Учебники

Алан-э-Дейл       19.08.2022 г.

Применение[править | править код]

Основная статья: Микроскопия

Оптическая микроскопия является одним их ведущих методов исследований в гистологии, микробиологии, минералогии, металлографии и многих других отраслях науки и техники.

В большинстве случаев используются универсальные или биологические рабочие микроскопы, для более специальные модели (бинокулярный микроскоп, поляризационный микроскоп, металлографический микроскоп и др.).

Специальные методы исследования в микроскопии — метод тёмного поля, метод светлого поля, метод фазового контраста, поляризационная микроскопия — позволяют изучить тонкую структуру объектов.

Виды микроскопов

На сегодняшний момент существует множество разновидностей данного прибора. Микроскопы бывают: оптические и электронные, рентгеновские и сканирующие зондовые. Есть также дифференциальный интерференционно-контрастный микроскоп.

Оптические приборы в свою очередь делятся на ближнепольные, конфокальные и двухфотонные лазерные микроскопы. Электронные подразделяются на просвечивающие и растровые устройства. Сканирующие представляют собой совокупность атомно-силовых и туннельных микроскопов, а рентгеновские приборы бывают лазерными, отражательными и проекционными.

Естественной оптической системой является глаз человека. При этом она характеризуется точным разрешением. Нормальное разрешение для обычного глаза составляет примерно 0,2 мм. Это характерно при удалении объекта на расстояние оптимального видения, которое составляет 250 мм. Стоит заметить, что размеры животных и растительных клеток, различных микроорганизмов, деталей структуры металлов и разного рода сплавов, а также мелких кристаллов намного меньше нормального разрешения для человеческого глаза.

Ученые примерно до середины прошлого века использовали в работе только видимое оптическое излучение, диапазоном от четырехсот до семисот нанометров. Иногда применялись приборы с ближним ультрафиолетом. Получается, что оптические микроскопы способны различать вещества с расстоянием между элементами до 0,20 мкм, а это значит, что он может добиться максимального увеличения 2000 крат.

В электронных устройствах для увеличения используется пучок электронов, обладающих волновыми свойствами. При этом электроны достаточно легко можно сфокусировать при помощи электромагнитных линз, потому что они представляют собой заряженные частицы. К тому же электронное изображение не составит труда перевести в видимое.

У электронных устройств разрешающая способность в несколько тысяч раз превышает разрешение светового оптического микроскопа. А в современных приборах она может быть даже менее десяти нанометров.

Сканирующие зондирующие микроскопы – это класс приборов, работа которых основана на сканировании зондом различных поверхностей. Это достаточно новые устройства, изображение на которых получается при помощи фиксирования соприкосновений между поверхностью и зондом. На данный момент в таких устройствах удалось добиться фиксации взаимодействия зонда с некоторыми молекулами и атомами, что выводит сканирующий зондирующий микроскоп на уровень электронных приборов. А в некоторых показателях такие устройства даже превосходят их.

Рентгеновские микроскопы представляют собой прибор, позволяющий исследовать очень малые объекты, величины которых можно сопоставить с длиной рентгеновской волны. Работа такого прибора основана на электромагнитном излучении, имеющим длину волны до одного нанометра. Разрешающая способность рентгеновских устройств намного выше оптических, но ниже электронных микроскопов.

Теория вопроса

Как говорилось ранее, классический микроскоп состоит из двух
линз объектива и окуляра.
Объектив — выпуклая собирающая линза или в настоящее время
чаще комплекс линз, которая формирует действительность изображение
исследуемого объекта в тубусе за объективом. Тубус — дословно
труба, в микроскопе — канал или пространство для хода световых
лучей, изолирующий их от постороннего света. Окуляр —
собирающая линза или комплекс линз, служащая для восприятия
изображения человеческим глазом, и дающая дополнительное увеличение.
Окуляр образует с оптической системой глаза единый комплекс
собирающих линз, в результате чего формирует мнимое изображение
объекта.
Оптическая схема классического микроскопа.
На схеме показана главная оптическая ось, ход лучей от источника
света через конденсор, предметное стекло с препаратом, далее через
объектив, тубус и окуляр микроскопа, далее через оптическую систему
глаза, и заканчивается отображением объекта на сетчатке глаза.
В классический микрофотографии вместо сетчатки глаза используется
фотопластинка или фотоплёнка. А окуляр вместе с оптической системой
глаза заменяет так называемый фотоокуляр.
В видеонасадке принцип примерно тот же. Видеонасадка рассчитана на
то, чтобы стоять на месте окуляра. В видеонасадке вместо фотоплёнки
используется светочувствительная ПЗС-матрица. Точно такие же
ПЗС-матрицы, используются в современных видеокамерах, цифровых
фотоаппаратах, телекамерах, камерах видеонаблюдения, веб-камерах, и
тому подобных устройствах, работающих с захватом каких-либо
изображений.
Но тут есть один нюанс, связанный с использованием ПЗС-матриц,
вместо фотоплёнки, и тем более вместо человеческого глаза. Дело в
том что вторая, располагаемая после тубуса линза или система линз, в
случае с человеческим глазом (окуляр) служила для совместимости
прибора с человеческим глазом и для дополнительного увеличения, в
случае с фотоплёнкой — просто для дополнительного увеличения.
Но в случае с ПЗС-матрицой она абсолютно не нужна. Так как размеры
ПЗС-матриц меньше размера фотокадра, никакое дополнительное
увеличение не требуется! Мы просто напрямую можем использовать
действительное изображение объекта, формирующееся за объективом.
Схематически это выглядит так:
Действительное изображение объекта отображается на
фоточувствительной матрице увеличено, по тому же принципу, как
раньше увеличено отображались на экране слайды, вставленные в
диапроектор.
Как известно, чем меньше компонентов использовано в оптической
системе, тем меньше вероятность появления различных искажений и
артефактов. Кстати, это одна из причин, по которой подобную схему
использовать выгоднее, чем пользоваться штатной видеонасадкой.
Именно по такой схеме мы будем строить наш «компьютерный
микроскоп».

Смена парадигмы

Итак, команда инженеров Корнельского университета разработала новый метод электронной микроскопии, мощность которого позволяет им с легкостью установить местонахождение атомов. Метод, который, согласно исследованию, опубликованному в журнале Science, опирается на электронный микроскоп в сочетании со сложными алгоритмами 3D-реконструкции установил новый рекорд в видении атомов.

Все, что мы видим вокруг себя, состоит из этих крошечных частиц.

Отмечу, что прошлые попытки представить и изучить отдельные атомы сводились к размытым изображениям. Но теперь ученые действительно могут наблюдать, как атомы дрожат и вибрируют — размытость движения на новых изображениях свидетельствует о точности полученных данных, а не о технической неисправности. В официальном пресс-релизе исследования авторы отмечают, что «вибрация» и «движение» атомов происходит при конечной температуре.

Хотя новый метод требует много времени и вычислительных затрат, его можно было бы сделать более эффективным с помощью более мощных компьютеров в сочетании с машинным обучением и более быстрыми детекторами. «Мы хотим применить это ко всему, что делаем», – пишут авторы исследования. Ну а мы с вами будем ждать результатов , параллельно желая физикам удачи.

Строение микроскопа

Стандартный оптический прибор имеет в своем строении следующие детали:

  • насадку;
  • окуляр;
  • основание и штатив;
  • объективы;
  • револьверную головку;
  • предметный и координатный столики;
  • переключатель и осветитель;
  • винты макрометрической и микрометрической фокусировки;
  • конденсор с диафрагмой.

Оптическая система такого устройства представляет собой объективы, расположенные на револьверной головке, окуляры и в некоторых случаях призменный блок. При помощи оптической системы как раз и формируется изображение изучаемого образца на сетчатке глаза. Причем это изображение будет перевернутым.

В настоящее время многие детские микроскопы содержат в себе линзу Барлоу, применение которой позволяет добиться плавного увеличения изображения до 1000 крат и выше. Однако качество изображения при этом существенно страдает, что делает использование этой линзы в таких устройствах достаточно сомнительным.

В профессиональных устройствах для изменения увеличения используют только различные комбинации качественных объективов и окуляров. И уж конечно, в таких приборах никогда не будет использовать линза столько сомнительного качества.

Механическая система микроскопа представляет собой штатив, тубус, револьверную головку, механизмы фокусировки и предметный столик.

Для фокусировки изображения применяются механизмы фокусировки. Макрометрический винт применяют в работе с небольшими увеличениями, а микрометрический используется при высоких увеличениях. Стандартные школьные или детские микроскопы обычно комплектуются лишь макрометрическим винтом грубой фокусировки. Для лабораторных исследований в обязательном порядке понадобится и механизм тонкой фокусировки. Оптические устройства могут иметь раздельные механизмы грубой и точной фокусировки, а также содержать в себе коаксиальные винты микро и макрометрической регулировки фокуса.

Фокусировка прибора осуществляется при помощи перемещения предметного столика или тубуса устройства в вертикальной плоскости.

Предметный столик необходим для расположения на нем объекта. Можно выделить несколько их разновидностей:

  • стационарный;
  • подвижный;
  • координатный.

Более комфортным для работы считается координатный предметный столик, которые позволяет перемещать образец для исследования в горизонтальной плоскости.

Объективы микроскопа располагаются непосредственно на револьверной головке. Ее вращение позволяет выбрать какой-либо из объективов, тем самым меняя увеличение. Профессиональные устройства оснащены как правило съемными объективами, которые вкручиваются в револьверную головку. Дешевые же варианты микроскопов имеют встроенные объективы.

Тубус микроскопа содержит в себе окуляр. В устройствах с тринокулярной или бинокулярной насадкой существует возможность регулировки расстояния между зрачками, а также коррекции диоптрий, что позволяет подстроить микроскоп под индивидуальные особенности каждого наблюдателя. В детских устройствах в тубусе помимо окуляра может находиться также линза Барлоу.

Осветительная система оптического устройства представляет собой диафрагму, конденсор и источник света.

Источник света может быть как внешний, так и встроенный. Стандартный микроскоп обычно включает в себя нижнюю подсветку. В некоторых детских устройствах иногда используют боковую подсветку, но она не несет за собой никакого практического эффекта.

Лучшие материалы месяца

  • Коронавирусы: SARS-CoV-2 (COVID-19)
  • Антибиотики для профилактики и лечения COVID-19: на сколько эффективны
  • Самые распространенные «офисные» болезни
  • Убивает ли водка коронавирус
  • Как остаться живым на наших дорогах?

Конденсор и диафрагма используется для регулировки освещения микроскопа. Конденсоры могут быть однолинзовыми, двухлинзовыми или трехлинзовыми. При опускании или поднятии конденсора происходит либо рассеивание, либо конденсирование света, который освещает исследуемый образец.

Диафрагма представлена в двух вариантах: ирисовая, с плавным изменением диаметра, и ступенчатая, состоящая из нескольких отверстий разных диаметров. Соответственно увеличивая или уменьшая диаметр светового отверстия можно ограничить или увеличить поток света, льющегося на образец. Некоторые конденсоры оснащаются фильтродержателем, в который могут вставляться различные светофильтры.

Электронные микроскопы

Сегодня увидеть изображения отдельных атомов можно с помощью мощных электронных микроскопов, которые генерируют электронные лучи. Это возможно потому, что электронный луч может иметь длину волны в тысячи раз короче светового луча – настолько короткую, что электронные волны могут быть отклонены крошечными атомами для создания изображения, а вот световые лучи сделать этого не могут.

Как отмечает в своей статье для BBC научный журналист Крис Бараньюк, такие изображения полезны для людей, которые хотят изучить атомную структуру специальных веществ – например, тех, которые используются для изготовления батарей для электромобилей.

Как пишет Nature, ученые из Калифорнийского университета нашли способ создания потрясающе детальной 3D-реконструкции наночастиц платины в атомном масштабе.

Что же до исследования ученых из Корнельского университета, то с помощью новейшей формы электронной птихографии им удалось обнаружить отдельные атомы во всех трех измерениях. Такой способ, как объясняют авторы научной работы, может быть особенно полезен для визуализации полупроводников, катализаторов и квантовых материалов, в том числе используемых в квантовых вычислениях. Примечательно, что новый метод визуализации также можно применять к биологическим клеткам, тканям и даже к синапсным соединениям в мозге. Но как он работает?

Как увидеть невидимое?

Современная наука гласит, что атомы являются строительными блоками всего существующего. Но вряд ли такое объяснение устроит всех, ведь если атомы существуют, значит их можно увидеть. Но как? На первый взгляд может показаться, что существует простой способ доказать существование атомов: достаточно поместить их под микроскоп. Но такой подход не сработает. На самом деле, даже самые мощные микроскопы не могут визуализировать отдельные атомы.

Напомним, что увидеть тот или иной объект можно благодаря тому, как он отклоняет видимые световые волны. А вот атомы остаются для нас невидимыми, при этом они оказывают заметное влияние на некоторые вещи. Так, сотни лет назад, в 1785 году, голландский ученый Ян Ингенхуз изучал странное явление, в котором он не мог до конца разобраться: мельчайшие частицы угольной пыли метались по поверхности спирта в его лаборатории.

Примерно 50 лет спустя, в 1827 году, шотландский ботаник Роберт Браун описал нечто похожее, когда направил микроскоп на пыльцевые зерна. Браун заметил, что некоторые зерна выделяют крошечные частицы, которые затем удаляются от пыльцевого зерна в случайном дрожащем танце. Сначала ученый задался вопросом, действительно ли эти частицы были каким-то неизвестным организмом. Он повторил эксперимент с другими веществами, такими как каменная пыль, которая, как он знал, не была живой и снова увидел то же самое странное движение.

Специфический тип движения, который обнаружил Роберт Браун сегодня называется в его честь – броуновское движение. Термин подразумевает беспорядочное движение микроскопических видимых взвешенных частиц твердого вещества в жидкости или газе, вызываемое тепловым движением частиц жидкости или газа.

Поиски объяснения продолжались до тех пор, пока Альберт Эйнштейн не предположил, что частицы пыльцевых зерен перемещались, потому что постоянно сталкивались с миллионами мельчайших молекул воды – молекул, состоящих из атомов. К 1908 году наблюдения, подкрепленные расчетами, подтвердили реальность атомов. А еще через десять лет, разделяя отдельные атомы, физики начали понимать внутреннюю структуру этих мельчайших частиц.

Лупа

Простейшим прибором для визуальных наблюдений является лупа. Лупой называют собирающую линзу с малым фокусным расстоянием (F < 10 см). Лупу располагают близко к глазу, а рассматриваемый предмет – в ее фокальной плоскости. Предмет виден через лупу под углом

где h – размер предмета. При рассматривании этого же предмета невооруженным глазом его следует расположить на расстоянии d = 25 см наилучшего зрения нормального глаза. Предмет будет виден под углом

Отсюда следует, что угловое увеличение лупы равно

Линза с фокусным расстоянием 10 см дает увеличение в 2,5 раза. Работу лупы иллюстрирует рис. 6.1.1.

1

Рисунок 6.1.1.

Действие лупы: а – предмет рассматривается невооруженным глазом с расстояния наилучшего зрения d = 25 см; б – предмет рассматривается через лупу с фокусным расстоянием F.

Общие сведения[править | править код]

Человеческий глаз представляет собой естественную оптическую систему, характеризующуюся определённым разрешением, т. е. наименьшим расстоянием между элементами наблюдаемого объекта (воспринимаемыми как точки или линии), при котором они ещё могут быть различимы один от другого. Для нормального глаза при удалении от объекта на т. н. расстояние наилучшего видения (D = 250 мм), среднестатистическое нормальное разрешения составляет 0,176 мм.

Улучшить условия наблюдения можно с помощью оптических приборов, в простейшем случае — лупы. Однако размеры микроорганизмов, большинства растительных и животных клеток, мелких кристаллов, деталей микроструктуры металлов и сплавов и т. п. значительно меньше этой величины.

Для наблюдения и изучения подобных объектов предназначены микроскопы различных типов. С помощью микроскопов определяют форму, размеры, строение и многие другие характеристики микрообъектов. Объекты для микроскопии подготавливают и сохраняют в виде специальных микроскопических препаратов, которые можно фиксировать, окрашивать, фотографировать для дальнейшего изучения (микрофотография).

До середины ХХ века работали только с видимым светом, оптическим излучением в диапазоне 400—700 нм, а также с ближним ультрафиолетом (люминесцентный микроскоп). Оптические микроскопы не могли давать разрешающей способности менее полупериода волны опорного излучения (диапазон длин волн 0,2—0,7 мкм, или 200—700 нм), потому максимальное увеличение, которого можно было добиться, составляло ~2000 крат. То есть способность различать структуры с расстоянием между точками до ~0,20 мкм. (хотя в ультрамикроскопе можно обнаружить объекты меньшего размера, их структуру изучить невозможно).

Но это было до 2006 года.

В 2006 году немецкие ученые Штефан Хелль (Stefan Hell) и Мариано Босси (Mariano Bossi) из Института биофизической химии разработали оптический микроскоп, позволяющий наблюдать объекты размером около 10 нм и получать высококачественные трехмерные 3D изображения (см. в журнале Angewandte Chemie). Увидеть объекты размером менее 200 нанометров (минимальной длины волны ближнего ультрафиолетового излучения) было возможно только при помощи неоптических методов (например, электронной микроскопии}, однако эти методы имели свои ограничения, в частности, в отличие от оптических не позволяли работать с целыми и тем более живыми клетками. Ученые применили метод микроскопии, в котором молекулы при помощи специально подобранного очень короткого импульса переводятся из «темного» состояния в «светлое», при котором они излучают энергию, люминесцируют. Излучаемый свет фиксируется и тем самым выдает данные об объектах размером значительно меньше 200 нанометров. Эта разработка позволила взглянуть в микромир живых клеток на атомно- молекулярном уровне в трехмерном пространстве 3D с разрешением изображений в 1-10 нм!

От теории к практике

В первую очередь нам понадобится непосредственно сама ПЗС-матрица,
да ещё и подключённая к регистрирующему устройству (компьютеру).
Самое дешевое конструктивное решение на этот счёт — так
называемые, «веб-камеры» — небольшие устройства,
подключаемые к компьютеру как правило по средствам универсальной
последовательной шины, говоря проще, через USB-порт.
Превоначально эти устройства служили в основном для общения в
интернете, откуда и получили своё название. Для доступа к
светочувствительной матрице, с них достаточно скрутить (вывернуть)
объектив. С помощью них легко получить изображение на мониторе, и
делать фотоснимки. Раньше, для большинства веб-камер наибольшее
разрешение было 0,3 Мпкс (640 х 480), однако сейчас в продаже
имеются веб-камеры, способные делать фотоснимки с разрешением 2 —
5 Мпкс. Единственный минус — как правило, низкая фактическая
частота кадров при съёмке видео. Всё таки эти камеры предназначены
изначально для общения в интернете, а не для съёмки кино… Если
требуется микровидеосъёмка нкаких-либо объектов высокой подвижности,
то можно воспользоваться камерами видеонаблюдения. Подойдут любые
простые (без лишних наворотов) камеры с цветным изображением.
Поскольку размер зерна (пикселей), и самих матриц
довольно малы, то устанавливать камеру с ПЗС-матрицей
непосредственно вместо окуляра. Увеличение будет слишком большим для
используемого объектива и будет «бесполезным». Дело в
том, что фактическое полезное увеличение для светового микроскопа
ограничивается законами волновой оптики. Если световые волны успеют
обогнуть исследуемые объекты, прежде чем пройдут объектив, то
изображение будет размыто.
Для оптимального полезного увеличения тубусное
расстояние следует уменьшить. На сколько? Рассмотрим ниже. Чтобы
совместить веб-камеру с микроскопом, необходимо с микроскопа
вывернуть заводской тубус. Если он изогнут, как в большинстве
моделей отечественных лабораторных микроскопов «ЛОМО»
эпохи с 70х годов и более новых, то лучше отсоединить всё колено с
призмой, открутив винтик сбоку. А камеру установить непосредственно
сверху, ибо чем меньше компонентов использовано в оптической
системе, тем меньше вероятностей возникновения различных артефактов
и искажений изображения. При выборе конкретной камеры, следует
учитывать форму корпуса, наиболее подходят для этого камеры с
правильным цилиндрическим корпусом.

Термины

  • ПЗС (прибор с зарядовой связью) – прибор с перемещением электрического заряда в область, где им можно манипулировать.
  • Длина волны де Бройля – обратно пропорциональна к импульсу частички.

Давайте изучим принцип работы, строение и возможности электронного микроскопа. В определенных условиях частички по поведению напоминают волны. Эта идея заложенная и в функционировании электронного микроскопа, использующем электроны для формирования изображений. Прибор обладает большим разрешением, чем может себе позволить стандартный световой микроскоп. Ему удается разрешать более чем на 50 мкм, а увеличивать до 10000000 раз, а у светового разрешение – 200 нм и увеличение – 2000 раз.

Изображение муравья, созданное сканирующим электронным микроскопом

Теперь вы понимаете, что имеется в виду под электронным микроскопом. Рассмотрим оптический микроскоп. Световой пучок проходит сквозь тонкую мишень и потом увеличивается изображением, фокусируясь объективными и глазными линзами. Количество необходимого света основывается на плотности мишени. То есть, прошедший сквозь нее луч передает информацию о внутренней структуре.

Электронные микроскопы работают практически также, но вместо света используют электроны. Они выходят из катода в виде пучка, оперируемого магнитными линзами. Далее он пробивается сквозь тонкую мишень, где количество электронов зависит от ее плотности.

Серия магнитных линз увеличивает полученное изображение и отправляет его на флуоресцентный экран, фотографическую пластину или чувствительный датчик. Если попадает на ПЗС, то может отметиться в реальном времени на мониторе.

Электронные микроскопы опережают другие по полезности, так как обладают большей возможностью к расширению и увеличению. Дело в том, что длины волн де Бройля намного меньше, чем видимый свет. Объекты дифрагируют свет, если разделены дистанцией того же размера, что и волновая длина света. Дифракция препятствует возможности сфокусировать переданный свет на изображении. Именно поэтому размеры, где в пучке электронов задействована дифракция, будут меньше.

Обзор
Ранний атом
  • Обнаружение составляющих атома
  • Ранние модели атома
  • Модель Томпсона
  • Модель Резерфорда
  • Атомная модель Бора
  • Главные допущения в модели Бора
  • Орбиты Бора
  • Энергия орбиты Бора
  • Водородные спектры
  • Де Бройль и модель Бора
  • Рентгеновские лучи и эффект Комптона
  • Рентгеновские спектры: происхождение, дифракция кристаллами и значение
  • Эффект Комптона
Атомная физика и квантовая механика
  • Волновая природа материи приводит к квантованию
  • Фотонные взаимодействия и парное производство
Приложения атомной физики
  • Электронные микроскопы
  • Лазеры
Многоэлектронные атомы
  • Многоэлектронные атомы
  • Периодическая таблица
  • Электронные конфигурации

Иллюстрированный мастер-класс.

Для начала, нам нужна веб-камера. Как говорилось выше, наилучшим
образом подходят камеры с цилиндрическим корпусом
Вроде вот этой:

Это веб камера «Ritmix»
RVC-045M

Далее следует аккуратно вывернуть объектив веб-камеры.

Перед нами открывается светочувствительная ПЗС-матрица.

Внимание! К ПЗС-матрице нельзя прикасаться руками или другими
предметами, так как это может её загрязнить или даже повредить! Не
следует долго держать открытой ПЗС-матрицу, во избежание попадания
пыли

Любая микроскопическая пылинка попавшая на матрицу ухудшает
качество изображения и вызывает артефакты на микрофотографиях!

Поэтому все манипуляции с камерой без объектива следует проводить
очень осторожно.

Теперь нужно совместить камеру с микроскопом
В качестве опытных
образцов было взято 2 микроскопа. Это микроскоп Ленинградского
Оптико-Механического Объединения «ЛОМО»:

И более старый микроскоп предыдущего поколения:

Далее от микроскопов следует отделить заводские тубусы.

С первого микроскопа мы сняли колено с поворотной призмой:

Со второго — просто отвинтили съёмную часть тубуса:

После чего нужно каким либо образом приделать камеру к микроскопу.
Проще всего это сделать с помощью куска подходящей по размерам
резиновой трубы, так как она эластична и легко подвергается
обработке (обрезке по размерам)

Кроме того, возможна регуляция
тубусного расстояния, движениями камеры вверх и вниз. Таким способом
мы и поступим в нашем случае. Но также можно использовать пластмассу
или металл, такая конструкция будет более трудоёмкой, но зато
возможно более прочной.

В конечном итоге получилось вот так:

В итоге можно получать микрофотографии вроде этих:

А с помощью специального программного обеспечения можно проводить
метрологические исследования:

Таким образом, с относительно небольшими материальными затратами мы
получили неплохой компьютерный микроскоп.

Версия для печати

Суть вопроса

Световая микроскопия — один из основных методов
биологического исследования на протяжении уже более трёх веков. С её
помощью проводятся диагностические, микробиологические,
цитологические, гистологические и многие другие исследования. Кто
придумал микроскоп сейчас сказать сложно. В учебниках биологии
изобретение микроскопа обычно приписывают Левенгуку, хотя это ни в
коем случае не соответствует действительности, как и то, что Колумб
якобы открыл Америку, Левенгук лишь начал активное применение
микроскопов в биологии (а точнее в зоологии) во второй половине 17
века. На самом деле, дошедшие до нас первые сведения о микроскопах
относятся к концу 16 века (1590 г.), и связаны с такими именами, как
Иоанн Липперсгей и Захарий Янсен, позже, в начале 17 века, микроскоп
делает Галилео Галилей (который он назвал «оккиолино»).
Я не удивлюсь, если вдруг найдут какой-нибудь древний микроскоп
где-нибудь на раскопках шумерской цивилизации или какие-либо
упоминание о микроскопах в древних санскритских источниках.
Первоначально световой микроскоп представлял собой комбинацию двух
линз — объектива и окуляра. Позже стали применять конденсоры и
зеркала для улучшения освящения, составные объективы и окуляры для
усиления увеличения и улучшения качества изображения, призмы и
зеркала для удобства наблюдателя. Применялись различные приёмы
освящения, и прочие приёмы, позволяющие наблюдать или направленные
на улучшение наблюдения тех или иных объектов или структур. Но
фактически, микроскоп оставался чисто оптическим прибором, в
котором регистрирующим устройством являлся человеческий глаз. В 20
веке человеческий глаз стал заменяться фотопластинкой или
фотоплёнкой. Так зародилась микрофотография — получение
фотоснимков микроскопических объектов. Это стало весьма полезным для
работы исследователей самых различных областей науки. Ведь любому
исследователю рано или поздно приходится поделится своими
достижениями с другими людьми, оставить что-то своим потомкам… А
как передать сведения потомкам о том, что исследователь видел в
микроскопе? Описать словами? Это сложно, к тому же накладывает
субъективные отпечатки и автора и читателя. Зарисовать? Зачастую
многие так и делали, поэтому в былые времена любой натуралист должен
быть по совместительству ещё и художником, видимо по этой давней
традиции кое-где студентов всё ещё заставляют рисовать в альбомах
то, что они видят в микроскопе, но к сожалению не все гениальные
учёные являлись столь же гениальными художниками, к тому же опять же
накладывает субъективный фактор художника. А микрофотография разом
решает эту проблему. Поместив микрофотографию в книгу или научную
статью, автор мог передать читателю именно то, что видел в
микроскопе. В конце 20, и начале 21 века цифровая фотография
вытеснила плёночную. Аналогичную картину можно увидеть и в
микрофотографии. В результате на рынке появились два вида товаров:
«компьютерные микроскопы» — приборы, изначально
предназначенные для работы с компьютером и «видеонасадки»
небольшие устройства, устанавливаемые на обычные микроскопы вместо
окуляров. Хорошие компьютерные микросковы обладают большими
возможностями (например, картируемый предметный столик), но очень
дорого стоят. Видеонасадки стоят на порядок дороже своей реальной
себестоимости, к тому же далеко не всегда отвечают требованиям
исследователя. Производители видеонасадок видимо считают, что могут
запросить с исследователя столько денег, сколько захотят, всё равно
она стоит дешевле компьютерных микроскопов… Есть ли способ
получать микрофотографии и микровидеосъёмку без серьёзных
капиталовложений? Есть! И я Вам это сейчас докажу!

История создания микроскопа

Создание микроскопа имеет многовековую историю. Прибор прошел путь от простой трубки, в которую едва что-то можно было рассмотреть, до электронного устройства огромной мощности с большими увеличительными возможностями.

Один из первых микроскопов

Поскольку ранее наукой интересовались богатые люди, заказанные ими единичные экземпляры микроскопов украшались дорогими камнями и золотом, футляры для их хранения изготавливались из слоновой кости и ценного дерева.

В настоящее время существует множество микроскопов, они находят применение в разных сферах деятельности человека: медицине, промышленности, археологии, электронике и др.

Микроскоп Захария Янссена (XVI век)

Первый микроскоп создал нидерландский мастер по изготовлению очков Захарий Янссен. Это была обычная трубка с двумя линзами на концах. Настройку изображения выполняли, выдвигая трубку (тубус). Этот простой микроскоп стал основой для создания более сложных приборов.

Микроскоп Гука (середина XVII века)

Роберт Гук собрал очень удобную модель микроскопа: тубус можно было наклонять. Чтобы получить хорошее освещение, ученый придумал специальную масляную лампу и стеклянный шар, который наполнялся водой.

Микроскоп Галилея (начало XVII века)

Галилео Галилей доработал трубу Янссена, заменив одну из выпуклых линз на вогнутую. При выдвижении тубуса этот микроскоп служил еще и телескопом. Предположительно микроскоп Галилея изготовил мастер Джузеппе Кампаньи из дерева, картона и кожи и поставил на трехногую подставку из металла.

Микроскоп Левенгука (середина XVII века)

Изобретение Левенгука представляло собой две небольшие пластины, между которыми крепилась крошечная линза, а исследуемый объект помещался на иглу. Передвигать иглу можно было с помощью специального винта. Микроскоп мог увеличить изображение в 300 раз, что было немыслимо для той поры.

Микроскоп Иоганна ван Мушенбрука (конец XVII века)

Иоганн ван Мушенбрук создал необычный и простой в использовании микроскоп. Линза и держатель крепились с помощью подвижных соединений, названных «орехами Мушенбрука». Это придавало микроскопу большую гибкость.

Микроскоп Дреббеля (XVII век)

Микроскоп Дреббеля — это позолоченная труба, которая находилась в строго вертикальном положении. Работать за таким микроскопом было не очень удобно.

Микроскоп фирмы Шевалье (XIX век)

Наука шагнула далеко вперед. Фирма Шевалье стала производить микроскопы, объектив которых состоял уже не из одной простой, а из многих специально отшлифованных ахроматических линз. Это позволяло достигать большой мощности и передавать изображение без искажений и более четко.

Электронный микроскоп (XX век)

Появляются электронные микроскопы. Ученые заменили пучок света на поток микрочастиц — электронов. Для получения изображения в электронном микроскопе используются специальные магнитные линзы, они управляют движением электронов с помощью магнитного поля.

USB-микроскоп (конец XX века)

USB-микроскоп — это небольшой цифровой прибор, который присоединяется к компьютеру через USB-порт. Вместо окуляра — маленькая веб-камера, которая посылает изображение прямо на монитор компьютера.

Гость форума
От: admin

Эта тема закрыта для публикации ответов.