Історія створення мікроскопа та його будова

Що не кажіть, а мікроскоп є одним з найважливіших інструментів вчених, одним з головних їх засобів в пізнанні навколишнього світу. Як з’явився перший мікроскоп, яка історія мікроскопа від середніх віків і до наших днів, яка будова мікроскопа і правила роботи з ним, відповіді на всі ці питання Ви знайдете у нашій статті. Отже, приступимо.

Історія створення

Хоча перші збільшувальні лінзи, на основі яких власне і працює світловий мікроскоп, археологи знаходили ще при розкопках давнього Вавилону, тим не менш, перші мікроскопи з’явилися в Середньовіччі. Що цікаво, серед істориків немає згоди з приводу того, хто першим винайшов мікроскоп. Серед кандидатів на цю поважну роль такі відомі вчені і винахідники як Галілео Галілей, Християн Гюйгенс, Роберт Гук та Антоні ван Левенгук.

Варто також згадати італійського лікаря Г. Фракосторо, який ще в далекому 1538 році першим запропонував поєднати кілька лінз, щоб отримати більший збільшувальний ефект. Це ще не було створенням мікроскопа, але стало предтечею його виникнення.

А в 1590 році такий собі пан Ханс Ясен, голландський майстер зі створення окулярів заявив, що його син – Захарій Ясен – винайшов перший мікроскоп, для людей Середньовіччя такий винахід був схожий на маленьке диво. Однак, ряд істориків сумнівається в тому, чи є Захарій Ясен справжнім винахідником мікроскопа. Справа в тому, що в його біографії чимало темних плям, в тому числі плям і на його репутації, так сучасники звинувачували Захарію в фальшивомонетництві і крадіжці чужої інтелектуальної власності. Як би там не було, але точно дізнатися чи був Захарій Ясен винахідником мікроскопа чи ні, ми, на жаль, не можемо.

А ось репутація Галілео Галілея в цьому плані бездоганна. Цю людину ми знаємо, насамперед, як, великого астронома, вченого, гнаного католицькою церквою за свої переконання про те, що Земля обертається навколо Сонця, а не навпаки. Серед важливих винаходів Галілея – перший телескоп, за допомогою якого вчений проник своїм поглядом в космічні сфери. Але сфера його інтересів не обмежувалася лише зірками і планетами, адже мікроскоп, це по суті той же телескоп, але тільки навпаки. І якщо за допомогою збільшувальних лінз можна спостерігати за далекими планетами, то чому б не звернути їх міць в інший напрямок – вивчити те, що знаходиться у нас «під носом». «Чому б і ні», – напевно, подумав Галілей, і ось, у 1609 році він вже представляє широкій публіці в Академії деї Лічеї свій перший складовий мікроскоп, який складався з опуклої та увігнутої збільшувальних лінз.

Старовинні мікроскопи.

Пізніше, через 10 років, голландський винахідник Корнеліус Дреббель вдосконалив мікроскоп Галілея, додавши в нього ще одну опуклу лінзу. Але справжню революцію в розвитку мікроскопів здійснив Християн Гюйгенс, голландський фізик, механік та астроном. Так він першим створив мікроскоп з двохлінзовою системою окулярів, які регулювалися ахроматично. Варто зауважити, що окуляри Гюйгенса застосовуються і донині.

А ось знаменитий англійський винахідник та вчений Роберт Гук навіки увійшов в історію науки, не тільки як творець власного оригінального мікроскопа, але і як чоловік, який зробив при його допомозі велике наукове відкриття. Саме він першим побачив через мікроскоп органічну клітину, і припустив, що всі живі організми складаються з клітин, цих дрібних одиниць живої матерії. Результати своїх спостережень Роберт Гук опублікував у своїй фундаментальній праці – Мікрографії.

Опублікована в 1665 році Лондонським королівським товариством, ця книга відразу стала науковим бестселером тих часів і викликала справжній фурор в науковому співтоваристві. Ще б пак, адже в ній були гравюри із зображенням збільшеної в мікроскоп блохи, воші, мухи, комара, клітини рослини. По суті, ця праця являла собою дивовижний опис можливостей мікроскопа.

Цікавий факт: термін «клітина» Роберт Гук взяв тому, що клітини рослин обмежені стінами нагадали йому чернечі келії.

Так виглядав мікроскоп Робета Гука, зображення з «Мікрографії».

І останнім видатним вченим, який вніс свій внесок у розвиток мікроскопів, був голландець Антоні ван Левенгук. Натхненний працею Роберта Гука, «Мікрографією», Левенгук створив свій власний мікроскоп. Мікроскоп Левенгука, хоча і володів лише однією лінзою, але вона була надзвичайно сильною, таким чином, рівень деталізації і збільшення у його мікроскопа був кращим на той час. Спостерігаючи в мікроскоп живу природу, Левенгук зробив безліч найважливіших наукових відкриттів у біології: він першим побачив еритроцити, описав бактерії, дріжджі, замалював сперматозоїди і будову очей комах, відкрив інфузорії і описав багато їх форм. Роботи Левенгука дали величезний поштовх до розвитку біології, і допомогли привернути увагу біологів до мікроскопу, зробили його невід’ємною частиною біологічних досліджень, аж по цей день. Така в загальних рисах історія відкриття мікроскопа.

Види

Далі з розвитком науки і техніки стали з’являтися все більш досконалі світлові мікроскопи, на зміну першому світловому мікроскопу, який працює на основі збільшувальних лінз, прийшов електронний мікроскоп, а потім і мікроскоп лазерний, мікроскоп рентгенівський, що дають в рази кращий збільшувальний ефект і деталізацію. Як же працюють ці мікроскопи? Про це далі.

Електронний мікроскоп

Історія розвитку електронного мікроскопа почалася в 1931 році, коли такий собі Р. Руденберг отримав патент на перший просвічуючий електронний мікроскоп. Потім в 40-х роках минулого століття з’явилися растрові електронні мікроскопи, які досягли своєї технічної досконалості вже в 60-ті роки минулого століття. Вони формували зображення об’єкта завдяки послідовному переміщенню електронного зонду малого перетину по об’єкту.

Як працює електронний мікроскоп? В основі його роботи лежить спрямований пучок електронів, прискорений в електричному полі, виводячи зображення на спеціальні магнітні лінзи, цей електронний пучок набагато меншої довжини за хвилі видимого світла. Все це дає можливість збільшити потужність електронного мікроскопа і його роздільну здатність в 1000-10 000 разів порівняно з традиційним світловим мікроскопом. Це головна перевага електронного мікроскопа.

Так виглядає сучасний електронний мікроскоп.

Лазерний мікроскоп

Лазерний мікроскоп являє собою вдосконалену версію електронного мікроскопа, в основі його роботи лежить лазерний пучок, що дозволяє погляду вченого спостерігати живі тканини на ще більшій глибині.

Рентгенівський мікроскоп

Рентгенівські мікроскопи використовуються для дослідження дуже маленьких об’єктів, що мають розміри порівнянні з розмірами рентгенівської хвилі. В основі їх роботи лежить електромагнітне випромінювання з довжиною хвилі від 0,01 до 1 нанометра.

Будова

Конструкція мікроскопа залежить від його виду, зрозуміло, електронний мікроскоп буде відрізнятися своїм устроєм від світлового оптичного мікроскопа або від рентгенівського мікроскопа. У нашій статті ми розглянемо будову звичайного сучасного оптичного мікроскопа, який є найбільш популярним як серед аматорів, так і професіоналів, так як з їх допомогою можна вирішити безліч простих дослідницьких завдань.

Отже, перш за все в мікроскопі можна виділити оптичну і механічну частини. До оптичної частини відноситься:

• Окуляр – це та частина мікроскопа, яка прямо пов’язана з очима спостерігача. У найперших мікроскопах він складався з однієї лінзи, конструкція окуляра в сучасних мікроскопах, зрозуміло, дещо складніша.
• Об’єктив – практично найважливіша частина мікроскопа, так як саме об’єктив забезпечує основне збільшення.
• Освітлювач – відповідає за потік світла на досліджуваний об’єкт.
• Діафрагма – регулює силу світлового потоку, що надходить на досліджуваний об’єкт.

Механічна частина мікроскопа складається з таких важливих деталей як:

• Тубус, він являє собою трубку, в якій лежить окуляр. Тубус повинен бути міцним і не деформуватися, так як інакше постраждають оптичні властивості мікроскопа.
• Основа, вона забезпечує стійкість мікроскопа під час роботи. Саме на ній кріпиться тубус, тримач конденсатора, ручки фокусування та інші деталі мікроскопа.
• Револьверна головка – застосовується для швидкої зміни об’єктивів, в дешевих моделях мікроскопів відсутня.
• Предметний столик – це те місце, на якому розміщується досліджений об’єкт або об’єкти.

А тут на зображенні зображено більш докладну будову мікроскопа.

Правила роботи

• Працювати з мікроскопом необхідно сидячи;
• Перед роботою мікроскоп необхідно перевірити і протерти від пилу м’якою серветкою;
• Встановити мікроскоп перед собою трохи зліва;
• Починати роботу варто з малого збільшення;
• Встановити освітлення в полі зору мікроскопа, використовуючи електроосвітлювач або дзеркало. Дивлячись одним оком в окуляр і користуючись дзеркалом з увігнутою стороною, направити світло від вікна в об’єктив, а потім максимально і рівномірно висвітлити поле зору. Якщо мікроскоп забезпечений освітлювачем, то приєднати мікроскоп до джерела живлення, включити лампу і встановити необхідну яскравість горіння;
• Покласти мікропрепарат на предметний столик так, щоб досліджуваний об’єкт знаходився під об’єктивом. Дивлячись збоку, опускати об’єктив за допомогою макровінту до тих пір, поки відстань між нижньою лінзою об’єктива і мікропрепаратом не стане 4-5 мм;
• Пересуваючи препарат рукою, знайти потрібне місце, розташувати його в центрі поля зору мікроскопа;
• Для вивчення об’єкта при великому збільшенні, спочатку потрібно поставити обрану ділянку в центр поля зору мікроскопа при малому збільшенні. Потім поміняти об’єктив на 40 х, повертаючи револьвер, так щоб він зайняв робоче положення. За допомогою мікрометрового гвинта домогтися гарного зображення об’єкта. На коробці мікрометреного механізму є дві рисочки, а на мікрометреному гвинті – точка, яка повинна весь час перебувати між рисками. Якщо вона виходить за їх межі, її необхідно повернути в нормальне положення. При недотриманні цього правила, мікрометрений гвинт може перестати діяти;
• По завершенні роботи з великим збільшенням, встановити мале збільшення, підняти об’єктив, зняти з робочого столика препарат, протерти чистою серветкою всі частини мікроскопа, накрити поліетиленовим пакетом і поставити в шафу.

Автор: Павло Чайка, головний редактор журналу Пізнавайка

При написанні статті намагався зробити її максимально цікавою, корисною та якісною. Буду вдячний за будь-який зворотний зв'язок та конструктивну критику у вигляді коментарів до статті. Також Ваше побажання/питання/пропозицію можете написати на мою пошту pavelchaika1983@gmail.com або у Фейсбук.

Сторінка про автора