Αρχή λειτουργίας και ιστορία ανάπτυξης οπτικών μικροσκοπίων
Το οπτικό μικροσκόπιο (OM) είναι ένα οπτικό όργανο που χρησιμοποιεί οπτικές αρχές για τη μεγέθυνση και την απεικόνιση μικρών αντικειμένων που δεν διακρίνονται από το ανθρώπινο μάτι, προκειμένου να εξάγει μικροδομικές πληροφορίες.
Ήδη από τον πρώτο αιώνα π.Χ., ανακαλύφθηκε ότι η παρατήρηση μικρών αντικειμένων μέσω σφαιρικών διαφανών αντικειμένων μπορεί να τα μεγεθύνει και να τα απεικονίσει. Αργότερα, απέκτησα σταδιακά μια κατανόηση του νόμου ότι οι σφαιρικές γυάλινες επιφάνειες μπορούν να μεγεθύνουν και να απεικονίσουν αντικείμενα. Το 1590, οι κατασκευαστές γυαλιών στην Ολλανδία και την Ιταλία είχαν ήδη δημιουργήσει μεγεθυντικά όργανα παρόμοια με τα μικροσκόπια. Γύρω στο 1610, ο Γαλιλαίος της Ιταλίας και ο Κέπλερ της Γερμανίας, ενώ μελετούσαν τηλεσκόπια, άλλαξαν την απόσταση μεταξύ του αντικειμενικού και του προσοφθάλμιου φακού για να αποκτήσουν μια λογική δομή οπτικής διαδρομής μικροσκοπίου. Εκείνη την εποχή, οι τεχνίτες οπτικών ασχολούνταν με την κατασκευή, την προώθηση και τη βελτίωση των μικροσκοπίων.
Στα μέσα-17ου αιώνα, ο Robert Hooke από την Αγγλία και ο Lewandowski από την Ολλανδία συνέβαλαν εξαιρετικά στην ανάπτυξη μικροσκοπίων. Γύρω στο 1665, ο Χουκ πρόσθεσε μηχανισμούς χονδροειδούς και μικροεστίασης, συστήματα φωτισμού και πάγκους εργασίας για να μεταφέρει δείγματα πλάκες στο μικροσκόπιο. Αυτά τα εξαρτήματα βελτιώνονται συνεχώς και γίνονται τα βασικά συστατικά των σύγχρονων μικροσκοπίων.
Μεταξύ 1673 και 1677, ο Levin Hooke δημιούργησε ένα μικροσκόπιο υψηλής ισχύος τύπου μεγεθυντικού φακού ενός συστατικού, από το οποίο τα εννέα έχουν διατηρηθεί μέχρι σήμερα. Ο Hooke και ο Levin Hooke πέτυχαν εξαιρετικά επιτεύγματα στη μελέτη της μικροδομής των ζωικών και φυτικών οργανισμών χρησιμοποιώντας τα αυτοσχέδια μικροσκόπια τους. Τον 19ο αιώνα, η εμφάνιση αχρωματικών φακών εμβάπτισης υψηλής ποιότητας βελτίωσε σημαντικά την ικανότητα των μικροσκοπίων να παρατηρούν λεπτές δομές. Το 1827, ο Archie ήταν ο πρώτος που χρησιμοποίησε φακούς εμβάπτισης. Στη δεκαετία του 1870, ο Γερμανός Albert έθεσε τα κλασικά θεωρητικά θεμέλια για τη μικροσκοπική απεικόνιση. Όλα αυτά προώθησαν την ταχεία ανάπτυξη της κατασκευής μικροσκοπίων και της τεχνολογίας μικροσκοπικής παρατήρησης και παρείχαν ισχυρά εργαλεία σε βιολόγους και επαγγελματίες του ιατρικού κλάδου, συμπεριλαμβανομένων των Κοχ και Παστέρ, για να ανακαλύψουν βακτήρια και μικροοργανισμούς στο δεύτερο μισό του 19ου αιώνα.
Μαζί με την ανάπτυξη της δομής του ίδιου του μικροσκοπίου, η τεχνολογία μικροσκοπικής παρατήρησης επίσης καινοτομεί συνεχώς: το πολωμένο μικροσκόπιο εμφανίστηκε το 1850. Το 1893, εμφανίστηκε η μικροσκοπία παρεμβολής. Το 1935, ο Ολλανδός φυσικός Zelnik δημιούργησε το μικροσκόπιο αντίθεσης φάσης, για το οποίο τιμήθηκε με το Νόμπελ Φυσικής το 1953.
Τα κλασικά οπτικά μικροσκόπια είναι απλώς ένας συνδυασμός οπτικών και μηχανικών στοιχείων ακριβείας, που χρησιμοποιούν το ανθρώπινο μάτι ως δέκτη για την παρατήρηση μεγεθυμένων εικόνων. Αργότερα, μια συσκευή φωτογραφίας προστέθηκε στο μικροσκόπιο, χρησιμοποιώντας φωτοευαίσθητο φιλμ ως δέκτη για εγγραφή και αποθήκευση. Στη σύγχρονη εποχή, τα φωτοηλεκτρικά εξαρτήματα, οι τηλεοπτικές κάμερες και οι συζεύκτες φόρτισης χρησιμοποιούνται συνήθως ως δέκτες για μικροσκόπια, σε συνδυασμό με μικροϋπολογιστές για να σχηματίσουν ένα πλήρες σύστημα λήψης και επεξεργασίας πληροφοριών εικόνας.
Οι οπτικοί φακοί από γυαλί ή άλλα διαφανή υλικά με καμπύλες επιφάνειες μπορούν να μεγεθύνουν και να απεικονίσουν αντικείμενα και τα οπτικά μικροσκόπια χρησιμοποιούν αυτήν την αρχή για να μεγεθύνουν μικρά αντικείμενα σε μέγεθος που μπορεί να παρατηρήσει το ανθρώπινο μάτι. Τα σύγχρονα οπτικά μικροσκόπια χρησιμοποιούν συνήθως δύο στάδια μεγέθυνσης, καθένα από τα οποία ολοκληρώνεται από έναν αντικειμενικό φακό και έναν προσοφθάλμιο φακό. Το παρατηρούμενο αντικείμενο βρίσκεται μπροστά από τον αντικειμενικό φακό και αφού μεγεθύνεται από τον αντικειμενικό φακό στο πρώτο στάδιο, σχηματίζει μια ανεστραμμένη πραγματική εικόνα. Στη συνέχεια, αυτή η πραγματική εικόνα μεγεθύνεται από το προσοφθάλμιο στο δεύτερο στάδιο, σχηματίζοντας μια εικονική εικόνα. Αυτό που βλέπει το ανθρώπινο μάτι είναι η εικονική εικόνα. Η συνολική μεγέθυνση ενός μικροσκοπίου είναι το γινόμενο της αντικειμενικής μεγέθυνσης και της μεγέθυνσης του προσοφθάλμιου φακού. Ο λόγος μεγέθυνσης αναφέρεται στον λόγο μεγέθυνσης των γραμμικών διαστάσεων, όχι στον λόγο της περιοχής.
