กล้องจุลทรรศน์เป็นอุปกรณ์เกี่ยวกับแสงที่ช่วยให้คุณได้รับภาพขยายของวัตถุขนาดเล็กหรือรายละเอียดที่ไม่สามารถมองเห็นได้ด้วยตาเปล่า

จริงๆ แล้ว คำว่า "กล้องจุลทรรศน์" แปลว่า "สังเกตสิ่งเล็กๆ น้อยๆ" (จากภาษากรีก "เล็ก" และ "ฉันมอง")

ดวงตาของมนุษย์ก็เหมือนกับระบบการมองเห็นอื่นๆ ที่มีความโดดเด่นด้วยความละเอียดบางอย่าง นี่คือระยะห่างที่เล็กที่สุดระหว่างจุดสองจุดหรือเส้นเมื่อยังไม่ผสานกัน แต่จะรับรู้แยกจากกัน ด้วยการมองเห็นปกติที่ระยะ 250 มม. ความละเอียด 0.176 มม. ดังนั้นดวงตาของเราไม่สามารถแยกแยะวัตถุทั้งหมดที่มีขนาดน้อยกว่าค่านี้ได้อีกต่อไป เราไม่สามารถมองเห็นเซลล์พืชและสัตว์ จุลินทรีย์ต่างๆ ฯลฯ แต่สามารถทำได้โดยใช้เครื่องมือวัดแสงแบบพิเศษ เช่น กล้องจุลทรรศน์

กล้องจุลทรรศน์ทำงานอย่างไร?

กล้องจุลทรรศน์แบบคลาสสิกประกอบด้วยสามส่วนหลัก: แสง แสง และกลไก ชิ้นส่วนออพติคอลประกอบด้วยเลนส์ใกล้ตาและเลนส์ ส่วนไฟส่องสว่างประกอบด้วยแหล่งกำเนิดแสง คอนเดนเซอร์ และไดอะแฟรม ชิ้นส่วนกลไกมักจะประกอบด้วยองค์ประกอบอื่นๆ ทั้งหมด เช่น ขาตั้งกล้อง อุปกรณ์หมุนได้ เวที ระบบโฟกัส และอื่นๆ อีกมากมาย ทั้งหมดนี้ทำให้เราสามารถทำการวิจัยเกี่ยวกับโลกใบเล็กๆ ได้

“ไดอะแฟรมกล้องจุลทรรศน์” คืออะไร: มาพูดถึงระบบไฟส่องสว่างกันดีกว่า

สำหรับการสังเกตโลกใบเล็ก แสงสว่างที่ดีมีความสำคัญพอๆ กับคุณภาพของเลนส์ของกล้องจุลทรรศน์ ไฟ LED, หลอดฮาโลเจน, กระจก - สามารถใช้เป็นกล้องจุลทรรศน์ได้ แหล่งที่มาที่แตกต่างกันแสงสว่าง แต่ละคนมีข้อดีและข้อเสียของตัวเอง ไฟแบ็คไลท์สามารถเป็นด้านบน ด้านล่าง หรือรวมกันได้ ตำแหน่งของมันจะส่งผลต่อตัวอย่างที่สามารถศึกษาด้วยกล้องจุลทรรศน์ได้โดยใช้กล้องจุลทรรศน์ (โปร่งใส โปร่งแสง หรือทึบแสง)

ภายใต้ขั้นตอนการวางตัวอย่างเพื่อการวิจัยจะมีไดอะแฟรมกล้องจุลทรรศน์ อาจเป็นดิสก์หรือม่านตา ไดอะแฟรมได้รับการออกแบบมาเพื่อปรับความเข้มของการส่องสว่าง โดยสามารถใช้เพื่อปรับความหนาของลำแสงที่มาจากตัวส่องสว่างได้ ดิสก์ไดอะแฟรมเป็นแผ่นเล็กๆ ที่มีรูที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางต่างกัน มักจะติดตั้งบนกล้องจุลทรรศน์สมัครเล่น ไดอะแฟรมม่านตาประกอบด้วยใบมีดหลายใบ ซึ่งคุณสามารถเปลี่ยนเส้นผ่านศูนย์กลางของรูส่งแสงได้อย่างราบรื่น เป็นเรื่องปกติในกล้องจุลทรรศน์ระดับมืออาชีพ

ส่วนออพติคอล: เลนส์ใกล้ตาและเลนส์

เลนส์และเลนส์ใกล้ตาเป็นอะไหล่ยอดนิยมสำหรับกล้องจุลทรรศน์ แม้ว่ากล้องจุลทรรศน์บางรุ่นจะไม่รองรับการเปลี่ยนอุปกรณ์เสริมเหล่านี้ก็ตาม ระบบออพติคัลมีหน้าที่สร้างภาพที่ขยายใหญ่ขึ้น ยิ่งดีและสมบูรณ์แบบมากขึ้นเท่าไร ภาพก็จะยิ่งชัดเจนและมีรายละเอียดมากขึ้นเท่านั้น แต่ ระดับสูงสุดเลนส์คุณภาพเป็นสิ่งจำเป็นในกล้องจุลทรรศน์ระดับมืออาชีพเท่านั้น สำหรับการวิจัยสมัครเล่น เลนส์แก้วมาตรฐานก็เพียงพอแล้ว โดยให้กำลังขยายสูงถึง 500-1,000 เท่า แต่เราขอแนะนำให้หลีกเลี่ยงเลนส์พลาสติก - คุณภาพของภาพในกล้องจุลทรรศน์ดังกล่าวมักจะน่าผิดหวัง

องค์ประกอบทางกล

กล้องจุลทรรศน์ทุกชนิดมีองค์ประกอบที่ช่วยให้ผู้วิจัยสามารถควบคุมโฟกัส ปรับตำแหน่งของตัวอย่างที่กำลังศึกษา และปรับระยะการทำงานของอุปกรณ์ออพติคัลได้ ทั้งหมดนี้เป็นส่วนหนึ่งของกลไกของกล้องจุลทรรศน์ ได้แก่ กลไกการโฟกัสแบบโคแอกเชียล ตัวขับยาและตัวจับยา ปุ่มปรับความคมชัด ระยะ และอื่นๆ อีกมากมาย

ประวัติความเป็นมาของการสร้างกล้องจุลทรรศน์

ยังไม่ทราบแน่ชัดว่ากล้องจุลทรรศน์ตัวแรกปรากฏขึ้นเมื่อใด อุปกรณ์ขยายที่ง่ายที่สุด - เลนส์สายตาสองเหลี่ยมถูกพบระหว่างการขุดค้นในดินแดนบาบิโลนโบราณ

เชื่อกันว่ากล้องจุลทรรศน์ตัวแรกถูกสร้างขึ้นในปี 1590 โดย Hans Jansen ช่างแว่นตาชาวดัตช์และ Zachary Jansen ลูกชายของเขา เนื่องจากเลนส์ในสมัยนั้นขัดด้วยมือ จึงมีตำหนิต่างๆ มากมาย เช่น รอยขีดข่วน ความไม่สม่ำเสมอ มองหาข้อบกพร่องของเลนส์โดยใช้เลนส์อื่น - แว่นขยาย ปรากฎว่าหากคุณมองวัตถุโดยใช้เลนส์สองตัว วัตถุนั้นจะถูกขยายหลายครั้ง ด้วยการติดตั้งเลนส์นูน 2 ตัวไว้ในหลอดเดียว Zachary Jansen จึงได้รับอุปกรณ์ที่มีลักษณะคล้ายกล้องส่องทางไกล ที่ปลายด้านหนึ่งของท่อนี้มีเลนส์ที่ทำหน้าที่เป็นเลนส์ใกล้วัตถุ และอีกด้านหนึ่งมีเลนส์ใกล้ตา แต่แตกต่างจากกล้องโทรทรรศน์ อุปกรณ์ของแจนเซนไม่ได้นำวัตถุเข้ามาใกล้ แต่ขยายให้ใหญ่ขึ้น

ในปี 1609 กาลิเลโอ กาลิเลอี นักวิทยาศาสตร์ชาวอิตาลีได้พัฒนากล้องจุลทรรศน์แบบผสมที่มีเลนส์นูนและเลนส์เว้า เขาเรียกมันว่า "occhiolino" - ตาเล็ก

10 ปีต่อมาในปี 1619 นักประดิษฐ์ชาวดัตช์ Cornelius Jacobson Drebbel ได้ออกแบบกล้องจุลทรรศน์แบบประกอบที่มีเลนส์นูนสองตัว

ไม่กี่คนที่รู้ว่ากล้องจุลทรรศน์ได้รับชื่อเฉพาะในปี 1625 คำว่า "กล้องจุลทรรศน์" ถูกเสนอโดยเพื่อนของกาลิเลโอ กาลิเลอิ แพทย์ชาวเยอรมันและนักพฤกษศาสตร์ จิโอวานนี เฟเบอร์

กล้องจุลทรรศน์ทั้งหมดที่สร้างขึ้นในเวลานั้นค่อนข้างดึกดำบรรพ์ ดังนั้นกล้องจุลทรรศน์ของกาลิเลโอจึงสามารถขยายได้เพียง 9 เท่าเท่านั้น มีการปรับปรุงให้ดีขึ้น ระบบออปติคัลกาลิเลโอนักวิทยาศาสตร์ชาวอังกฤษ Robert Hooke ในปี 1665 ได้สร้างกล้องจุลทรรศน์ของตัวเองซึ่งมีกำลังขยาย 30 เท่าอยู่แล้ว

ในปี ค.ศ. 1674 นักธรรมชาติวิทยาชาวดัตช์ แอนโทนี ฟาน ลีเวนฮุก ได้สร้างกล้องจุลทรรศน์อย่างง่ายที่ใช้เลนส์เพียงตัวเดียว ต้องบอกว่าการสร้างเลนส์ถือเป็นงานอดิเรกอย่างหนึ่งของนักวิทยาศาสตร์ และด้วยทักษะระดับสูงในการเจียระไน เลนส์ทั้งหมดที่เขาทำจึงมีคุณภาพสูงมาก ลีเวนฮุกเรียกพวกมันว่า "กล้องจุลทรรศน์" พวกมันมีขนาดเล็กประมาณเล็บมือ แต่สามารถขยายได้ 100 หรือ 300 เท่า

กล้องจุลทรรศน์ของลีเวนฮุกเป็นแผ่นโลหะที่มีเลนส์อยู่ตรงกลาง ผู้สังเกตการณ์มองผ่านตัวอย่างที่ติดอยู่อีกด้านหนึ่ง แม้ว่าการทำงานกับกล้องจุลทรรศน์ดังกล่าวจะไม่สะดวกนัก แต่ลีเวนฮุกก็สามารถค้นพบที่สำคัญได้โดยใช้กล้องจุลทรรศน์ของเขา

ในเวลานั้นไม่ค่อยมีใครรู้เกี่ยวกับโครงสร้างของอวัยวะของมนุษย์ ด้วยความช่วยเหลือจากเลนส์ของเขา ลีเวนฮุกค้นพบว่าเลือดประกอบด้วยอนุภาคเล็กๆ มากมาย เช่น เซลล์เม็ดเลือดแดง และ กล้ามเนื้อ- จากเส้นใยที่ดีที่สุด ในการแก้ปัญหาเขาเห็นสิ่งมีชีวิตที่เล็กที่สุด รูปร่างที่แตกต่างกันซึ่งเคลื่อนตัวชนกันและกระจัดกระจาย ตอนนี้เรารู้แล้วว่าสิ่งเหล่านี้คือแบคทีเรีย: cocci, bacilli ฯลฯ แต่ก่อน Leeuwenhoek เรื่องนี้ไม่มีใครรู้

โดยรวมแล้ว นักวิทยาศาสตร์ได้สร้างกล้องจุลทรรศน์ขึ้นมามากกว่า 25 ตัว 9 คนรอดชีวิตมาได้จนถึงทุกวันนี้ สามารถขยายภาพได้ 275 เท่า

กล้องจุลทรรศน์ของลีเวนฮุกเป็นกล้องจุลทรรศน์ตัวแรกที่ถูกนำไปยังรัสเซียตามคำสั่งของปีเตอร์ที่ 1

กล้องจุลทรรศน์ได้รับการปรับปรุงทีละน้อยและได้รูปแบบที่ใกล้เคียงกับสมัยใหม่ นักวิทยาศาสตร์ชาวรัสเซียก็มีส่วนช่วยอย่างมากในกระบวนการนี้ ในตอนต้นของศตวรรษที่ 18 ในเซนต์ปีเตอร์สเบิร์ก การออกแบบกล้องจุลทรรศน์ที่ได้รับการปรับปรุงได้ถูกสร้างขึ้นในการประชุมเชิงปฏิบัติการของ Academy of Sciences นักประดิษฐ์ชาวรัสเซีย I.P. Kulibin สร้างกล้องจุลทรรศน์ตัวแรกของเขาโดยไม่รู้ว่ามันทำในต่างประเทศได้อย่างไร เขาสร้างการผลิตแก้วสำหรับเลนส์และคิดค้นอุปกรณ์สำหรับการบดเลนส์

มิคาอิล วาซิลิเยวิช โลโมโนซอฟ นักวิทยาศาสตร์ผู้ยิ่งใหญ่ชาวรัสเซีย เป็นนักวิทยาศาสตร์ชาวรัสเซียคนแรกที่ใช้กล้องจุลทรรศน์ในตัวเขา การวิจัยทางวิทยาศาสตร์.

อาจไม่มีคำตอบที่ชัดเจนสำหรับคำถามที่ว่า “ใครเป็นผู้คิดค้นกล้องจุลทรรศน์” นักวิทยาศาสตร์และนักประดิษฐ์ที่เก่งที่สุดในยุคต่างๆ มีส่วนในการพัฒนากล้องจุลทรรศน์

เพื่อที่จะเข้าใจสิ่งที่เกิดขึ้นในโลกขนาดจิ๋วและโลกขนาดใหญ่ จำเป็นต้องมีอุปกรณ์ที่ซับซ้อน ขั้นตอนแรกในการทำความเข้าใจโลกเหล่านี้คือการประดิษฐ์กล้องจุลทรรศน์และกล้องโทรทรรศน์ตามลำดับ

ย้อนกลับไปในยุคกลางเป็นที่ทราบกันดีว่าด้วยความช่วยเหลือของกระจกโค้งทำให้สามารถเปลี่ยนการรับรู้ทางสายตาได้ พระภิกษุชาวอังกฤษเป็นผู้สนับสนุนการใช้แว่นขยายและเลนส์ โรเจอร์ เบคอนซึ่งมีชีวิตอยู่ในศตวรรษที่ 13 ในช่วงเวลาเดียวกัน ผู้คนเริ่มใช้แว่นตาเพื่อแก้ไขข้อบกพร่องในการมองเห็น อย่างไรก็ตาม อุปกรณ์เกี่ยวกับการมองเห็นแบบดั้งเดิมเหล่านี้ไม่ได้ทำให้สามารถมองเห็นสิ่งใหม่ๆ ได้ เมื่อเทียบกับสิ่งที่บุคคลที่มีการมองเห็นปกติสามารถมองเห็นได้ ความพยายามที่จะเพิ่มประสิทธิภาพการขยายของเลนส์นำไปสู่การประดิษฐ์กล้องจุลทรรศน์แบบผสมที่เรียกว่าอุปกรณ์ที่ประกอบด้วยเลนส์สองตัว (เลนส์และเลนส์ใกล้ตา) ซึ่งผ่านไปอย่างต่อเนื่องซึ่งแสงจะสร้างภาพที่ขยายใหญ่ขึ้นของวัตถุที่เป็นปัญหาบนเมมเบรนที่ละเอียดอ่อน ของดวงตา สิ่งนี้เกิดขึ้นเมื่อปลายศตวรรษที่ 16 หรือต้นศตวรรษที่ 17 แต่ใครเป็นผู้ประดิษฐ์กล้องจุลทรรศน์ชนิดนี้คนแรกไม่ทราบแน่ชัด ไม่ว่าในกรณีใด ในปี 1609 กาลิเลโอได้สาธิตให้ชุมชนวิทยาศาสตร์เห็นอุปกรณ์ที่เขาออกแบบเป็นครั้งแรก ซึ่งเขาเรียกว่า "ออคคิโอลิโน" ซึ่งแปลว่า "ตาเล็ก" นี่อาจเป็นกล้องจุลทรรศน์ตัวแรก แม้ว่าต่อมาจะมีคู่แข่งรายอื่นในการประดิษฐ์นี้ก็ตาม คำว่า "กล้องจุลทรรศน์" นั้นประดิษฐ์ขึ้นโดยจิโอวานนี เฟเบอร์ เพื่อนของกาลิเลโอ โดยการเปรียบเทียบกับกล้องโทรทรรศน์ที่มีอยู่แล้วในขณะนั้น

อย่างไรก็ตาม กล้องจุลทรรศน์ตัวแรกไม่อนุญาตให้ได้ภาพที่ชัดเจนเนื่องจากการขัดเงากระจกที่ไม่สมบูรณ์ อย่างไรก็ตามเรื่องนี้ โรเบิร์ต ฮุคในปี ค.ศ. 1664 เขาได้ตรวจดูส่วนหนึ่งของไม้ก๊อก และค้นพบเซลล์เหล่านั้น การปฏิวัติการพัฒนาอย่างแท้จริง การศึกษาด้วยกล้องจุลทรรศน์ผลิตในปี 1674 โดยชาวดัตช์ แอนโทนี่ ฟาน เลเวนฮุก(รูปที่ 95, ก).

ข้าว. 95. กล้องจุลทรรศน์: ก – กล้องจุลทรรศน์ของลีเวนฮุกนั้นเรียบง่ายมาก และเป็นแผ่นที่มีเลนส์อยู่ตรงกลาง B – กล้องจุลทรรศน์แบบใช้แสงสมัยใหม่ B – กล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอน

ขณะทำงานเป็นยามอยู่ที่ศาลาว่าการประจำท้องที่ ขณะปฏิบัติหน้าที่ได้ฝึกฝนเลนส์เจียรแล้วไม่นานก็บรรลุถึงความสมบูรณ์เช่นนั้น เพียงแต่ดูหยดน้ำผ่านเลนส์ก็มองเห็นพื้นในแสงที่เหมาะสมแล้ว ก็มองเห็นได้อย่างแน่นอน โลกใหม่- มันเป็นโลกของสิ่งมีชีวิตที่ไม่มีใครรู้จักมาจนบัดนี้ ซึ่งลีเวนฮุกเรียกว่า “สัตว์เล็กๆ” สำหรับการค้นพบนี้ เขาได้รับเลือกให้เป็นสมาชิกที่สอดคล้องกันของ Royal Society of London แม้ว่าเขาจะไม่มีความเข้าใจในวิทยาศาสตร์ใดๆ เลยก็ตาม

ต่อมา เทคนิคการบดเลนส์ที่ได้รับการปรับปรุงให้ดีขึ้นทำให้สามารถเพิ่มขึ้นได้ ปณิธาน กล้องจุลทรรศน์แบบผสม (รูปที่ 95, B) คำนี้หมายถึงความสามารถของกล้องจุลทรรศน์ในการสร้างภาพจุดสองจุดบนวัตถุที่ชัดเจนและแยกจากกัน พูดง่ายๆ ก็คือมันเป็นขนาดที่เล็กที่สุดของวัตถุที่สามารถมองเห็นได้ด้วยกล้องจุลทรรศน์ ทุกสิ่งที่เราเห็นโดยทั่วไปและโดยเฉพาะในกล้องจุลทรรศน์เป็นการสะท้อนของแสงจากวัตถุที่กำลังพิจารณา แต่เรารู้ว่าแสงนั้นเป็นคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าที่มีคุณสมบัติเช่นความถี่และความยาวคลื่น นอกจากนี้คลื่นดังกล่าวมีคุณสมบัติของการเลี้ยวเบนเช่นเดียวกับคลื่นอื่น ๆ นั่นคือความสามารถในการโค้งงอรอบวัตถุขนาดเล็ก เนื่องจากการเลี้ยวเบน จึงไม่สามารถแยกแยะวัตถุที่มีขนาดเล็กกว่าครึ่งหนึ่งของความยาวคลื่นของแสงสะท้อนภายใต้กล้องจุลทรรศน์ได้ โปรดจำไว้ว่าความยาวคลื่นของรังสีแม่เหล็กไฟฟ้าในส่วนที่มองเห็นได้ของสเปกตรัมนั้นอยู่ที่ประมาณ 400 ถึง 700 นาโนเมตร ซึ่งหมายความว่ากล้องจุลทรรศน์แบบใช้แสงแบบดั้งเดิมซึ่งใช้แสงที่มองเห็นเป็นแหล่งกำเนิดแสง สามารถช่วยให้เรามองเห็นวัตถุที่มีขนาดอย่างน้อยขนาดนี้ได้ (รูปที่ 96) ดังนั้นกำลังขยายสูงสุดที่สามารถทำได้ด้วยความช่วยเหลือต้องไม่เกิน 2,000

ในการเพิ่มความละเอียด จำเป็นต้องให้แสงสว่างแก่วัตถุนั้นด้วยรังสีที่มีความยาวคลื่นสั้นกว่าแสงที่ตามองเห็นได้

ข้าว. 96. ดวงตาของแมลงปอที่มองเห็นได้ด้วยตาเปล่า (A) และภายใต้กล้องจุลทรรศน์ (B)

ข้าว. 97. กล้องโทรทรรศน์กาลิเลโอ

รังสีนี้กลายเป็นอิเล็กตรอน ในตอนต้นของศตวรรษที่ 20 พบว่าอิเล็กตรอนไม่เพียงแต่ถือได้ว่าเป็นอนุภาคเท่านั้น แต่ยังถือเป็นรังสีด้วย โดยมีความยาวคลื่นอยู่ในช่วงรังสีเอกซ์ และเนื่องจากอิเล็กตรอนก็มีไม่เหมือนกับแสงเช่นกัน ค่าไฟฟ้ารังสีของพวกมันสามารถโฟกัสได้โดยใช้เลนส์แม่เหล็ก จากแนวคิดเหล่านี้ การพัฒนาจึงเริ่มขึ้นในปี พ.ศ. 2474 กล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอน, ช่วยให้คุณได้ภาพวัตถุที่มีกำลังขยายสูงสุดล้านเท่า (รูปที่ 95, B) ต่อจากนั้นเทคโนโลยีในการสร้างกล้องจุลทรรศน์ได้รับการปรับปรุงอย่างต่อเนื่อง และตอนนี้กล้องจุลทรรศน์สมัยใหม่ทำให้สามารถมองเห็นได้แม้แต่อะตอมเดี่ยวๆ

การศึกษาวัตถุที่อยู่ในระยะไกลจากโลกและเป็นของ megaworld เริ่มต้นด้วยการประดิษฐ์ กล้องโทรทรรศน์(รูปที่ 97) กล้องส่องทางไกลนำหน้าด้วยกล้องส่องทางไกลหรือที่เรียกกันว่ากล้องส่องเฉพาะจุด ซึ่งใช้งานมาตั้งแต่ต้นศตวรรษที่ 17 อย่างไรก็ตาม มันยังไม่แพร่หลายจนตกไปอยู่ในมือของกาลิเลโอ เขาได้ปรับปรุงอุปกรณ์นี้ และเป็นครั้งแรกในปี 1609 ที่เขาเดาได้ว่าจะส่งท่อนี้ขึ้นสู่ท้องฟ้า จึงเปลี่ยนมันให้เป็นกล้องโทรทรรศน์ แม้ว่าอุปกรณ์ของกาลิเลโอจะค่อนข้างดั้งเดิม แต่นักวิทยาศาสตร์ก็สามารถเพิ่มความสามารถในการขยายจากสามเป็นสามสิบสองครั้งในเวลาไม่กี่ปี ซึ่งทำให้เขาสามารถค้นพบที่สำคัญหลายอย่างได้ การปรับปรุงกล้องโทรทรรศน์ในภายหลังและการวิจัยที่ดำเนินการด้วยความช่วยเหลือจะมีการอภิปรายรายละเอียดเพิ่มเติมในบทต่อไป และตอนนี้เราจะมาทำความรู้จักกับโครงสร้างของไมโครเวิลด์ต่อไป

ประวัติความเป็นมาและการประดิษฐ์กล้องจุลทรรศน์นั้นเชื่อมโยงกับความจริงที่ว่าตั้งแต่สมัยโบราณมนุษย์ต้องการที่จะเห็นวัตถุที่มีขนาดเล็กกว่าด้วยตาเปล่ามาก ดวงตาของมนุษย์- แม้ว่าการใช้เลนส์ครั้งแรกจะยังไม่ทราบตามกาลเวลา แต่เชื่อกันว่าการใช้ผลของการหักเหของแสงนั้นถูกใช้เมื่อกว่า 2,000 ปีที่แล้ว ในศตวรรษที่ 2 ก่อนคริสต์ศักราช คลอดิอุส ปโตเลมีบรรยายคุณสมบัติของแสงในแอ่งน้ำและคำนวณค่าคงที่การหักเหของแสงของน้ำอย่างแม่นยำ

ในช่วงคริสต์ศตวรรษที่ 1 (ปี ค.ศ. 100) แก้วถูกประดิษฐ์ขึ้น และชาวโรมันมองผ่านกระจกและทดสอบมัน พวกเขาทดลองกับกระจกใสรูปทรงต่างๆ และหนึ่งในตัวอย่างของพวกเขาหนาขึ้นตรงกลางและบางลงที่ขอบ พวกเขาพบว่าวัตถุจะดูใหญ่ขึ้นเมื่อผ่านกระจกดังกล่าว

จริงๆ แล้วคำว่า "เลนส์" มาจากคำภาษาละตินที่แปลว่า "ถั่วเลนทิล" พวกเขาตั้งชื่อมันเพราะมันมีรูปร่างคล้ายกับถั่วเลนทิลของต้นถั่ว

ในเวลาเดียวกัน เซเนกา นักปรัชญาชาวโรมันบรรยายถึงการขยายขนาดที่เกิดขึ้นจริงผ่านเหยือกน้ำว่า "...ตัวอักษรที่เล็กและไม่ชัดเจน จะถูกขยายและชัดเจนยิ่งขึ้นผ่านเหยือกแก้วที่เต็มไปด้วยน้ำ" นอกจากนี้ ไม่ได้ใช้เลนส์จนกระทั่งปลายศตวรรษที่ 13 ก่อนคริสต์ศักราช จากนั้นประมาณปี 1600 ก็มีการค้นพบว่าอุปกรณ์เกี่ยวกับสายตาสามารถสร้างขึ้นได้โดยใช้เลนส์

เครื่องมือวัดแสงเครื่องแรก

อุปกรณ์ทางการมองเห็นแบบง่ายในยุคแรกๆ มีแว่นขยาย และโดยทั่วไปจะมีกำลังขยายประมาณ 6 x – 10 x ในปี 1590 นักประดิษฐ์ชาวดัตช์สองคน Hans Jansen และลูกชายของเขา Zachary ขณะบดเลนส์ด้วยมือ ค้นพบว่าการรวมกันของเลนส์ทั้งสองทำให้สามารถขยายภาพของวัตถุได้หลายครั้ง

พวกเขาติดตั้งเลนส์หลายตัวในท่อและทำให้มันดูดีมาก การค้นพบที่สำคัญ- การประดิษฐ์กล้องจุลทรรศน์.

อุปกรณ์แรกของพวกเขามีความแปลกใหม่มากกว่าเครื่องมือทางวิทยาศาสตร์ เนื่องจากกำลังขยายสูงสุดถึง 9 เท่า กล้องจุลทรรศน์ตัวแรกที่สร้างขึ้นสำหรับขุนนางชาวดัตช์มีท่อเลื่อน 3 หลอด ยาว 50 ซม. และเส้นผ่านศูนย์กลาง 5 ซม. อุปกรณ์ดังกล่าวมีกำลังขยาย 3x ถึง 9x เมื่อขยายจนสุด

กล้องจุลทรรศน์ของลีเวนฮุก

นักวิทยาศาสตร์ชาวดัตช์อีกคนคือ Antonie van Leeuwenhoek (1632-1723) ถือเป็นหนึ่งในผู้บุกเบิกด้านกล้องจุลทรรศน์ ในช่วงปลายศตวรรษที่ 17 เขากลายเป็นบุคคลแรกที่ใช้การประดิษฐ์กล้องจุลทรรศน์ในทางปฏิบัติ

Van Leeuwenhoek ประสบความสำเร็จมากกว่ารุ่นก่อนโดยการพัฒนาวิธีการผลิตเลนส์โดยการเจียรและขัดเงา มีกำลังขยายสูงสุดถึง 270 เท่า ซึ่งเป็นที่รู้จักดีที่สุดในขณะนั้น การขยายนี้ทำให้สามารถมองเห็นวัตถุที่มีขนาดเล็กถึงหนึ่งในล้านของเมตรได้

Antoni Leeuwenhoek เริ่มมีส่วนร่วมในวิทยาศาสตร์มากขึ้นด้วยการประดิษฐ์กล้องจุลทรรศน์ชิ้นใหม่ของเขา เขาสามารถมองเห็นสิ่งที่ไม่มีใครเคยเห็นมาก่อน นี่เป็นครั้งแรกที่เขาเห็นแบคทีเรียลอยอยู่ในหยดน้ำ เขาสังเกตเห็นเนื้อเยื่อพืชและสัตว์ เซลล์อสุจิและเซลล์เม็ดเลือด แร่ธาตุ ฟอสซิล และอื่นๆ นอกจากนี้เขายังค้นพบไส้เดือนฝอยและโรติเฟอร์ (สัตว์ขนาดเล็ก) และค้นพบแบคทีเรียโดยการดูตัวอย่างคราบจุลินทรีย์จากฟันของเขาเอง

ผู้คนเริ่มตระหนักว่าการขยายสามารถเผยให้เห็นโครงสร้างที่ไม่เคยเห็นมาก่อน สมมติฐานที่ว่าทุกสิ่งถูกสร้างขึ้นจากส่วนประกอบเล็กๆ ที่มองไม่เห็นด้วยตาเปล่านั้นยังไม่ได้รับการพิจารณา

ผลงานของ Anthony Leeuwenhoek ได้รับการพัฒนาเพิ่มเติมโดยนักวิทยาศาสตร์ชาวอังกฤษ Robert Hooke ผู้ตีพิมพ์ผลการศึกษาด้วยกล้องจุลทรรศน์ "Micrography" ในปี 1665 Robert Hooke อธิบายการวิจัยโดยละเอียดทางจุลชีววิทยา

ชาวอังกฤษ Robert Hooke ค้นพบเหตุการณ์สำคัญด้วยกล้องจุลทรรศน์และหน่วยพื้นฐานของทุกชีวิต - เซลล์ ในช่วงกลางศตวรรษที่ 17 ฮุคมองเห็นเซลล์โครงสร้างขณะศึกษาตัวอย่างชิ้นหนึ่งที่ทำให้เขานึกถึงห้องอารามเล็กๆ ฮุคยังได้รับการยกย่องว่าเป็นคนแรกที่ใช้โครงสร้างเลนส์สามหลัก ดังที่ใช้อยู่ในปัจจุบันหลังจากการประดิษฐ์กล้องจุลทรรศน์

ในช่วงศตวรรษที่ 18 และ 19 การออกแบบกล้องจุลทรรศน์พื้นฐานไม่มีการเปลี่ยนแปลงมากนัก เลนส์ได้รับการพัฒนาโดยใช้น้ำยาทำความสะอาดกระจกและ รูปทรงต่างๆเพื่อแก้ไขปัญหาต่างๆ เช่น การบิดเบือนของสีและความละเอียดของภาพไม่ดี ในช่วงปลายทศวรรษที่ 1800 นักฟิสิกส์เชิงแสงชาวเยอรมัน Ernst Abbe ค้นพบว่าเลนส์เคลือบน้ำมันป้องกันการบิดเบือนของแสงที่ความละเอียดสูง การประดิษฐ์กล้องจุลทรรศน์ช่วยให้โลโมโนซอฟ นักสารานุกรมผู้ยิ่งใหญ่ชาวรัสเซียทำการทดลองในช่วงกลางศตวรรษที่ 18 และพัฒนาวิทยาศาสตร์ของรัสเซียให้ก้าวหน้า

การพัฒนากล้องจุลทรรศน์สมัยใหม่

ในปี พ.ศ. 2474 นักวิทยาศาสตร์ชาวเยอรมันเริ่มทำงานในการประดิษฐ์กล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอน เครื่องมือประเภทนี้จะเน้นอิเล็กตรอนไปที่ตัวอย่างและสร้างภาพที่สามารถจับได้โดยองค์ประกอบการตรวจจับอิเล็กตรอน แบบจำลองนี้ช่วยให้นักวิทยาศาสตร์สามารถดูรายละเอียดที่ละเอียดมากด้วยการขยายสัญญาณได้สูงสุดถึงล้านเท่า ข้อเสียเปรียบเพียงอย่างเดียวคือไม่สามารถสังเกตเซลล์ของสิ่งมีชีวิตด้วยกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนได้ อย่างไรก็ตาม เทคโนโลยีดิจิทัลและเทคโนโลยีใหม่อื่น ๆ ได้สร้างเครื่องมือใหม่สำหรับนักจุลชีววิทยา

ชาวเยอรมัน Ernst Ruska และ Dr. Max Knoll ได้สร้าง "เลนส์" ขึ้นเป็นครั้งแรก สนามแม่เหล็กและกระแสไฟฟ้า ภายในปี 1933 นักวิทยาศาสตร์ได้สร้างกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนที่เกินขีดจำกัดการขยายของกล้องจุลทรรศน์แบบใช้แสงในขณะนั้น

Ernst ได้รับรางวัลโนเบลสาขาฟิสิกส์ในปี 1986 จากผลงานของเขา กล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนสามารถให้ความละเอียดสูงกว่ามากเนื่องจากความยาวคลื่นของอิเล็กตรอนสั้นกว่าแสงที่ตามองเห็น โดยเฉพาะอย่างยิ่งเมื่ออิเล็กตรอนถูกเร่งในสุญญากาศ

แสงและ กล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนก้าวไปข้างหน้าสู่ศตวรรษที่ 20 ปัจจุบัน เครื่องมือขยายใช้แท็กฟลูออเรสเซนต์หรือฟิลเตอร์โพลาไรซ์เพื่อดูตัวอย่าง สิ่งที่ทันสมัยกว่านั้นใช้ในการจับภาพและวิเคราะห์ภาพที่มองไม่เห็นด้วยตามนุษย์

การประดิษฐ์กล้องจุลทรรศน์ในศตวรรษที่ 16 ทำให้สามารถสร้างอุปกรณ์สะท้อนแสง เฟส คอนทราสต์ คอนโฟคอล และแม้กระทั่งรังสีอัลตราไวโอเลต.

ทันสมัย อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์สามารถให้ภาพของอะตอมได้แม้แต่อะตอมเดียว

ใน โลกสมัยใหม่กล้องจุลทรรศน์ถือเป็นอุปกรณ์เกี่ยวกับแสงที่ขาดไม่ได้ หากไม่มีมันก็ยากที่จะจินตนาการถึงกิจกรรมของมนุษย์ในด้านต่างๆ เช่น ชีววิทยา การแพทย์ เคมี การวิจัยอวกาศ พันธุวิศวกรรม.


กล้องจุลทรรศน์ใช้ในการศึกษาวัตถุต่างๆ มากมาย และช่วยให้โครงสร้างที่มองไม่เห็นด้วยตาเปล่าสามารถมองเห็นได้ละเอียดมาก มนุษยชาติเป็นหนี้ใครกับรูปลักษณ์ของอุปกรณ์ที่มีประโยชน์นี้? ใครเป็นผู้คิดค้นกล้องจุลทรรศน์และเมื่อใด

กล้องจุลทรรศน์ตัวแรกปรากฏขึ้นเมื่อใด

ประวัติความเป็นมาของอุปกรณ์ย้อนกลับไปในสมัยโบราณ ความสามารถของพื้นผิวโค้งในการสะท้อนและหักเหแสงแดดถูกสังเกตเห็นโดยนักสำรวจยุคลิดในศตวรรษที่ 3 ก่อนคริสต์ศักราช ในงานของเขา นักวิทยาศาสตร์พบคำอธิบายเกี่ยวกับการขยายภาพของวัตถุ แต่ไม่พบการค้นพบของเขา การประยุกต์ใช้จริง.

ที่สุด ข้อมูลเบื้องต้นเกี่ยวกับกล้องจุลทรรศน์มีอายุย้อนไปถึงศตวรรษที่ 18 ในปี 1590 แซคารี แจนเซน ปรมาจารย์ชาวดัตช์ได้วางเลนส์แว่นตาสองตัวไว้ในหลอดเดียว และสามารถมองเห็นวัตถุที่ขยายได้ตั้งแต่ 5 ถึง 10 เท่า


ต่อมานักสำรวจชื่อดัง กาลิเลโอ กาลิเลอี ได้คิดค้นกล้องโทรทรรศน์และดึงดูดความสนใจ คุณสมบัติที่น่าสนใจ: หากคุณดันมันออกจากกัน คุณสามารถขยายวัตถุขนาดเล็กได้อย่างมาก

ใครเป็นผู้สร้างอุปกรณ์ออพติคัลรุ่นแรก

ความก้าวหน้าทางวิทยาศาสตร์และทางเทคนิคที่แท้จริงในการพัฒนากล้องจุลทรรศน์เกิดขึ้นในศตวรรษที่ 17 ในปี 1619 นักประดิษฐ์ชาวดัตช์ Cornelius Drebbel ได้ประดิษฐ์กล้องจุลทรรศน์ที่มีเลนส์นูน และในช่วงปลายศตวรรษ ชาวดัตช์อีกคนชื่อ Christiaan Huygens ได้นำเสนอแบบจำลองของเขาที่สามารถปรับช่องมองภาพได้

อุปกรณ์ที่ล้ำหน้ากว่านี้ถูกประดิษฐ์ขึ้นโดยนักประดิษฐ์ Anthony Van Leeuwenhoek ผู้สร้างอุปกรณ์ที่มีเลนส์ขนาดใหญ่เพียงตัวเดียว ในช่วงศตวรรษครึ่งถัดมา ผลิตภัณฑ์นี้ให้คุณภาพของภาพสูงสุด ซึ่งเป็นเหตุผลว่าทำไม Leeuwenhoek จึงมักถูกเรียกว่าเป็นผู้ประดิษฐ์กล้องจุลทรรศน์

ใครเป็นผู้คิดค้นกล้องจุลทรรศน์แบบผสมตัวแรก?

มีความเห็นว่าอุปกรณ์เกี่ยวกับการมองเห็นไม่ได้ถูกประดิษฐ์ขึ้นโดยลีเวนฮุก แต่โดยโรเบิร์ต ฮุค ซึ่งในปี ค.ศ. 1661 ได้ปรับปรุงแบบจำลองของฮอยเกนส์โดยการเพิ่มเลนส์เพิ่มเติมเข้าไป อุปกรณ์ประเภทดังกล่าวได้กลายเป็นหนึ่งในอุปกรณ์ที่ได้รับความนิยมมากที่สุดในชุมชนวิทยาศาสตร์และมีการใช้อย่างแพร่หลายจนถึงกลางศตวรรษที่ 18


ต่อมานักประดิษฐ์จำนวนมากได้มีส่วนร่วมในการพัฒนากล้องจุลทรรศน์ ในปี 1863 Henry Sorby ได้ประดิษฐ์อุปกรณ์โพลาไรซ์ที่ทำให้สามารถศึกษาได้ และในปี 1870 Ernst Abbe ได้พัฒนาทฤษฎีของกล้องจุลทรรศน์และค้นพบค่าไร้มิติ “เลข Abbe” ซึ่งมีส่วนช่วยในการผลิตอุปกรณ์เกี่ยวกับการมองเห็นขั้นสูงมากขึ้น

ใครคือผู้ประดิษฐ์กล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอน?

ในปี 1931 นักวิทยาศาสตร์ Robert Rudenberg ได้จดสิทธิบัตรอุปกรณ์ใหม่ที่สามารถขยายวัตถุโดยใช้ลำอิเล็กตรอน อุปกรณ์นี้เรียกว่ากล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอน และพบการใช้งานอย่างกว้างขวางในวิทยาศาสตร์หลายประเภท เนื่องจากมีความละเอียดสูง ซึ่งมากกว่าเลนส์ทั่วไปหลายพันเท่า

หนึ่งปีต่อมา Ernst Ruska ได้สร้างต้นแบบของอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์สมัยใหม่ซึ่งเขาได้รับรางวัล รางวัลโนเบล- เมื่อปลายทศวรรษที่ 1930 สิ่งประดิษฐ์ของเขาเริ่มใช้กันอย่างแพร่หลายในการวิจัยทางวิทยาศาสตร์ ในเวลาเดียวกัน ซีเมนส์เริ่มผลิตกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนสำหรับใช้ในเชิงพาณิชย์

ใครคือผู้เขียนนาโนสโคป?

กล้องจุลทรรศน์แบบใช้แสงที่เป็นนวัตกรรมใหม่ที่สุดในปัจจุบันคือนาโนสโคป ซึ่งพัฒนาขึ้นในปี 2549 โดยกลุ่มนักวิทยาศาสตร์ที่นำโดยนักประดิษฐ์ชาวเยอรมัน Stefan Hell


อุปกรณ์ใหม่นี้ไม่เพียงแต่ช่วยให้เอาชนะอุปสรรคด้านจำนวน Abbe เท่านั้น แต่ยังให้ความสามารถในการสังเกตวัตถุที่มีขนาด 10 นาโนเมตรและเล็กกว่าอีกด้วย นอกจากนี้ตัวเครื่องยังให้คุณภาพสูงอีกด้วย ภาพ 3 มิติวัตถุที่ก่อนหน้านี้ไม่สามารถเข้าถึงได้ด้วยกล้องจุลทรรศน์ธรรมดา

ไม่ว่าคุณจะพูดอะไร กล้องจุลทรรศน์เป็นหนึ่งในเครื่องมือที่สำคัญที่สุดของนักวิทยาศาสตร์ ซึ่งเป็นหนึ่งในอาวุธหลักในการทำความเข้าใจโลกรอบตัวเรา กล้องจุลทรรศน์ตัวแรกปรากฏขึ้นอย่างไร ประวัติของกล้องจุลทรรศน์ตั้งแต่ยุคกลางจนถึงปัจจุบันคืออะไร โครงสร้างของกล้องจุลทรรศน์คืออะไรและกฎในการใช้งาน คุณจะพบคำตอบสำหรับคำถามเหล่านี้ทั้งหมดในบทความของเรา มาเริ่มกันเลย

ประวัติความเป็นมาของการสร้างกล้องจุลทรรศน์

แม้ว่านักโบราณคดีจะพบเลนส์ขยายตัวแรกซึ่งใช้กล้องจุลทรรศน์แบบใช้แสงใช้งานได้จริงในระหว่างการขุดค้นบาบิโลนโบราณ แต่กล้องจุลทรรศน์ตัวแรกก็ปรากฏในยุคกลาง ที่น่าสนใจคือไม่มีข้อตกลงระหว่างนักประวัติศาสตร์ว่าใครเป็นผู้คิดค้นกล้องจุลทรรศน์เป็นคนแรก ผู้ลงสมัครรับตำแหน่งอันทรงเกียรตินี้ ได้แก่ นักวิทยาศาสตร์และนักประดิษฐ์ชื่อดัง เช่น กาลิเลโอ กาลิเลอิ, คริสเตียน ฮอยเกนส์, โรเบิร์ต ฮุค และอันโทนี ฟาน เลเวนฮุก

เป็นเรื่องที่ควรค่าแก่การกล่าวถึงแพทย์ชาวอิตาลี G. Fracostoro ซึ่งย้อนกลับไปในปี 1538 เป็นคนแรกที่เสนอให้รวมเลนส์หลายตัวเข้าด้วยกันเพื่อให้ได้เอฟเฟกต์การขยายที่มากขึ้น นี่ยังไม่ใช่การสร้างกล้องจุลทรรศน์ แต่มันกลายเป็นบรรพบุรุษของการเกิดขึ้น

และในปี 1590 Hans Yasen ผู้ผลิตแว่นตาชาวดัตช์คนหนึ่งกล่าวว่า Zachary Yasen ลูกชายของเขาได้ประดิษฐ์กล้องจุลทรรศน์ตัวแรกขึ้นมา สำหรับผู้คนในยุคกลาง สิ่งประดิษฐ์ดังกล่าวคล้ายกับปาฏิหาริย์เล็กๆ น้อยๆ อย่างไรก็ตาม นักประวัติศาสตร์จำนวนหนึ่งสงสัยว่า Zachary Yasen เป็นผู้ประดิษฐ์กล้องจุลทรรศน์อย่างแท้จริงหรือไม่ ความจริงก็คือมีมากมายในชีวประวัติของเขา จุดด่างดำรวมถึงรอยเปื้อนบนชื่อเสียงของเขา ดังนั้นคนรุ่นราวคราวเดียวกันจึงกล่าวหาเศคาริยาห์ว่าปลอมแปลงและขโมยทรัพย์สินทางปัญญาของผู้อื่น แต่น่าเสียดายที่เราไม่สามารถทราบได้อย่างแน่ชัดว่า Zakhary Yasen เป็นผู้ประดิษฐ์กล้องจุลทรรศน์หรือไม่

แต่ชื่อเสียงของกาลิเลโอกาลิเลอีในเรื่องนี้ไม่มีที่ติ ก่อนอื่นเลย เรารู้จักชายคนนี้ในฐานะนักดาราศาสตร์ นักวิทยาศาสตร์ ผู้ยิ่งใหญ่ที่ถูกข่มเหง โบสถ์คาทอลิกสำหรับความเชื่อของเขาที่ว่าโลกหมุนรอบและไม่ใช่ในทางกลับกัน สิ่งประดิษฐ์ที่สำคัญของกาลิเลโอคือกล้องโทรทรรศน์ตัวแรกด้วยความช่วยเหลือที่นักวิทยาศาสตร์เจาะเข้าไปในทรงกลมของจักรวาล แต่ขอบเขตความสนใจของเขาไม่ได้จำกัดอยู่แค่ดวงดาวและดาวเคราะห์เท่านั้น เพราะโดยพื้นฐานแล้วกล้องจุลทรรศน์นั้นเป็นกล้องโทรทรรศน์ตัวเดียวกัน แต่กลับกันเท่านั้น และหากคุณสามารถสังเกตดาวเคราะห์ที่อยู่ห่างไกลได้ด้วยความช่วยเหลือของเลนส์ขยาย ทำไมไม่เปลี่ยนพลังของพวกมันไปในทิศทางอื่น - เพื่อศึกษาสิ่งที่ "อยู่ใต้จมูกของเรา" “ทำไมจะไม่ได้” กาลิเลโอคงคิดเช่นนั้น และในปี 1609 เขาได้นำเสนอกล้องจุลทรรศน์แบบผสมตัวแรกของเขาต่อสาธารณชนที่ Accademia dei Licei ซึ่งประกอบด้วยเลนส์ขยายแบบนูนและเว้า

กล้องจุลทรรศน์โบราณ

ต่อมา 10 ปีต่อมา นักประดิษฐ์ชาวดัตช์ คอร์นีเลียส เดรบเบล ได้ปรับปรุงกล้องจุลทรรศน์ของกาลิเลโอโดยการเพิ่มเลนส์นูนอีกตัวหนึ่ง แต่การปฏิวัติที่แท้จริงในการพัฒนากล้องจุลทรรศน์นั้นเกิดขึ้นโดย Christiaan Huygens นักฟิสิกส์ ช่างเครื่อง และนักดาราศาสตร์ชาวดัตช์ ดังนั้นเขาจึงเป็นคนแรกที่สร้างกล้องจุลทรรศน์ที่มีระบบช่องมองภาพแบบสองเลนส์ที่ได้รับการปรับตามสี เป็นที่น่าสังเกตว่าเลนส์ใกล้ตาของ Huygens ยังคงใช้อยู่ในปัจจุบัน

แต่นักประดิษฐ์และนักวิทยาศาสตร์ชาวอังกฤษผู้โด่งดัง Robert Hooke เข้าสู่ประวัติศาสตร์วิทยาศาสตร์มาโดยตลอด ไม่เพียงแต่ในฐานะผู้สร้างกล้องจุลทรรศน์ดั้งเดิมของเขาเอง แต่ยังในฐานะบุคคลที่ค้นพบทางวิทยาศาสตร์ครั้งยิ่งใหญ่ด้วยความช่วยเหลือของเขาด้วย เขาเป็นคนแรกที่เห็นเซลล์อินทรีย์ผ่านกล้องจุลทรรศน์ และแนะนำว่าสิ่งมีชีวิตทั้งหมดประกอบด้วยเซลล์ ซึ่งเป็นหน่วยของสิ่งมีชีวิตที่เล็กที่สุดเหล่านี้ Robert Hooke ตีพิมพ์ผลการสังเกตของเขาในงานพื้นฐานของเขา Micrographia

จัดพิมพ์ในปี 1665 โดย Royal Society of London หนังสือเล่มนี้กลายเป็นหนังสือขายดีทางวิทยาศาสตร์ในยุคนั้นทันที และสร้างความรู้สึกที่แท้จริงในชุมชนวิทยาศาสตร์ แน่นอน มันมีภาพแกะสลักเป็นรูปเหา แมลงวัน และเซลล์พืชที่ขยายใหญ่ขึ้นด้วยกล้องจุลทรรศน์ โดยพื้นฐานแล้วงานนี้ก็คือ คำอธิบายที่น่าทึ่งความสามารถของกล้องจุลทรรศน์

ข้อเท็จจริงที่น่าสนใจ: โรเบิร์ต ฮุคใช้คำว่า "เซลล์" เพราะเซลล์พืชที่มีกำแพงล้อมรอบทำให้เขานึกถึงเซลล์สงฆ์

นี่คือหน้าตาของกล้องจุลทรรศน์ของโรเบิร์ต ฮุค ภาพจาก Micrographia

และนักวิทยาศาสตร์ที่โดดเด่นคนสุดท้ายที่มีส่วนในการพัฒนากล้องจุลทรรศน์คือ Dutchman Antonia van Leeuwenhoek แรงบันดาลใจจากผลงาน Micrographia ของ Robert Hooke Leeuwenhoek ได้สร้างกล้องจุลทรรศน์ของเขาเอง กล้องจุลทรรศน์ของลีเวนฮุก แม้ว่าจะมีเลนส์เพียงตัวเดียว แต่ก็มีความแข็งแรงมาก ดังนั้นระดับรายละเอียดและกำลังขยายของกล้องจุลทรรศน์ของเขาจึงดีที่สุดในเวลานั้น การสังเกตธรรมชาติของสิ่งมีชีวิตผ่านกล้องจุลทรรศน์ ทำให้ลีเวนฮุกมีความสำคัญหลายประการ การค้นพบทางวิทยาศาสตร์ในด้านชีววิทยา: เขาเป็นคนแรกที่เห็นเซลล์เม็ดเลือดแดง บรรยายถึงแบคทีเรีย ยีสต์ สเปิร์มที่ร่างไว้ และโครงสร้างของดวงตาของแมลง ค้นพบและอธิบายรูปแบบต่างๆ มากมาย งานของลีเวนฮุกเป็นแรงผลักดันอย่างมากต่อการพัฒนาชีววิทยา และช่วยดึงดูดความสนใจของนักชีววิทยามาที่กล้องจุลทรรศน์ ทำให้กล้องจุลทรรศน์เป็นส่วนสำคัญของ การวิจัยทางชีววิทยาแม้กระทั่งทุกวันนี้ อันนี้เข้าครับ โครงร่างทั่วไปประวัติความเป็นมาของการค้นพบกล้องจุลทรรศน์

ประเภทของกล้องจุลทรรศน์

นอกจากนี้ ด้วยการพัฒนาทางวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี กล้องจุลทรรศน์แบบใช้แสงขั้นสูงก็เริ่มปรากฏขึ้นมากขึ้นเรื่อยๆ กล้องจุลทรรศน์แบบใช้แสงตัวแรกที่ทำงานโดยใช้เลนส์ขยายถูกแทนที่ด้วยกล้องจุลทรรศน์อิเล็กทรอนิกส์ และจากนั้นกล้องจุลทรรศน์แบบเลเซอร์ กล้องจุลทรรศน์เอ็กซ์เรย์ ซึ่งให้เอฟเฟกต์การขยายและรายละเอียดที่ดีกว่ามาก กล้องจุลทรรศน์เหล่านี้ทำงานอย่างไร? เพิ่มเติมเกี่ยวกับเรื่องนี้ในภายหลัง

กล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอน

ประวัติความเป็นมาของการพัฒนากล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนเริ่มขึ้นในปี พ.ศ. 2474 เมื่อ R. Rudenberg คนหนึ่งได้รับสิทธิบัตรสำหรับกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนแบบส่องผ่านตัวแรก จากนั้นในช่วงทศวรรษที่ 40 ของศตวรรษที่ผ่านมา กล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนแบบส่องกราดปรากฏขึ้น ซึ่งมาถึงความสมบูรณ์แบบทางเทคนิคแล้วในช่วงทศวรรษที่ 60 ของศตวรรษที่ผ่านมา พวกมันสร้างภาพของวัตถุโดยการเคลื่อนหัววัดอิเล็กทรอนิกส์ส่วนเล็ก ๆ ไปทั่ววัตถุตามลำดับ

กล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนทำงานอย่างไร? การทำงานของมันขึ้นอยู่กับลำแสงอิเล็กตรอนโดยตรงที่เร่งในสนามไฟฟ้าและแสดงภาพบนเลนส์แม่เหล็กพิเศษ ลำแสงอิเล็กตรอนนี้สั้นกว่าความยาวคลื่นของแสงที่มองเห็นได้มาก ทั้งหมดนี้ทำให้สามารถเพิ่มกำลังของกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนและความละเอียดได้ 1,000-10,000 เท่า เมื่อเทียบกับกล้องจุลทรรศน์แบบใช้แสงแบบดั้งเดิม นี่คือข้อได้เปรียบหลักของกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอน

นี่คือลักษณะของกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนสมัยใหม่

กล้องจุลทรรศน์เลเซอร์

กล้องจุลทรรศน์แบบเลเซอร์เป็นกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนรุ่นปรับปรุง โดยอาศัยลำแสงเลเซอร์ ซึ่งช่วยให้นักวิทยาศาสตร์สามารถสังเกตเนื้อเยื่อที่มีชีวิตได้ในระดับความลึกที่มากยิ่งขึ้น

กล้องจุลทรรศน์เอ็กซ์เรย์

กล้องจุลทรรศน์เอ็กซ์เรย์ใช้เพื่อศึกษาวัตถุขนาดเล็กมากซึ่งมีขนาดเทียบได้กับขนาดของคลื่นเอ็กซ์เรย์ งานของพวกเขาขึ้นอยู่กับรังสีแม่เหล็กไฟฟ้าที่มีความยาวคลื่นตั้งแต่ 0.01 ถึง 1 นาโนเมตร

อุปกรณ์กล้องจุลทรรศน์

การออกแบบกล้องจุลทรรศน์ขึ้นอยู่กับประเภทของกล้องจุลทรรศน์ แน่นอนว่า กล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนจะมีความแตกต่างในการออกแบบจากกล้องจุลทรรศน์แบบใช้แสงหรือจากกล้องจุลทรรศน์รังสีเอกซ์ ในบทความของเราเราจะดูโครงสร้างของกล้องจุลทรรศน์แบบใช้แสงสมัยใหม่แบบดั้งเดิมซึ่งได้รับความนิยมมากที่สุดในหมู่มือสมัครเล่นและมืออาชีพเนื่องจากสามารถใช้เพื่อแก้ปัญหาการวิจัยง่ายๆ ได้

ก่อนอื่นเลย กล้องจุลทรรศน์สามารถแบ่งออกเป็นชิ้นส่วนทางแสงและทางกลได้ ส่วนแสงประกอบด้วย:

• ช่องมองภาพเป็นส่วนหนึ่งของกล้องจุลทรรศน์ที่เชื่อมต่อโดยตรงกับดวงตาของผู้สังเกต ในกล้องจุลทรรศน์แรกสุดนั้นประกอบด้วยเลนส์เดี่ยว แน่นอนว่าการออกแบบช่องมองภาพในกล้องจุลทรรศน์สมัยใหม่นั้นค่อนข้างซับซ้อนกว่า
• เลนส์เป็นส่วนที่สำคัญที่สุดของกล้องจุลทรรศน์ เนื่องจากเป็นเลนส์ที่ให้กำลังขยายหลัก
• เครื่องส่องสว่าง – รับผิดชอบการไหลของแสงไปยังวัตถุที่กำลังศึกษา
• รูรับแสง – ควบคุมความแรงของฟลักซ์แสงที่เข้าสู่วัตถุที่กำลังศึกษา

ชิ้นส่วนทางกลของกล้องจุลทรรศน์ประกอบด้วยส่วนสำคัญต่างๆ เช่น:

• Tube เป็นท่อที่ช่องมองภาพตั้งอยู่ ท่อจะต้องมีความทนทานและไม่เสียรูป มิฉะนั้นคุณสมบัติทางแสงของกล้องจุลทรรศน์จะได้รับผลกระทบ
• ฐานช่วยให้มั่นใจได้ถึงความเสถียรของกล้องจุลทรรศน์ระหว่างการทำงาน ด้วยเหตุนี้จึงได้ติดท่อ, ที่ยึดตัวเก็บประจุ, ปุ่มปรับโฟกัสและส่วนอื่น ๆ ของกล้องจุลทรรศน์
• หัวหมุนได้ - ใช้สำหรับเปลี่ยนเลนส์อย่างรวดเร็ว ไม่มีในกล้องจุลทรรศน์รุ่นราคาถูก
• ตารางวัตถุคือตำแหน่งที่วางวัตถุที่ตรวจสอบหรือวัตถุต่างๆ

และนี่คือภาพที่แสดงเพิ่มเติม โครงสร้างโดยละเอียดกล้องจุลทรรศน์

กฎการทำงานกับกล้องจุลทรรศน์

• จำเป็นต้องทำงานกับกล้องจุลทรรศน์ขณะนั่ง
• ก่อนใช้งานต้องตรวจสอบกล้องจุลทรรศน์และเช็ดฝุ่นด้วยผ้านุ่ม
• วางกล้องจุลทรรศน์ไว้ข้างหน้าคุณทางซ้ายเล็กน้อย
• มันคุ้มค่าที่จะเริ่มทำงานด้วยกำลังขยายต่ำ
• ตั้งค่าการส่องสว่างในขอบเขตการมองเห็นของกล้องจุลทรรศน์โดยใช้แสงไฟฟ้าหรือกระจก มองเข้าไปในช่องมองภาพด้วยตาข้างเดียวและใช้กระจกที่มีด้านเว้า ส่องแสงจากหน้าต่างเข้าสู่เลนส์ จากนั้นให้แสงสว่างในขอบเขตการมองเห็นให้มากที่สุดและสม่ำเสมอ หากกล้องจุลทรรศน์ติดตั้งไฟส่องสว่าง ให้เชื่อมต่อกล้องจุลทรรศน์เข้ากับแหล่งจ่ายไฟ เปิดหลอดไฟและตั้งค่าความสว่างที่ต้องการ
• วางตัวอย่างไมโครไว้บนเวทีเพื่อให้วัตถุที่กำลังศึกษาอยู่ใต้เลนส์ มองจากด้านข้าง ลดเลนส์ลงโดยใช้มาโครสกรูจนกระทั่งระยะห่างระหว่างเลนส์ด้านล่างของเลนส์กับไมโครตัวอย่างเท่ากับ 4-5 มม.
• เคลื่อนย้ายชิ้นงานด้วยมือ ค้นหาตำแหน่งที่ต้องการและวางไว้ตรงกลางมุมมองของกล้องจุลทรรศน์
• เพื่อศึกษาวัตถุเมื่อใด กำลังขยายสูงขั้นแรกคุณต้องวางพื้นที่ที่เลือกไว้ตรงกลางช่องมองของกล้องจุลทรรศน์ที่กำลังขยายต่ำ จากนั้นเปลี่ยนเลนส์เป็น 40x หมุนปืนพกเพื่อให้เข้ารับตำแหน่งทำงาน ใช้สกรูไมโครมิเตอร์เพื่อให้ได้ภาพที่ดีของวัตถุ ในกล่องกลไกไมโครมิเตอร์มีสองเส้น และบนสกรูไมโครมิเตอร์จะมีจุดที่ต้องอยู่ระหว่างเส้นเสมอ หากเกินขีดจำกัด จะต้องกลับสู่ตำแหน่งปกติ หากไม่ปฏิบัติตามกฎนี้ สกรูไมโครมิเตอร์อาจหยุดทำงาน
• เมื่อเสร็จสิ้นงานที่ใช้กำลังขยายสูง ให้ตั้งค่ากำลังขยายต่ำ ยกเลนส์ขึ้น นำชิ้นงานออกจากโต๊ะทำงาน เช็ดทุกส่วนของกล้องจุลทรรศน์ด้วยผ้าเช็ดปากที่สะอาด ปิดด้วยถุงพลาสติกแล้ววางไว้ในตู้