוסקופ אופטי אור או ממיקרוסקופ רנטגן. במאמר שלנו נשקול את המבנה של מיקרוסקופ אופטי מודרני קונבנציונלי, שהוא הפופולרי ביותר בקרב חובבים ומקצוענים כאחד, מכיוון שהם יכולים לשמש לפתרון בעיות מחקר פשוטות רבות.

אז, קודם כל, במיקרוסקופ, אפשר להבחין בין החלקים האופטיים והמכניים. החלק האופטי כולל:

• העינית היא אותו חלק במיקרוסקופ המחובר ישירות לעיני המתבונן. במיקרוסקופים הראשונים היא הייתה מורכבת מעדשה אחת; העיצוב של העינית במיקרוסקופים מודרניים, כמובן, הוא קצת יותר מסובך.
• העדשה היא למעשה החלק החשוב ביותר במיקרוסקופ, שכן העדשה היא זו שמספקת את ההגדלה העיקרית.
• מאיר - אחראי על זרימת האור על האובייקט הנחקר.
• צמצם - מסדיר את עוצמת שטף האור הנכנס לאובייקט הנבדק.

החלק המכני של המיקרוסקופ מורכב מחלקים חשובים כמו:

• צינור הוא צינור המכיל עינית. הצינור חייב להיות חזק ולא מעוות, אחרת התכונות האופטיות של המיקרוסקופ ייפגעו.
• הבסיס, הוא מבטיח את יציבות המיקרוסקופ במהלך הפעולה. על זה מחוברים הצינור, מחזיק הקבל, ידיות המיקוד ופרטים אחרים של המיקרוסקופ.
• צריח - משמש להחלפה מהירה של עדשות, לא זמין בדגמים זולים של מיקרוסקופים.
• טבלת החפצים היא המקום עליו מונחים החפץ או החפצים הנבדקים.

והנה התמונה מראה יותר מבנה מפורטמִיקרוֹסקוֹפּ.

כללים לעבודה עם מיקרוסקופ

• יש צורך לעבוד עם מיקרוסקופ ישיבה;
• לפני השימוש, יש לבדוק את המיקרוסקופ ולנקות אותו במטלית רכה;
• הצב את המיקרוסקופ לפניך מעט שמאלה;
• כדאי להתחיל לעבוד עם עלייה קטנה;
• הגדר את התאורה בשדה הראייה של המיקרוסקופ באמצעות תאורה חשמלית או מראה. התבוננות בעין אחת לתוך העינית ובאמצעות מראה בעלת צד קעור, יש לכוון את האור מהחלון לתוך העדשה, ולאחר מכן להאיר את שדה הראייה בצורה אחידה וכמה שיותר. אם המיקרוסקופ מצויד במאיר, חבר את המיקרוסקופ למקור חשמל, הפעל את המנורה והגדר את בהירות הבעירה הנדרשת;
• הנח את המיקרו-תכשיר על הבמה כך שהאובייקט הנחקר נמצא מתחת לעדשה. במבט מהצד, הורידו את העדשה בעזרת בורג מאקרו עד שהמרחק בין העדשה התחתונה של האובייקטיב למיקרו-הכנה הוא 4-5 מ"מ;
• הזזת התכשיר ביד, מצא את המקום הנכון, הנח אותו במרכז שדה הראייה של המיקרוסקופ;
• כדי ללמוד את האובייקט הגדלה גבוהה, תחילה עליך לשים את האזור הנבחר במרכז שדה הראייה של המיקרוסקופ בהגדלה נמוכה. לאחר מכן שנה את העדשה ל-40x על ידי סיבוב האקדח כך שהוא במצב העבודה שלו. השתמש בבורג מיקרומטר כדי להשיג תמונה טובה של האובייקט. על הקופסה של מנגנון המיקרומטר יש שני מקפים, ועל בורג המיקרומטר ישנה נקודה, שתמיד חייבת להיות בין המקפים. אם הוא חורג מגבולותיהם, יש להחזירו למצבו הרגיל. אם כלל זה אינו מתקיים, בורג המיקרומטר עשוי להפסיק לפעול;
• בסיום העבודה בהגדלה גבוהה קבעו הגדלה נמוכה, הרימו את העדשה, הוציאו את התכשיר משולחן העבודה, נגבו את כל חלקי המיקרוסקופ במטלית נקייה, כסו אותו בשקית ניילון והכניסו לארון.