Η αρχή λειτουργίας και το ιστορικό ανάπτυξης του οπτικού μικροσκοπίου
Το οπτικό μικροσκόπιο (συντομογραφία OM) είναι ένα οπτικό όργανο που χρησιμοποιεί οπτικές αρχές για τη μεγέθυνση και την απεικόνιση μικροσκοπικών αντικειμένων που δεν μπορούν να επιλυθούν από το ανθρώπινο μάτι, έτσι ώστε οι άνθρωποι να μπορούν να εξάγουν πληροφορίες μικροδομής.
Ήδη από τον πρώτο αιώνα π.Χ., οι άνθρωποι ανακάλυψαν ότι όταν παρατηρούν μικροσκοπικά αντικείμενα μέσα από σφαιρικά διαφανή αντικείμενα, μπορούν να τα κάνουν να μεγεθύνουν σε εικόνες. Αργότερα, σταδιακά κατάλαβα τον νόμο ότι η σφαιρική γυάλινη επιφάνεια μπορεί να κάνει τα αντικείμενα να μεγεθύνονται και να απεικονίζονται. Το 1590, Ολλανδοί και Ιταλοί κατασκευαστές γυαλιών είχαν δημιουργήσει μεγεθυντικά όργανα παρόμοια με τα μικροσκόπια. Γύρω στο 1610, ενώ μελετούσε τηλεσκόπια, ο Galileo στην Ιταλία και ο Kepler στη Γερμανία άλλαξαν την απόσταση μεταξύ του αντικειμενικού φακού και του προσοφθάλμιου φακού για να αποκτήσουν μια λογική δομή οπτικής διαδρομής μικροσκοπίου. Οι τεχνίτες οπτικών την εποχή εκείνη ασχολούνταν με την κατασκευή, την προώθηση και τη βελτίωση μικροσκοπίων.
Στα μέσα του 17ου αιώνα, ο Robert Hooke στην Αγγλία και ο Leeuwenhoek στην Ολλανδία συνέβαλαν εξαιρετικά στην ανάπτυξη των μικροσκοπίων. Γύρω στο 1665, ο Χουκ πρόσθεσε μηχανισμούς προσαρμογής χονδροειδούς και λεπτής εστίασης, συστήματα φωτισμού και έναν πάγκο εργασίας για τη μεταφορά δειγμάτων στο μικροσκόπιο. Αυτά τα εξαρτήματα βελτιώνονται συνεχώς και γίνονται τα βασικά δομικά στοιχεία των σύγχρονων μικροσκοπίων.
Κατά την περίοδο από το 1673 έως το 1677, ο Levin Hooke κατασκεύασε μικροσκόπια υψηλής ισχύος τύπου μεγεθυντικού φακού μίας μονάδας, εννέα από τα οποία έχουν διατηρηθεί μέχρι σήμερα. Ο Hooke και ο Levin Hooke πέτυχαν εξαιρετικά επιτεύγματα στη μελέτη της μικροσκοπικής δομής των ζώων και των φυτών χρησιμοποιώντας αυτοκατασκευασμένα μικροσκόπια. Τον 19ο αιώνα, η εμφάνιση αντικειμενικών φακών αχρωματικής εμβάπτισης υψηλής ποιότητας βελτίωσε σημαντικά την ικανότητα των μικροσκοπίων να παρατηρούν λεπτές δομές. Το 1827 ο Amici ήταν ο πρώτος που χρησιμοποίησε αντικειμενικό βύθισης σε υγρό. Στη δεκαετία του 1870, ο Γερμανός Abbe έθεσε τα κλασικά θεωρητικά θεμέλια της απεικόνισης μικροσκοπίου. Αυτά έχουν προωθήσει την ταχεία ανάπτυξη της τεχνολογίας κατασκευής μικροσκοπίων και μικροσκοπικής παρατήρησης και παρείχαν ισχυρά εργαλεία σε βιολόγους και ιατρικούς επιστήμονες, συμπεριλαμβανομένων των Koch και Pasteur, για να ανακαλύψουν βακτήρια και μικροοργανισμούς στο δεύτερο μισό του 19ου αιώνα.
Ενώ η δομή του ίδιου του μικροσκοπίου αναπτύσσεται, η τεχνολογία μικροσκοπικής παρατήρησης επίσης καινοτομεί συνεχώς: το πολωμένο μικροσκόπιο φωτός εμφανίστηκε το 1850. Η μικροσκοπία παρεμβολής εμφανίστηκε το 1893. το 1935, ο Ολλανδός φυσικός Zernik δημιούργησε το μικροσκόπιο αντίθεσης φάσης. τεχνική, για την οποία τιμήθηκε με το Νόμπελ Φυσικής το 1953.
Το κλασικό οπτικό μικροσκόπιο είναι απλώς ένας συνδυασμός οπτικών εξαρτημάτων και μηχανικών εξαρτημάτων ακριβείας και χρησιμοποιεί το ανθρώπινο μάτι ως δέκτη για να παρατηρήσει μια μεγεθυμένη εικόνα. Αργότερα, μια φωτογραφική συσκευή προστέθηκε στο μικροσκόπιο και χρησιμοποιήθηκε φωτοευαίσθητο φιλμ ως δέκτης που μπορούσε να καταγραφεί και να αποθηκευτεί. Στη σύγχρονη εποχή, τα οπτοηλεκτρονικά εξαρτήματα, οι σωλήνες κάμερας τηλεόρασης και οι συζεύκτες φόρτισης χρησιμοποιούνται γενικά ως δέκτης του μικροσκοπίου και ένα πλήρες σύστημα λήψης και επεξεργασίας πληροφοριών εικόνας σχηματίζεται αφού εξοπλιστεί με μικροϋπολογιστή.
Οι οπτικοί φακοί από κυρτό γυαλί ή άλλα διαφανή υλικά μπορούν να μεγεθύνουν αντικείμενα σε εικόνες. Τα οπτικά μικροσκόπια χρησιμοποιούν αυτή την αρχή για να μεγεθύνουν μικροσκοπικά αντικείμενα σε μέγεθος που είναι αρκετό για να τα παρατηρήσει τα ανθρώπινα μάτια. Τα σύγχρονα οπτικά μικροσκόπια χρησιμοποιούν συνήθως δύο στάδια μεγέθυνσης, τα οποία ολοκληρώνονται από τον αντικειμενικό φακό και τον προσοφθάλμιο φακό αντίστοιχα. Το αντικείμενο που πρέπει να παρατηρηθεί βρίσκεται μπροστά από τον αντικειμενικό φακό. Μεγεθύνεται από τον αντικειμενικό φακό στο πρώτο στάδιο και γίνεται ανεστραμμένη πραγματική εικόνα. Στη συνέχεια, η πραγματική εικόνα μεγεθύνεται από το προσοφθάλμιο στο δεύτερο στάδιο για να σχηματιστεί μια εικονική εικόνα. Αυτό που βλέπει το ανθρώπινο μάτι είναι μια εικονική εικόνα. Η συνολική μεγέθυνση του μικροσκοπίου είναι το γινόμενο της μεγέθυνσης του αντικειμενικού φακού και της μεγέθυνσης του προσοφθάλμιου φακού. Η μεγέθυνση αναφέρεται στον λόγο μεγέθυνσης των γραμμικών διαστάσεων, όχι στον λόγο της περιοχής.
