Mikroskop je optický prístroj, ktorý umožňuje získať zväčšené obrázky malých predmetov alebo ich detailov, ktoré nie je možné vidieť voľným okom.

Doslova slovo „mikroskop“ znamená „pozorovať niečo malé“ (z gréckeho „malý“ a „pozerať sa“).

Ľudské oko, ako každý optický systém, sa vyznačuje určitým rozlíšením. Toto je najmenšia vzdialenosť medzi dvoma bodmi alebo čiarami, keď ešte nesplývajú, ale sú vnímané oddelene od seba. Pri normálnom videní na vzdialenosť 250 mm je rozlíšenie 0,176 mm. Preto všetky predmety, ktorých veľkosť je menšia ako táto hodnota, už naše oko nedokáže rozlíšiť. Nevidíme bunky rastlín a živočíchov, rôzne mikroorganizmy atď. Dá sa to však urobiť pomocou špeciálnych optických prístrojov – mikroskopov.

Ako funguje mikroskop

Klasický mikroskop pozostáva z troch hlavných častí: optickej, osvetľovacej a mechanickej. Optická časť sú okuláre a šošovky, osvetľovacia časť svetelné zdroje, kondenzor a clona. Je zvykom označovať mechanickú časť všetkých ostatných prvkov: statív, otočné zariadenie, stolík na predmety, zaostrovací systém a mnoho ďalších. Všetko spolu a umožňuje vám vykonávať výskum mikrosveta.

Čo je to "apertúra mikroskopu": poďme sa rozprávať o systéme osvetlenia

Pre pozorovanie mikrokozmu je dobré osvetlenie rovnako dôležité ako kvalita optiky mikroskopu. Možno použiť LED diódy, halogénové žiarovky, zrkadlo - pre mikroskop rôzne zdroje osvetlenie. Každá má svoje pre a proti. Podsvietenie môže byť horné, spodné alebo kombinované. Jeho umiestnenie ovplyvňuje, ktoré sklíčka možno skúmať pod mikroskopom (priehľadné, priesvitné alebo nepriehľadné).

Pod predmetným stolíkom, na ktorom je umiestnená vzorka na výskum, sa nachádza clona mikroskopu. Môže to byť disk alebo dúhovka. Membrána je určená na nastavenie intenzity osvetlenia: s jej pomocou môžete nastaviť hrúbku svetelného lúča prichádzajúceho z iluminátora. Disková membrána je malá doska s otvormi rôznych priemerov. Zvyčajne sa inštaluje na amatérske mikroskopy. Irisová clona sa skladá z mnohých okvetných lístkov, pomocou ktorých môžete plynulo meniť priemer otvoru prepúšťajúceho svetlo. Je bežnejší v profesionálnych mikroskopoch.

Optická časť: okuláre a objektívy

Objektívy a okuláre sú najobľúbenejšie náhradné diely mikroskopov. Aj keď nie všetky mikroskopy podporujú zmenu tohto príslušenstva. Optický systém je zodpovedný za vytvorenie zväčšeného obrazu. Čím je lepší a dokonalejší, tým je obraz jasnejší a detailnejší. ale najvyššia úroveň optická kvalita je potrebná len v profesionálnych mikroskopoch. Pre amatérsky výskum postačuje štandardná sklenená optika, ktorá poskytuje zvýšenie až 500-1000 krát. Ale odporúčame vyhnúť sa plastovým šošovkám - kvalita obrazu v takýchto mikroskopoch je zvyčajne frustrujúca.

Mechanické prvky

Každý mikroskop obsahuje prvky, ktoré umožňujú výskumníkovi ovládať zaostrenie, upravovať polohu testovanej vzorky a upravovať pracovnú vzdialenosť optického zariadenia. To všetko je súčasťou mechaniky mikroskopu: koaxiálne zaostrovacie mechanizmy, preparačný a preparačný držiak, gombíky na nastavenie ostrosti, stolík a mnoho ďalšieho.

História mikroskopu

Kedy sa objavil prvý mikroskop, nie je presne známe. Najjednoduchšie zväčšovacie zariadenia - bikonvexné optické šošovky, boli nájdené počas vykopávok na území starovekého Babylonu.

Predpokladá sa, že prvý mikroskop vytvoril v roku 1590 holandský optik Hans Jansen a jeho syn Zachary Jansen. Keďže šošovky boli v tých časoch leštené ručne, mali rôzne chyby: škrabance, hrbole. Chyby na šošovkách sa hľadali pomocou inej šošovky – lupy. Ukázalo sa, že ak uvažujete o objekte pomocou dvoch šošoviek, potom je mnohonásobne zväčšený. Po namontovaní 2 konvexných šošoviek do jednej trubice dostal Zakhary Jansen zariadenie, ktoré pripomínalo ďalekohľad. Na jednom konci tejto trubice bola šošovka, ktorá fungovala ako objektív, a na druhom konci - šošovka okuláru. Ale na rozdiel od ďalekohľadu Jansenov prístroj nepribližoval predmety, ale zväčšoval ich.

V roku 1609 taliansky vedec Galileo Galilei vyvinul zložený mikroskop s konvexnými a konkávnymi šošovkami. Nazval to "occhiolino" - malé oko.

O 10 rokov neskôr, v roku 1619, holandský vynálezca Cornelius Jacobson Drebbel navrhol zložený mikroskop s dvoma konvexnými šošovkami.

Málokto vie, že mikroskop dostal svoje meno až v roku 1625. Termín „mikroskop“ navrhol priateľ Galilea Galileiho, nemecký lekár a botanik Giovanni Faber.

Všetky vtedy vytvorené mikroskopy sa uspokojili s tými primitívnymi. Takže Galileov mikroskop mohol zväčšiť iba 9-krát. Po zlepšení optický systém Galileo, anglický vedec Robert Hooke v roku 1665 vytvoril svoj vlastný mikroskop, ktorý už mal 30-násobné zväčšenie.

V roku 1674 holandský prírodovedec Anthony van Leeuwenhoek vytvoril najjednoduchší mikroskop, ktorý používal iba jednu šošovku. Treba povedať, že tvorba šošoviek patrila medzi záľuby vedca. A vďaka jeho vysokej zručnosti v brúsení boli všetky šošovky, ktoré vyrobil, veľmi kvalitné. Leeuwenhoek ich nazval „mikroskopia“. Boli malé, veľké asi ako necht, ale mohli sa zväčšiť 100 alebo dokonca 300-krát.

Leeuwenhoekov mikroskop bola kovová platňa so šošovkou v strede. Pozorovateľ sa cez ňu pozrel na vzorku pripevnenú na druhej strane. A hoci práca s takýmto mikroskopom nebola príliš pohodlná, Leeuwenhoek pomocou svojich mikroskopov dokázal urobiť dôležité objavy.

V tých časoch sa o štruktúre ľudských orgánov vedelo len málo. Leeuwenhoek pomocou svojich šošoviek zistil, že krv sa skladá z mnohých drobných čiastočiek – erytrocytov a sval- z najjemnejších vlákien. V riešeniach videl najmenšie stvorenia rôzne tvary ktoré sa pohli, zrazili a rozpŕchli sa. Teraz vieme, že ide o baktérie: koky, bacily atď. Ale pred Leeuwenhoekom to nebolo známe.

Celkovo vedci vyrobili viac ako 25 mikroskopov. 9 z nich sa zachovalo dodnes. Sú schopné zväčšiť obraz 275-krát.

Leeuwenhoekov mikroskop bol prvý mikroskop privezený do Ruska na pokyn Petra Veľkého.

Postupne sa mikroskop zdokonaľoval a nadobudol podobu blízku moderne. K tomuto procesu výrazne prispeli aj ruskí vedci. Začiatkom 18. storočia v Petrohrade vznikli v dielni Akadémie vied vylepšené návrhy mikroskopov. Ruský vynálezca I.P. Kulibin postavil svoj prvý mikroskop bez toho, aby vedel, ako sa to robí v zahraničí. Vytvoril výrobu skla na šošovky, vynašiel zariadenia na ich brúsenie.

Veľký ruský vedec Michail Vasilievič Lomonosov bol prvým ruským vedcom, ktorý použil mikroskop vo svojom vedecký výskum.

Na otázku „Kto vynašiel mikroskop“ pravdepodobne neexistuje jednoznačná odpoveď? Najlepší vedci a vynálezcovia rôznych epoch prispeli k rozvoju mikroskopickej vedy.

Aby sme pochopili, čo sa deje v mikro- a megasvete, sú potrebné zložité zariadenia. Prvými krokmi k pochopeniu týchto svetov boli vynálezy mikroskopu a ďalekohľadu.

Už v stredoveku bolo známe, že pomocou zakriveného skla môžete zmeniť zrakové vnímanie. Aktívnym propagátorom používania lup a šošoviek bol anglický mních. Roger Bacon ktorý žil v trinástom storočí. Približne v rovnakom čase začali ľudia používať okuliare na korekciu zrakových chýb. Všetky tieto primitívne optické prístroje však znemožňovali vidieť niečo nové v porovnaní s tým, čo vidí človek s normálnym zrakom. Pokusy o zosilnenie zväčšovacieho účinku šošoviek viedli k vynálezu takzvaného zloženého mikroskopu - zariadenia pozostávajúceho z dvoch šošoviek (objektívu a okuláru), cez ktoré svetlo postupne vytvára zväčšený obraz predmetu na citlivá očná škrupina. Stalo sa tak koncom 16. alebo začiatkom 17. storočia, no nie je presne známe, kto bol prvým vynálezcom takéhoto mikroskopu. V každom prípade, v roku 1609 Galileo prvýkrát predviedol vedeckej komunite zariadenie, ktoré navrhol a ktoré nazval „occhiolino“, čo znamená „malé oko“. Možno to bol prvý mikroskop, aj keď neskôr boli ďalší uchádzači o tento vynález. Samotné slovo „mikroskop“ vymyslel Galileov priateľ Giovanni Faber analogicky k ďalekohľadu, ktorý už vtedy existoval.

Prvé mikroskopy však neumožňovali získať jasný obraz kvôli nedokonalému vylešteniu skla. Napriek tomu, Robert Hooke v roku 1664 pri skúmaní časti korku objavil bunky. Skutočná revolúcia vo vývoji mikroskopické štúdie vyrobené v roku 1674 Holanďanom Anthony van Leeuwenhoek(Obr. 95, A).

Ryža. 95. Mikroskopy: A - Leeuwenhoekov mikroskop bol mimoriadne jednoduchý a bola to platňa, v strede ktorej bola šošovka; B – moderný svetelný mikroskop; B - elektrónový mikroskop

Počas práce strážcu na miestnom mestskom úrade sa v službe precvičoval v brúsení šošoviek a čoskoro dosiahol takú dokonalosť, že jednoduchým pohľadom na kvapku vody cez šošovku, ktorú si vyleštil pri vhodnom osvetlení, úplne videl Nový svet. Bol to svet dovtedy nikomu neznámych živých organizmov, ktoré Leeuwenhoek nazýval „malé zvieratká“. Za tento objav bol zvolený za člena korešpondenta Kráľovskej spoločnosti v Londýne, hoci nerozumel vôbec žiadnej vede.

Neskôr vylepšené techniky brúsenia šošoviek umožnili zvýšiť rozhodnutie zložený mikroskop (obr. 95, B). Tento termín sa vzťahuje na schopnosť mikroskopu vytvoriť jasný oddelený obraz dvoch bodov na objekte. Jednoducho povedané, ide o najmenšie rozmery predmetu, ktoré je možné rozlíšiť pod mikroskopom. Všetko, čo vidíme vo všeobecnosti a najmä v mikroskope, je odrazom svetla od uvažovaného objektu. Ale vieme, že svetlo je elektromagnetická vlna, ktorá má vlastnosti ako frekvencia a dĺžka. Okrem toho takéto vlny, rovnako ako všetky ostatné, majú vlastnosť difrakcie, t.j. schopnosť ohýbať sa okolo malých predmetov. V dôsledku difrakcie nie je možné pod mikroskopom rozlíšiť predmety menšie ako polovica vlnovej dĺžky odrazeného svetla. Pripomeňme, že vlnová dĺžka elektromagnetického žiarenia vo viditeľnej časti spektra je približne 400 až 700 nm. To znamená, že tradičné optické mikroskopy, ktoré využívajú viditeľné svetlo ako zdroj osvetlenia, nám umožňujú vidieť objekty, ktoré majú aspoň túto veľkosť (obr. 96). Preto maximálne zväčšenie, ktoré je možné s ich pomocou dosiahnuť, nemôže byť väčšie ako 2000.

Aby sa zvýšilo rozlíšenie, je potrebné osvetliť uvažovaný objekt žiarením, ktorého vlnová dĺžka je kratšia ako vlnová dĺžka viditeľného svetla.

Ryža. 96. Oko vážky, viditeľné voľným okom (A) a pod mikroskopom (B)

Ryža. 97. Galileiho ďalekohľad.

Takýmto žiarením sa ukázali byť elektróny. Na začiatku XX storočia. zistilo sa, že elektrón možno považovať nielen za časticu, ale aj za žiarenie s vlnovou dĺžkou v rozsahu röntgenových lúčov. A keďže elektróny na rozdiel od svetla aj majú elektrické náboje, ich lúče môžu byť zaostrené pomocou magnetických šošoviek. Na základe týchto predstáv sa v roku 1931 začal vývoj elektrónový mikroskop, umožňujúce získať obraz predmetov s až miliónnásobným nárastom (obr. 95, B). V budúcnosti sa technika vytvárania mikroskopov neustále zdokonaľovala a teraz moderné mikroskopy umožňujú vidieť aj jednotlivé atómy.

Štúdium objektov nachádzajúcich sa vo veľkých vzdialenostiach od Zeme a patriacich do mega sveta sa začalo vynálezom ďalekohľad(Obr. 97). Pred ďalekohľadom bol ďalekohľad alebo, ako sa tomu hovorilo, ďalekohľad, ktorý sa používal od začiatku 17. storočia. Rozšíril sa však až vo chvíli, keď sa dostal do rúk Galilea. Toto zariadenie vylepšil a prvýkrát v roku 1609 uhádol nasmerovať túto fajku k oblohe, čím ju premenil na ďalekohľad. Hoci bol Galileov prístroj dosť primitívny, vedcovi sa za pár rokov podarilo zvýšiť jeho zväčšovaciu schopnosť z troch na tridsaťdvakrát, čo mu umožnilo urobiť množstvo dôležitých objavov. Viac podrobností o následných vylepšeniach ďalekohľadu a výskume uskutočnenom s ich pomocou bude diskutované v nasledujúcej kapitole. A teraz budeme pokračovať v oboznamovaní sa so štruktúrou mikrosveta.

História a vynález mikroskopu je spôsobený tým, že už od staroveku chceli ľudia vidieť oveľa menšie predmety, než dovoľovali neozbrojení. ľudské oko. Hoci prvé použitie šošovky zostáva neznáme vzhľadom na vek času, predpokladá sa, že využitie efektu lomu svetla bolo použité pred viac ako 2000 rokmi. V 2. storočí pred Kristom Claudius Ptolemaios opísal vlastnosti svetla v kaluži vody a presne vypočítal lomovú konštantu vody.

Počas 1. storočia nášho letopočtu (rok 100) bolo vynájdené sklo a Rimania sa cez sklo pozerali a skúšali ho. Experimentovali s rôznymi tvarmi číreho skla a jeden z ich návrhov bol hrubší v strede a tenší na okrajoch. Zistili, že cez takéto sklo by sa objekt javil väčší.

Slovo „šošovica“ v skutočnosti pochádza z latinského slova „šošovica“, pomenovali ju preto, že svojím tvarom pripomína strukovinu šošovicu.

Rímsky filozof Seneca zároveň opisuje skutočné zväčšenie cez džbán s vodou „...písmená, malé a nezreteľné, vidno zväčšené a jasnejšie cez sklenenú nádobu naplnenú vodou.“ Ďalšie šošovky sa začali používať až koncom 13. storočia pred Kristom. Potom okolo roku 1600 sa zistilo, že optické prístroje možno vyrobiť pomocou šošoviek.

Prvé optické prístroje

Prvé jednoduché optické prístroje boli s lupami a typicky mali zväčšenie asi 6 x - 10 x. V roku 1590 dvaja holandskí vynálezcovia Hans Jansen a jeho syn Zachary pri ručnom brúsení šošoviek zistili, že kombinácia dvoch šošoviek umožňuje niekoľkonásobné zväčšenie obrazu predmetu.

Namontovali niekoľko šošoviek do tubusu a vyrobili veľmi dôležitý objav- Vynález mikroskopu.

Ich prvé prístroje boli novšie ako vedecký prístroj, keďže maximálne zväčšenie bolo až 9x. Prvý mikroskop vyrobený pre holandskú kráľovskú rodinu mal 3 výsuvné trubice, 50 cm dlhé a 5 cm v priemere. Zariadenie malo pri plnom nasadení zväčšenie 3x až 9x.

Leeuwenhoekov mikroskop

Ďalší holandský vedec Anthony van Leeuwenhoek (1632-1723), považovaný za jedného z priekopníkov mikroskopie, sa na konci 17. storočia stal prvým človekom, ktorý skutočne použil vynález mikroskopu v praxi.

Van Leeuwenhoek dosiahol väčší úspech ako jeho predchodcovia vyvinutím metódy výroby šošoviek brúsením a leštením. Dosiahol zväčšenie až 270x, vtedy najznámejšie. Toto zväčšenie umožňuje zobraziť objekty s veľkosťou jednej milióntiny metra.

Anthony Leeuwenhoek sa so svojím novým vynálezom mikroskopu viac zapojil do vedy. Mohol vidieť veci, ktoré nikto predtým nevidel. Najprv videl baktérie plávať v kvapke vody. Zaznamenal rastlinné a živočíšne tkanivá, spermie a krvinky, minerály, fosílie a ďalšie. Objavil aj háďatká a vírniky (mikroskopické živočíchy) a objavil baktérie pri pohľade na vzorky zubného povlaku z vlastných zubov.

Ľudia si začali uvedomovať, že zväčšenie môže odhaliť štruktúry, ktoré dovtedy nikto nevidel – s hypotézou, že všetko sa skladá z drobných, voľným okom neviditeľných komponentov, sa ešte nepočítalo.

Prácu Anthonyho Leeuwenhoeka ďalej rozvinul anglický vedec Robert Hooke, ktorý v roku 1665 publikoval výsledky mikroskopických štúdií „Mikrografia“. Robert Hooke opísal podrobný výskum v oblasti mikrobiológie.

Angličan Robert Hooke objavil mikroskopický míľnik a základnú jednotku všetkého života – bunku. V polovici 17. storočia Hooke videl štrukturálne bunky, keď študoval exemplár, ktorý mu pripomínal malé kláštorné miestnosti. Hookovi sa tiež pripisuje zásluha za to, že ako prvý použil konfiguráciu troch primárnych šošoviek, ktorá sa dnes používa po vynáleze mikroskopu.

V 18. a 19. storočí nedošlo k mnohým zmenám v konštrukcii základného mikroskopu. Šošovky boli vyvinuté s použitím čistejšieho skla a rôznych tvarov na riešenie problémov, ako je skreslenie farieb a slabé rozlíšenie obrazu. Koncom 19. storočia nemecký optický fyzik Ernst Abbe zistil, že šošovky potiahnuté olejom zabraňujú skresleniu svetla pri vysokom rozlíšení. Vynález mikroskopu pomohol veľkému ruskému vedcovi-encyklopedistovi Lomonosovovi v polovici 18. storočia uskutočniť jeho experimenty, ktorými pohol ruskou vedou.

Moderný vývoj mikroskopie

V roku 1931 začali nemeckí vedci pracovať na vynáleze elektrónového mikroskopu. Tento druh zariadenia sústreďuje elektróny na vzorku a vytvára obraz, ktorý je možné zachytiť elektronicky citlivým prvkom. Tento model umožňuje vedcom zobraziť veľmi jemné detaily s až miliónnásobným zväčšením. Jedinou nevýhodou je, že živé bunky nemožno pozorovať elektrónovým mikroskopom. Digitálne a iné nové technológie však vytvorili nový nástroj pre mikrobiológov.

Nemci Ernst Ruska a Dr. Max Knoll ako prví vytvorili "šošovku" magnetické pole a elektrický prúd. Do roku 1933 vedci zostrojili elektrónový mikroskop, ktorý prekonal limity zväčšenia vtedajšieho optického mikroskopu.

Ernst za svoju prácu dostal v roku 1986 Nobelovu cenu za fyziku. Elektrónový mikroskop môže dosiahnuť oveľa vyššie rozlíšenie, pretože vlnová dĺžka elektrónu je kratšia ako vlnová dĺžka viditeľného svetla, najmä keď je elektrón zrýchlený vo vákuu.

Svetlo a elektrónová mikroskopia postupuje do 20. storočia. Dnes používajú lupy na prezeranie vzoriek fluorescenčné štítky alebo polarizačné filtre. Modernejšie sa používajú na zachytávanie a analýzu obrázkov, ktoré ľudské oko nevidí.

Vynález mikroskopu v 16. storočí umožnil vytvárať už reflexné, fázové, kontrastné, konfokálne a dokonca aj ultrafialové zariadenia..

Moderné elektronické zariadenia môže poskytnúť obraz čo i len jedného atómu.

IN modernom svete Mikroskop sa považuje za nepostrádateľné optické zariadenie. Bez nej je ťažké si predstaviť také oblasti ľudskej činnosti, ako je biológia, medicína, chémia, vesmírny výskum, Genetické inžinierstvo.


Mikroskopy sa používajú na štúdium širokej škály objektov a umožňujú nám vidieť veľmi detailne štruktúry, ktoré sú voľným okom neviditeľné. Komu ľudstvo vďačí za vzhľad tohto užitočného zariadenia? Kto a kedy vynašiel mikroskop?

Kedy sa objavil prvý mikroskop?

História zariadenia má korene v dávnych dobách. Schopnosť zakrivených povrchov odrážať a lámať slnečné svetlo si všimol už v 3. storočí pred Kristom bádateľ Euclid. Vo svojich dielach vedec našiel vysvetlenie pre vizuálny nárast objektov, ale potom jeho objav nenašiel praktické uplatnenie.

Najviac skoré informácie o mikroskopoch siaha až do 18. storočia. V roku 1590 holandský remeselník Zachary Jansen umiestnil dve šošovky z okuliarov do jednej trubice a bol schopný vidieť predmety zväčšené 5 až 10 krát.


Neskôr slávny bádateľ Galileo Galilei vynašiel ďalekohľad a upozornil na zaujímavá vlastnosť: ak je značne posunutý, potom sa malé predmety môžu výrazne zväčšiť.

Kto postavil prvý model optického zariadenia?

Skutočný vedecký a technologický prelom vo vývoji mikroskopu nastal v 17. storočí. V roku 1619 holandský vynálezca Cornelius Drebbel vynašiel mikroskop s konvexnými šošovkami a na konci storočia ďalší Holanďan Christian Huygens predstavil svoj model, v ktorom sa dali nastavovať okuláre.

Pokročilejšie zariadenie vynašiel vynálezca Anthony Van Leeuwenhoek, ktorý vytvoril zariadenie s jednou veľkou šošovkou. Počas nasledujúceho storočia a pol tento produkt poskytoval najvyššiu kvalitu obrazu, takže Leeuwenhoek je často nazývaný vynálezcom mikroskopu.

Kto vynašiel prvý zložený mikroskop?

Existuje názor, že optické zariadenie nevynašiel Leeuwenhoek, ale Robert Hooke, ktorý v roku 1661 vylepšil Huygensov model pridaním ďalšej šošovky. Výsledný typ zariadenia sa stal jedným z najpopulárnejších vo vedeckej komunite a bol široko používaný až do polovice 18. storočia.


V budúcnosti veľa vynálezcov priložilo ruku k vývoju mikroskopu. V roku 1863 Henry Sorby vynašiel polarizačné zariadenie, ktoré mu umožnilo skúmať, a v 70. rokoch 19. storočia Ernst Abbe rozvinul teóriu mikroskopov a objavil bezrozmernú veličinu „Abbeho číslo“, ktorá prispela k výrobe pokročilejších optických zariadení.

Kto je vynálezcom elektrónového mikroskopu?

V roku 1931 si vedec Robert Rudenberg patentoval nové zariadenie, ktoré dokázalo zväčšovať objekty pomocou elektrónových lúčov. Prístroj sa nazýval elektrónový mikroskop a našiel široké uplatnenie v mnohých vedách vďaka vysokému rozlíšeniu, tisíckrát väčšiemu ako konvenčná optika.

O rok neskôr vytvoril Ernst Ruska prototyp moderného elektronického zariadenia, za ktorý bol ocenený nobelová cena. Už koncom 30. rokov 20. storočia sa jeho vynález začal široko využívať vo vedeckom výskume. V rovnakom čase začal Siemens vyrábať elektrónové mikroskopy pre komerčné využitie.

Kto je autorom nanoskopu?

Doposiaľ najinovatívnejším typom optického mikroskopu je nanoskop, ktorý v roku 2006 vyvinula skupina vedcov pod vedením nemeckého vynálezcu Stefana Hella.


Nové zariadenie umožňuje nielen prekonať bariéru Abbeho čísla, ale poskytuje aj možnosť pozorovať objekty s rozmermi 10 nanometrov a menej. Okrem toho zariadenie poskytuje vysokú kvalitu 3D obrázky objekty, ktoré boli predtým pre bežné mikroskopy nedostupné.

Čokoľvek poviete, mikroskop je jedným z najdôležitejších nástrojov vedcov, jednou z ich hlavných zbraní pri pochopení sveta okolo nás. Ako vznikol prvý mikroskop, aká je história mikroskopu od stredoveku až po súčasnosť, aká je stavba mikroskopu a pravidlá práce s ním, na všetky tieto otázky nájdete odpovede v našom článku. Tak poďme na to.

História mikroskopu

Prvé zväčšovacie šošovky, na základe ktorých vlastne funguje svetelný mikroskop, síce našli archeológovia pri vykopávkach starovekého Babylonu, napriek tomu sa prvé mikroskopy objavili už v stredoveku. Zaujímavé je, že medzi historikmi neexistuje zhoda v tom, kto ako prvý vynašiel mikroskop. Medzi kandidátmi na túto úctyhodnú úlohu sú takí slávni vedci a vynálezcovia ako Galileo Galilei, Christian Huygens, Robert Hooke a Anthony van Leeuwenhoek.

Za zmienku stojí aj taliansky lekár G. Frakostoro, ktorý už v roku 1538 ako prvý navrhol kombinovať niekoľko šošoviek, aby sa dosiahol väčší zväčšovací efekt. Toto ešte nebolo vytvorenie mikroskopu, ale stalo sa predchodcom jeho výskytu.

A v roku 1590 istý Hans Jasen, holandský majster okuliarov, povedal, že jeho syn Zakhary Yasen vynašiel prvý mikroskop, pre ľudí stredoveku bol takýto vynález ako malý zázrak. Množstvo historikov však pochybuje, či je Zachary Yasen skutočným vynálezcom mikroskopu. Faktom je, že v jeho biografii je veľa tmavé škvrny, vrátane škvŕn na jeho povesti, preto súčasníci obvinili Zachariáša z falšovania a krádeže duševného vlastníctva niekoho iného. Nech je to akokoľvek, ale nevieme, žiaľ, s istotou zistiť, či bol vynálezcom mikroskopu Zakhary Yasen alebo nie.

Ale povesť Galilea Galileiho je v tomto ohľade bezchybná. Túto osobu poznáme predovšetkým ako veľkého astronóma, vedca, prenasledovaného katolícky kostol za jeho presvedčenie, že Zem sa točí okolo a nie naopak. Medzi dôležité vynálezy Galilea patrí prvý ďalekohľad, pomocou ktorého vedec prenikal pohľadom do kozmických sfér. Ale rozsah jeho záujmov nebol obmedzený na hviezdy a planéty, pretože mikroskop je v podstate ten istý ďalekohľad, ale len naopak. A ak pomocou zväčšovacích šošoviek môžete pozorovať vzdialené planéty, tak prečo ich silu neobrátiť iným smerom – študovať, čo máme pod nosom. „Prečo nie,“ pomyslel si pravdepodobne Galileo a teraz, v roku 1609, už predstavil širokej verejnosti na Accademia dei Licei svoj prvý zložený mikroskop, ktorý pozostával z konvexných a konkávnych zväčšovacích šošoviek.

Vintage mikroskopy.

Neskôr, o 10 rokov neskôr, holandský vynálezca Cornelius Drebbel vylepšil Galileov mikroskop pridaním ďalšej konvexnej šošovky. Ale skutočnú revolúciu vo vývoji mikroskopov urobil Christian Huygens, holandský fyzik, mechanik a astronóm. Ako prvý teda vytvoril mikroskop s dvojšošovkovým systémom okulárov, ktoré boli regulované achromaticky. Stojí za zmienku, že okuláre Huygens sa používajú dodnes.

Slávny anglický vynálezca a vedec Robert Hooke sa ale navždy zapísal do dejín vedy nielen ako tvorca vlastného originálneho mikroskopu, ale aj ako človek, ktorý s jeho pomocou urobil veľký vedecký objav. Bol to on, kto prvýkrát videl organickú bunku cez mikroskop a navrhol, že všetky živé organizmy pozostávajú z buniek, týchto najmenších jednotiek živej hmoty. Robert Hooke publikoval výsledky svojich pozorovaní vo svojej zásadnej práci – Mikrografia.

Táto kniha, ktorú v roku 1665 vydala Kráľovská spoločnosť v Londýne, sa okamžite stala vedeckým bestsellerom tých čias a vyvolala veľký úspech vo vedeckej komunite. Niet sa čomu čudovať, pretože obsahoval rytiny zobrazujúce zväčšené pod mikroskopom, vši, muchy, rastlinné bunky. V podstate táto práca bola úžasný popis schopnosti mikroskopu.

Zaujímavý fakt: Robert Hooke prijal výraz „bunka“, pretože rastlinné bunky ohraničené stenami mu pripomínali kláštorné bunky.

Takto vyzeral mikroskop Roberta Hooka, snímka z Micrographia.

A posledným vynikajúcim vedcom, ktorý prispel k vývoju mikroskopov, bol Holanďan Anthony van Leeuwenhoek. Leeuwenhoek, inšpirovaný mikrografiou Roberta Hooka, vytvoril svoj vlastný mikroskop. Leeuwenhoekov mikroskop, hoci mal len jednu šošovku, bol mimoriadne výkonný, takže úroveň detailov a zväčšenia jeho mikroskopu boli v tej dobe najlepšie. Pozorovaním voľne žijúcich živočíchov pomocou mikroskopu Leeuwenhoek urobil mnohé dôležité vedecké objavy v biológii: ako prvý videl erytrocyty, opísal baktérie, kvasinky, načrtol spermie a štruktúru očí hmyzu, objavil a opísal mnohé z ich foriem. Diela Leeuwenhoeka dali obrovský impulz rozvoju biológie a pomohli pritiahnuť pozornosť biológov k mikroskopu a urobili z neho neoddeliteľnú súčasť biologický výskum, dokonca dodnes. Taký vo všeobecnosti história objavu mikroskopu.

Typy mikroskopov

Ďalej s rozvojom vedy a techniky sa začali objavovať stále vyspelejšie svetelné mikroskopy, prvý svetelný mikroskop, pracujúci na báze zväčšovacích šošoviek, bol nahradený elektronickým mikroskopom a potom laserový mikroskop, röntgenový mikroskop, poskytujúci mnohonásobne lepší zväčšovací efekt a detail. Ako fungujú tieto mikroskopy? Viac o tom neskôr.

Elektrónový mikroskop

História vývoja elektrónového mikroskopu sa začala písať v roku 1931, kedy istý R. Rudenberg získal patent na prvý transmisný elektrónový mikroskop. Potom sa v 40. rokoch minulého storočia objavili rastrovacie elektrónové mikroskopy, ktoré dosiahli svoju technickú dokonalosť už v 60. rokoch minulého storočia. Vytvorili obraz objektu v dôsledku postupného pohybu elektrónovej sondy malého prierezu po objekte.

Ako funguje elektrónový mikroskop? Jeho práca je založená na usmernenom lúči elektrónov, zrýchlených v elektrickom poli a zobrazení obrazu na špeciálnych magnetických šošovkách, pričom tento elektrónový lúč je oveľa menší ako vlnová dĺžka viditeľného svetla. To všetko umožňuje zvýšiť výkon elektrónového mikroskopu a jeho rozlíšenie 1000-10 000 krát v porovnaní s tradičným svetelným mikroskopom. Toto je hlavná výhoda elektrónového mikroskopu.

Takto vyzerá moderný elektrónový mikroskop.

laserový mikroskop

Laserový mikroskop je vylepšenou verziou elektrónového mikroskopu, jeho činnosť je založená na laserovom lúči, ktorý umožňuje pohľadu vedca pozorovať živé tkanivá v ešte väčšej hĺbke.

Röntgenový mikroskop

Röntgenové mikroskopy sa používajú na štúdium veľmi malých objektov s rozmermi porovnateľnými s rozmermi röntgenovej vlny. Ich práca je založená na elektromagnetickom žiarení s vlnovou dĺžkou 0,01 až 1 nanometer.

Mikroskopické zariadenie

Konštrukcia mikroskopu závisí od jeho typu, samozrejme, elektrónový mikroskop sa bude svojím zariadením líšiť od svetelného optického mikroskopu alebo od röntgenového mikroskopu. V našom článku sa budeme zaoberať štruktúrou bežného moderného optického mikroskopu, ktorý je najpopulárnejší medzi amatérmi aj profesionálmi, pretože sa dá použiť na riešenie mnohých jednoduchých výskumných problémov.

Takže v prvom rade je možné v mikroskope rozlíšiť optické a mechanické časti. Optická časť obsahuje:

• Okulár je tá časť mikroskopu, ktorá je priamo spojená s očami pozorovateľa. V úplne prvých mikroskopoch pozostával z jednej šošovky, konštrukcia okuláru v moderných mikroskopoch je samozrejme o niečo komplikovanejšia.
• Šošovka je prakticky najdôležitejšou súčasťou mikroskopu, pretože je to šošovka, ktorá poskytuje hlavné zväčšenie.
• Iluminátor - zodpovedný za tok svetla na skúmanom objekte.
• Clona - reguluje silu svetelného toku vstupujúceho do skúmaného objektu.

Mechanická časť mikroskopu pozostáva z takých dôležitých častí, ako sú:

• Tubus je tubus, ktorý obsahuje okulár. Tubus musí byť pevný a nedeformovať sa, inak utrpia optické vlastnosti mikroskopu.
• Základňa, zaisťuje stabilitu mikroskopu počas prevádzky. Práve na ňom je pripevnená tubus, držiak kondenzora, zaostrovacie gombíky a ďalšie časti mikroskopu.
• Vežička - používa sa na rýchlu výmenu šošoviek, nie je dostupná v lacných modeloch mikroskopov.
• Tabuľka objektov je miesto, na ktoré je umiestnený skúmaný predmet alebo predmety.

A tu obrázok ukazuje viac podrobná štruktúra mikroskop.

Pravidlá pre prácu s mikroskopom

• Je potrebné pracovať s mikroskopom v sede;
• Pred použitím je potrebné mikroskop skontrolovať a oprášiť mäkkou handričkou;
• Nastavte mikroskop pred seba trochu doľava;
• Stojí za to začať pracovať s malým nárastom;
• Nastavte osvetlenie v zornom poli mikroskopu pomocou elektrického iluminátora alebo zrkadla. Pri pohľade do okuláru jedným okom a pomocou zrkadla s konkávnou stranou nasmerujte svetlo z okienka do šošovky a potom osvetlite zorné pole čo najrovnomernejšie a čo najviac. Ak je mikroskop vybavený iluminátorom, potom pripojte mikroskop k zdroju energie, zapnite lampu a nastavte požadovaný jas spaľovania;
• Mikroprípravok umiestnite na stolík tak, aby sa skúmaný objekt nachádzal pod šošovkou. Pri pohľade zboku sklopte šošovku makroskrutkou, kým vzdialenosť medzi spodnou šošovkou objektívu a mikropreparáciou nebude 4-5 mm;
• Ručným pohybom prípravku nájdite správne miesto, umiestnite ho do stredu zorného poľa mikroskopu;
• Na štúdium objektu veľké zväčšenie, musíte najprv umiestniť vybranú oblasť do stredu zorného poľa mikroskopu pri malom zväčšení. Potom zmeňte šošovku na 40 x otočením revolvera tak, aby bol v pracovnej polohe. Na dosiahnutie dobrého obrazu objektu použite mikrometrovú skrutku. Na krabičke mikrometrového mechanizmu sú dve čiarky a na mikrometrovej skrutke je bodka, ktorá musí byť vždy medzi čiarkami. Ak prekročí ich limity, musí sa vrátiť do svojej normálnej polohy. Ak sa toto pravidlo nedodrží, mikrometrická skrutka môže prestať fungovať;
• Po ukončení práce s veľkým zväčšením nastavte malé zväčšenie, zdvihnite šošovku, vyberte prípravok z pracovného stola, utrite všetky časti mikroskopu čistou handričkou, prikryte plastovým vreckom a vložte do skrinky.