Кой и кога е открил микроскопа. Историята на създаването на микроскопа и неговата структура. Окулярна система К. Хюйгенс и по -нататъшно развитие на устройството

Историята на създаването на микроскопа

Кажете каквото ви харесва, но микроскопът е един от най -важните инструменти на учените, едно от основните им оръжия за разбиране на света около тях. Как се появи първият микроскоп, каква е историята на микроскопа от Средновековието до наши дни, каква е структурата на микроскопа и правилата за работа с него, ще намерите отговорите на всички тези въпроси в нашата статия. Така че нека започнем.

Историята на създаването на микроскопа

Въпреки че първите увеличаващи лещи, въз основа на които светлинният микроскоп действително работи, са открити от археолозите по време на разкопките на древен Вавилон, въпреки това първите микроскопи се появяват през Средновековието. Интересното е, че сред историците няма консенсус относно това кой е изобретил микроскопа за първи път. Кандидатите за тази почтена роля включват такива известни учени и изобретатели като Галилео Галилей, Кристиан Хюйгенс, Робърт Хук и Антъни ван Левенгук.

Струва си да споменем и италианския лекар Г. Фракосторо, който още през 1538 г. първи предложи да се комбинират няколко лещи, за да се получи по -голям увеличаващ ефект. Това все още не е създаването на микроскопа, но е предшественик на неговото възникване.

И през 1590 г. известен Ханс Ясен, холандски майстор на очилата, обявява, че неговият син, Захари Ясен, е изобретил първия микроскоп, за хората от Средновековието подобно изобретение е близко до малко чудо. Редица историци обаче се питат дали Захари Ясен е истинският изобретател на микроскопа. Факт е, че в биографията му има много тъмни петна, включително петна върху репутацията му, тъй като съвременниците обвиняват Захария в фалшифициране и кражба на чужда интелектуална собственост. Каквото и да беше, но да знаем със сигурност дали Захарий Ясен е изобретателят на микроскопа или не, ние, за съжаление, не можем.

Но репутацията на Галилео Галилей в това отношение е безупречна. Ние познаваме този човек преди всичко като велик астроном, учен, преследван от Католическата църква заради убеждението му, че Земята се върти около, а не обратното. Сред важните изобретения на Галилей е първият телескоп, с помощта на който ученият прониква с очите си в космическите сфери. Но сферата му на интереси не се ограничаваше само до звезди и планети, защото микроскопът по същество е същият телескоп, но само обратното. И ако с помощта на увеличаващи лещи човек може да наблюдава отдалечени планети, тогава защо да не обърнем силата си в друга посока - да изследваме какво е „под носа ни“. „Защо не“, вероятно си помисли Галилей и така през 1609 г. той представи на широката публика в Accademia dei Licei първия си композитен микроскоп, който се състоеше от изпъкнали и вдлъбнати увеличаващи лещи.

Антични микроскопи.

По -късно, 10 години по -късно, холандският изобретател Корнелиус Дребел подобри микроскопа на Галилей, като добави още една изпъкнала леща. Но истинската революция в развитието на микроскопите е направена от Кристиан Хюйгенс, холандски физик, механик и астроном. Така той пръв създава микроскоп с двуобективна система от окуляри, които се регулират ахроматично. Заслужава да се отбележи, че окулярите на Хюйгенс се използват и до днес.

Но известният английски изобретател и учен Робърт Хук влезе завинаги в историята на науката, не само като създател на своя оригинален микроскоп, но и като човек, който направи голямо научно откритие с негова помощ. Именно той за първи път видя под микроскоп органична клетка и предложи всички живи организми да се състоят от клетки, тези най -малки единици жива материя. Робърт Хук публикува резултатите от наблюденията си в фундаменталната си работа - Микрография.

Издадена през 1665 г. от Лондонското кралско общество, тази книга веднага се превърна в научен бестселър от онези времена и направи истинска сензация в научната общност. И все пак, тъй като съдържаше гравюри с изображение на въшки, мухи, растителни клетки, уголемени под микроскоп. Всъщност тази работа беше невероятно описание на възможностите на микроскопа.

Интересен факт: Робърт Хук използва термина „клетка“, тъй като растителните клетки, ограничени от стени, му напомнят за монашески клетки.

Ето как изглеждаше микроскопът на Robet Hooke, изображение от "Micrograph".

И последният изключителен учен, който допринесе за разработването на микроскопи, беше холандецът Антъни ван Левенгук. Вдъхновен от работата на Робърт Хук, Micrographia, Leeuwenhoek създава свой собствен микроскоп. Микроскопът на Левенгук, въпреки че имаше само една леща, беше изключително силен, така че нивото на детайлност и увеличението на микроскопа му беше най -доброто по онова време. Наблюдавайки дивата природа чрез микроскоп, Левенхук прави много важни научни открития в биологията: той пръв вижда еритроцити, описва бактерии, дрожди, скицира сперматозоиди и структурата на очите на насекомите, открива и описва много от техните форми. Работата на Левенгук даде огромен тласък на развитието на биологията и помогна да се привлече вниманието на биолозите към микроскопа, направи го неразделна част от биологичните изследвания дори до днес. Това е като цяло историята на откриването на микроскопа.

Видове микроскопи

Освен това с развитието на науката и технологиите започнаха да се появяват все по-сложни светлинни микроскопи, първият светлинен микроскоп, работещ на базата на увеличаващи лещи, беше заменен с електронен микроскоп, а след това лазерен микроскоп, рентгенов микроскоп, давайки в пъти по -добър увеличителен ефект и детайли. Как работят тези микроскопи? Повече за това по -късно.

Електронен микроскоп

Историята на развитието на електронния микроскоп започва през 1931 г., когато известен Р. Руденберг получава патент за първия трансмисионен електронен микроскоп. Тогава, през 40 -те години на миналия век, се появяват сканиращи електронни микроскопи, които достигат своето техническо съвършенство вече през 60 -те години на миналия век. Те образуват изображение на обекта поради последователното движение на малка секция електронна сонда над обекта.

Как работи електронният микроскоп? В основата на неговата работа е насочен лъч от електрони, ускорен в електрическо поле и показва изображението на специални магнитни лещи, този електронен лъч е много по -малък от дължината на вълната на видимата светлина. Всичко това прави възможно увеличаването на мощността на електронен микроскоп и неговата разделителна способност с 1000-10 000 пъти в сравнение с традиционния светлинен микроскоп. Това е основното предимство на електронния микроскоп.

Ето как изглежда модерен електронен микроскоп.

Лазерен микроскоп

Лазерният микроскоп е подобрена версия на електронен микроскоп, неговата работа се основава на лазерен лъч, който позволява на погледа на учения да наблюдава живи тъкани на още по -голяма дълбочина.

Рентгенов микроскоп

Рентгеновите микроскопи се използват за изследване на много малки обекти с размери, сравними с размерите на рентгенова вълна. Тяхната работа се основава на електромагнитно излъчване с дължина на вълната от 0,01 до 1 нанометър.

Устройство с микроскоп

Дизайнът на микроскопа зависи от неговия тип, разбира се, електронният микроскоп ще се различава по своята структура от светлинен оптичен микроскоп или от рентгенов микроскоп. В тази статия ще разгледаме структурата на обикновен модерен оптичен микроскоп, който е най -популярен както сред любители, така и сред професионалисти, тъй като те могат да бъдат използвани за решаване на много прости изследователски проблеми.

Така че, на първо място, в микроскоп можете да различите оптичните и механичните части. Оптичната част включва:

• Окулярът е частта от микроскопа, която е пряко свързана с очите на наблюдателя. В първите микроскопи той се състои от един обектив, дизайнът на окуляра в съвременните микроскопи, разбира се, е малко по -сложен.
• Обективът е практически най -важната част от микроскопа, тъй като именно обективът осигурява основното увеличение.
• Осветител - отговорен за потока светлина върху обекта, който се изследва.
• Апертура - регулира силата на светлинния поток, влизащ в обекта, който се изследва.

Механичната част на микроскопа се състои от такива важни части като:

• Тръба, това е тръба, която съдържа окуляр. Тръбата трябва да е здрава и да не се деформира, в противен случай оптичните свойства на микроскопа ще пострадат.
• Основата, тя осигурява стабилност на микроскопа по време на работа. Именно върху него са прикрепени тръбата, държачът на кондензатора, копчетата за фокусиране и други части на микроскопа.
• Въртяща се глава - използва се за бърза смяна на целите, липсва в евтини модели микроскопи.
• Предметната таблица е мястото, където се поставя изследваният обект или обекти.

И тук снимката показва по -подробна структура на микроскопа.

Правила за работа с микроскоп

• Необходимо е да работите с микроскопа, докато седите;
• Преди работа микроскопът трябва да се провери и да се избърше прахът с мека кърпа;
• Поставете микроскопа пред себе си малко вляво;
• Струва си да започнете работа с малко увеличение;
• Настройте осветлението в зрителното поле на микроскопа с помощта на електрическа светлина или огледало. Гледайки през окуляра с едно око и използвайки огледало с вдлъбната страна, насочете светлината от прозореца към обектива и след това осветете зрителното поле възможно най -равномерно. Ако микроскопът е оборудван с осветител, след това свържете микроскопа към източник на захранване, включете лампата и задайте необходимата яркост на горене;
• Поставете микропрепарата на сцената така, че обектът, който се изследва, да е под целта. Гледайки отстрани, спуснете лещата с помощта на макровинта, докато разстоянието между долната леща на обектива и микропрепарата стане 4-5 мм;
• Премествайки образеца с ръка, намерете правилното място, поставете го в центъра на зрителното поле на микроскопа;
• За да изучите обект с голямо увеличение, първо трябва да поставите избраната област в центъра на зрителното поле на микроскопа при ниско увеличение. След това сменете обектива на 40x, като завъртите револвера, така че да е в работно положение. Постигнете добро изображение на обекта с помощта на микрометричния винт. На кутията на микрометричния механизъм има две чертички, а на винта на микрометъра има точка, която винаги трябва да е между редовете. Ако излезе извън техните граници, трябва да се върне в нормалното си положение. Ако това правило не се спазва, винтът на микрометъра може да престане да функционира;
• След приключване на работата с голямо увеличение, задайте ниско увеличение, повдигнете лещата, извадете образеца от работната маса, избършете всички части на микроскопа с чиста салфетка, покрийте го с найлонов плик и го поставете в шкаф.

Когато пишех статията, се опитах да я направя възможно най-интересна, полезна и качествена. Ще бъда благодарен за всяка обратна връзка и конструктивна критика под формата на коментари към статията. Също така можете да напишете вашето желание / въпрос / предложение на моята поща [защитен имейл]или Facebook, искрено авторът.

От древни времена хората искат да видят неща, които са много по -малки, отколкото невъоръженото око може да възприеме. Невъзможно е да се каже кой пръв е използвал лещите, но е достоверно известно например, че нашите предци преди повече от 2 хиляди години са знаели, че стъклото е способно да пречупва светлината.

През втори век пр. Н. Е. Клавдий Птолемей описва как една пръчка се „огъва“, когато е потопена във вода, и дори изчислява много точно константата на пречупване. По -рано в Китай устройствата бяха направени от лещи и тръба, пълна с вода, за да „видят невидимото“.

През 1267 г. Роджър Бейкън описва принципите на лещите и общата идея за телескоп и микроскоп, но едва в края на 16 век Захари Янсен и баща му Ханс, производител на очила от Холандия, започват да експериментират с лещи. Те поставиха няколко лещи в тръбата и установиха, че гледаните през нея обекти изглеждат значително по -големи, отколкото под обикновена лупа.

Но този техен „микроскоп“ беше по -скоро любопитство, отколкото научен инструмент. Има описание на инструмента, който бащата и синът са направили за кралското семейство. Състои се от три плъзгащи се тръби с обща дължина 45 см и диаметър 5 см. При затваряне се увеличава 3 пъти, при пълно отваряне - 9 пъти, обаче изображението се оказва малко размазано.

През 1609 г. Галилео Галилей създава сложен микроскоп с изпъкнали и вдлъбнати лещи и през 1612 г. представя този „окиолино“ („малко око“) на полския крал Сигизмунд III. Няколко години по -късно, през 1619 г., холандският изобретател Корнелиус Дребел демонстрира в Лондон своята версия на микроскопа с две изпъкнали лещи. Но самата дума „микроскоп“ се появява едва през 1625 г., когато по аналогия с „телескопа“ е изобретен от германския ботаник от Бамберг Йохан (Джовани) Фабер.

От Levenguk до Abbe

През 1665 г. английският натуралист Робърт Хук подобрява лупата и открива елементарните структурни единици, клетки, като изучава кората на корковия дъб. 10 години по -късно холандският учен Антъни ван Левенгук успя да получи още по -съвършени лещи. Неговият микроскоп увеличи обектите 270 пъти, докато други подобни инструменти едва достигнаха 50 пъти увеличение.

Благодарение на висококачествените си полирани и полирани лещи, Ленвенгук прави много открития - той пръв вижда и описва бактерии, дрождеви клетки, наблюдава движението на кръвните клетки в капилярите. Общо ученият е направил поне 25 различни микроскопа, от които само девет са оцелели до днес. Има предположения, че някои от изгубените инструменти дори са имали увеличение 500 пъти.

Въпреки всички постижения в тази област, микроскопите остават практически непроменени през следващите 200 години. Едва през 1850 -те години немският инженер Карл Цайс започва да подобрява лещите за микроскопи, които неговата компания произвежда. През 1880 -те той наема Ото Шот, специалист по оптично стъкло. Неговите изследвания са подобрили значително качеството на увеличаващите устройства.

Друг сътрудник на Karl Zeiss, оптичният физик Ernst Abbe, подобри самия процес на производство на оптични инструменти. Преди това цялата работа с тях се извършваше чрез опит и грешка; Abbe също създаде теоретична основа за тях, научно обосновани производствени методи.

С развитието на технологиите се появи микроскопът, който познаваме сега. Сега обаче оптичните микроскопи, способни да се фокусират върху обекти, по -големи или равни на дължината на вълната на светлината, вече не могат да задоволят учените.

Съвременни електронни микроскопи

През 1931 г. немският физик Ернст Руска започва работа по създаването на първия електронен микроскоп (трансмисионен (трансмисионен) електронен микроскоп). През 1986 г. печели Нобелова награда за това изобретение.

През 1936 г. немският учен Ервин Вилгел Мюлер изобретява електронен проектор (полеви електронен микроскоп). Устройството направи възможно увеличаването на изображението на твърдо тяло с милиони пъти. Петнадесет години по -късно Мюлер направи нов пробив в тази област - полево -йонният микроскоп, който направи възможно един физик да види атоми за първи път в историята на човечеството.

Паралелно се извършват и други работи. През 1953 г. холандецът Фриц Зернике, професор по теоретична физика, получава Нобелова награда за създаване на фазова контрастна микроскопия. През 67 г. Ервин Мюлер усъвършенства своя полево-йонен микроскоп, като добавя мас-спектрометър по време на полет, създавайки първата „атомна сонда“. Това устройство дава възможност не само да се идентифицира един атом, но и да се определи масата и множеството на йонния заряд.

През 1981 г. Герд Биниг и Хайнрих Рорер от Германия създават сканиращ (растер) тунелен микроскоп; пет години по -късно Биниг и колегите му изобретяват сканиращия атомно -силов микроскоп. За разлика от предишното развитие, AFM ви позволява да изследвате както проводими, така и непроводими повърхности и действително да манипулирате атомите. През същата година Биниг и Рорер получават Нобелова награда за своите частни марки.

През 1988 г. трима учени от Великобритания оборудват "атомната сонда" на Мюлер с детектор, чувствителен към позицията, което дава възможност да се определи положението на атомите в три измерения.

През 1988 г. японският инженер Кинго Итая изобретява електрохимичния сканиращ тунелен микроскоп, а три години по-късно е предложен силовият микроскоп на сондата на Келвин, безконтактна версия на микроскопа с атомна сила.

Назад към статиите

Изобретение и усъвършенстване на микроскопа

Развитието на оптиката направи възможно проектирането през 17 век. микроскоп е устройство, което е имало наистина революционен ефект върху развитието на биологията. Микроскопията отвори света на протозоите и бактериите за изследователите. Изследването на досега недостъпни подробности за структурата на животните, растенията и гъбите показа, че в основата на всички живи същества е мъничка универсална формация - клетка.

Микроскопите в съвременния смисъл включват само „сложен“ микроскоп - устройство, състоящо се от две лещи: окуляр и обектив. Но в зората на микроскопията широко се използват и „прости“ микроскопи, които днес бихме нарекли лупа.
Един от първите комбинирани микроскопи е конструиран през 1609-1610 г. Галилей като модифициран телескоп. Съвременният комбиниран микроскоп води началото си от английските или холандските микроскопи с две лещи от началото на 17 век. Обектите в тях се разглеждаха на дневна светлина при падаща светлина; нямаше фокусиращи устройства.

Един от първите микроскопи от вида, с който сме свикнали

Първото голямо подобрение в сложния микроскоп е свързано с името на английския физик Робърт Хук (1635-1703). Подобренията са засегнали както оптиката, така и механичните характеристики на дизайна. Изцяло нова е и системата за изкуствено осветяване на обекта, измислена от учения.

Развитието на микроскопията през 18 век върви главно по пътя на подобряване на дизайна на механичните части. Тръбата за носене на лещите сега беше подвижно фиксирана върху специална колона, движението й беше осигурено от специален винт с резба.

Историята на първия микроскоп или как всичко започна

Подобренията в дизайна сега направиха възможно изследването както на прозрачни обекти в пропускаща светлина, така и на непрозрачни обекти при падаща светлина. От 1715 г. при микроскопа се появява познато огледало.

Микроскоп, пригоден за фотографиране в черната стая

Във всички сложни микроскопи от 17 - 18 век. при увеличения по -големи от 120 - 150 пъти (сферични и хроматични аберации) силно изкривява изображението. Следователно предпочитанието, което микроскопистите от онова време, започвайки от

А. Левенгук, беше даден на обикновен микроскоп с една леща. Проблемът с хроматичната аберация е решен в края на 18 - началото на 19 век. чрез използване на комбинация от лещи, изработени от различни видове стъкло. Първият ахроматичен микроскоп е проектиран през 1784 г. от академик от Санкт Петербург Ф. Епинус, но поради редица причини не получава широко признание. По -нататъшни стъпки към ахроматизацията на микроскопа бяха предприети едновременно от различни майстори в Германия, Англия и Франция. През 1827 г. JB Amici използва плоска предна леща в обектива, което дава възможност за намаляване на сферичната аберация.

Техниката на смилане и взаимно монтиране на лещите е достигнала такова съвършенство, че микроскопите от първата половина на 19 век. може да се увеличи до 1000 пъти. Практическото приложение на такива силни системи беше ограничено от факта, че зрителното поле при големи увеличения остана тъмно - значителна част от лъчите, пречупвайки се във въздуха, не паднаха в лещата. Радикално подобрение е постигнато с началото на приложението (потапяне). Маслото за потапяне е създадено от дизайнерите на компанията K. Zeiss.

Създаването на фабрично производство на микроскопи, конкуренцията между конкуриращите се фабрики доведе до намаляване на цената на инструментите, а през четиридесетте години на XIX век микроскопът се превърна в ежедневен лабораторен инструмент, който дори отделни лекари и студенти биха могли да имат.
През 1886 г. фирмата на K. Zeiss пуска нови апохроматични лещи, където корекцията на сферични и хроматични аберации е достигната до краен предел. Както показаха изчисленията на Е. Абе, с производството на тези лещи беше достигната границата на разделителната способност на светлинния микроскоп.

Един от първите микроскопи на Carl Zeiss. Снимка: Флавио

Паралелно с усъвършенстването на микроскопа е разработена техника за приготвяне на микроскопични препарати. Дълго време той остава много примитивен - до началото на 19 век. микроскопистите разглеждат предимно изсушени предмети. Пресни препарати, които не са претърпели никаква обработка, се изследват. Методи за приготвяне на "постоянни препарати", които характеризират съвременната микроскопия, все още не са съществували, поради което изследователят е бил лишен от възможността да изучава препарата дълго време и да сравнява новите препарати със старите.

До началото на втората четвърт на 19 век. изследователите започнаха да използват някои реактиви за изследване на тъкани, например добавянето на оцетна киселина направи възможно идентифицирането на клетъчни ядра. Реактивите бяха приложени точно там, на сцената на микроскопа.
От 80 -те години. XIX век. в практиката на микроскопични изследвания, микротомът, изобретен от J. Purkinje, се превръща в незаменим атрибут. Използването на микротома направи възможно да се направят тънки участъци и да се получат непрекъснати серии от секции, което доведе до напредък в изследването на фината структура на клетката.

В средата на XIX век. микроскопистите започват да използват различни методи за фиксиране и оцветяване на препарати, като изливат изследваните предмети в по -плътни среди. От 70 -те години насам. XIX век. за производството на постоянни препарати традиционно се използва канадски балсам.

Кой е донесъл първия микроскоп в Русия, е трудно да се каже. Най -вероятно това не е било по -рано от 17 век.

Уикипедия има следните данни:
Невъзможно е да се определи точно кой е изобретил микроскопа. Смята се, че холандският майстор на очилата Ханс Янсен и неговият син Захариас Янсен са измислили първия микроскоп през 1590 г., но това е изявление от самия Захариас Янсен в средата на 17 век. Датата, разбира се, не е точна, тъй като се оказа, че Захария е роден около 1590 г.

Как е изобретен микроскопът

Друг претендент за титлата изобретател на микроскопа беше Галилео Галилей. Той разработва окиолино или сложен микроскоп с изпъкнали и вдлъбнати лещи през 1609 г. Галилей представя своя микроскоп на обществеността в Accademia dei Lincei, основана от Федерико Чези през 1603 г. Трите пчели от Франческо Стелути са част от печата на папата Urban VIII и се счита за първия публикуван микроскопичен символ (вж. Стивън Джей Гулд, Лежащите камъни на Маракеш, 2000). Кристиан Хюйгенс, друг холандец, изобретил обикновена система за окуляри с двойни лещи в края на 1600-те години, която била ахроматично регулируема и следователно огромна крачка напред в историята на микроскопите. Окулярите на Хюйгенс се произвеждат и днес, но им липсва ширината на зрителното поле, а позицията на окулярите е неудобна за очите в сравнение със съвременните широкоъгълни окуляри. Антон Ван Левенгук (16321723) се смята за първият, който успя да привлече вниманието на биолозите към микроскопа, независимо от факта, че прости увеличаващи лещи вече са произведени от 1500 -те години, а увеличаващите свойства на стъклените съдове, пълни с вода, са били споменат от древните римляни (Сенека). Ръчно изработени, микроскопите на Van Leeuwenhoek бяха много малки парчета с една много здрава леща. Те бяха неудобни за използване, но позволиха много подробно изследване на изображенията само защото не поеха недостатъците на сложен микроскоп (няколко лещи на такъв микроскоп удвоиха дефектите на изображението). Отне около 150 години развитие на оптиката, за да може композитният микроскоп да осигури същото качество на изображението като обикновените микроскопи Levenguk. Така че, въпреки че Антон Ван Левенхук беше голям майстор на микроскопа, той не беше неговият изобретател, противно на общоприетото схващане.

Първият микроскоп не е проектиран от професионален учен, а от аматьор, търговец от фабрика Антони Ван Левенхук, който е живял в Холандия през 17 век. Именно този любознателен самоук човек за пръв път погледна през направено от него устройство върху капка вода и видя хиляди малки същества, които нарече латинската дума animalculus (малки животни). През живота си Леувенхук успява да опише повече от двеста вида животни и като изучава тънки части от месо, плодове и зеленчуци, открива клетъчната структура на живата тъкан. За заслугите си към науката Левенгук е избран за пълноправен член на Кралското общество през 1680 г., а малко по -късно става академик на Френската академия на науките.

Микроскопите на Левенгук, от които той лично е направил повече от триста в живота си, са били малки, сферични лещи с размер на грахово зърно, поставени в рамка. Микроскопите имаха степен, чието положение спрямо лещата можеше да се регулира с помощта на винт, но стойката или триножникът на тези оптични инструменти не трябваше да се държат в ръка. От гледна точка на днешната оптика устройството, наречено микроскоп Levenguk, не е микроскоп, а много мощно лупа, тъй като оптичната му част се състои само от една леща.
връзката ще се появи след проверка от модератора на историята на микроскопа
Разработен в Русия първият ахроматичен микроскоп (около 1784 г.) Франц Улрих Теодор Епинус, него. Аепин, (2 (13) декември 1724 г., Росток 10 (22) август 1802 г., Дорпат, сега Тарту) руски физик, член на Петербургската академия на науките (1756). Https://ru.wikipedia.org/wiki/Epinus , _Фра ...

Какво е значението на изобретението на микроскопа? Историята на изобретението на микроскопа

Микроскопът е уникално устройство, предназначено да увеличава микроизображенията и да измерва размера на обекти или структурни образувания, видени през обектив. Това развитие е изумително и значението на изобретението на микроскопа е изключително голямо, защото без него някои области на съвременната наука не биха съществували. И от тук по -подробно.

Микроскопът е устройство, подобно на телескоп, което се използва за напълно различни цели. С негова помощ е възможно да се изследва структурата на обектите, които са невидими за окото. Тя ви позволява да определите морфологичните параметри на микроформациите, както и да оцените тяхното обемно местоположение. Следователно е дори трудно да си представим колко важно е било изобретението на микроскопа и как неговият външен вид е повлиял на развитието на науката.

История на микроскопа и оптиката

Днес е трудно да се отговори кой пръв е изобретил микроскопа. Вероятно този въпрос ще бъде толкова широко дискутиран, колкото създаването на арбалет. Въпреки това, за разлика от оръжията, изобретението на микроскопа наистина се е случило в Европа. И кой точно все още не е известен. Вероятността, че устройството е пионер от Ханс Янсен, холандски производител на очила, е доста голяма. Синът му, Захари Янсен, обяви през 1590 г., че той и баща му са конструирали микроскоп.

Но вече през 1609 г. се появява друг механизъм, създаден от Галилео Галилей. Той го нарече occhiolino и го представи на обществеността на Националната академия dei Lincei. Знакът върху печата на папа Урбан III е доказателство, че микроскопът вече може да се използва по това време. Смята се, че това е модификация на микроскопично изображение. Светлинният микроскоп на Галилео Галилей (композитен) се състои от една изпъкнала и една вдлъбната леща.

Подобряване и прилагане на практика

Вече 10 години след изобретението на Галилей, Корнелиус Дребел създава композитен микроскоп с две изпъкнали лещи. И по-късно, тоест до края на 1600-те години Кристиан Хюйгенс разработва система за окуляри с две лещи. Те все още се произвеждат, въпреки че им липсва широко зрително поле. Но по-важното е, че с помощта на такъв микроскоп през 1665 г. Робърт Хук изучава разрез на корков дъб, където ученият вижда така наречените пчелни пити. Резултатът от експеримента беше въвеждането на понятието „клетка“.

Друг баща на микроскопа - Антъни ван Левенгук - само го преоткрива, но успява да привлече вниманието на биолозите към устройството. И след това стана ясно колко важно е изобретението на микроскопа за науката, защото позволява развитието на микробиологията. Вероятно гореспоменатото устройство значително ускори развитието на естествените науки, защото докато човек не види микроби, той вярваше, че болестите произхождат от нечистота. А в науката царуват концепциите за алхимия и виталистичните теории за съществуването на живите и за спонтанното генериране на живот.

Микроскопът на Левенгук

Изобретението на микроскопа е уникално събитие в науката на Средновековието, защото благодарение на устройството беше възможно да се намерят много нови теми за научна дискусия. Освен това много теории се сринаха поради микроскопия. И това е голямата заслуга на Антъни ван Левенгук. Той успя да подобри микроскопа, така че да му позволи да види клетките в детайли. И ако разгледаме въпроса в този контекст, тогава Leeuwenhoek наистина е бащата на този тип микроскоп.

Структура на устройството

Самият светлинен микроскоп Levenguk беше плоча с леща, способна да умножава разглежданите обекти. Тази пластина на обектива имаше статив. Чрез него тя беше монтирана на хоризонтална маса. Насочвайки лещата към светлината и поставяйки изследвания материал между нея и пламъка на свещта, беше възможно да се видят бактериалните клетки. Освен това първият материал, който Антъни ван Левенгук изследва, е плака. В него ученият видя много същества, които все още не можеше да назове.

Уникалността на микроскопа Levenguk е поразителна. Наличните по това време композитни модели не осигуряват високо качество на изображението. Освен това наличието на две лещи само изостри дефектите. Следователно са били необходими повече от 150 години за композитните микроскопи, първоначално разработени от Galileo и Drebbel, за да получат същото качество на изображението като устройството на Levenguk. Самият Антъни ван Левенхук все още не се счита за баща на микроскопа, но по право е признат майстор на микроскопирането на естествени материали и клетки.

Изобретение и подобряване на лещите

Самата концепция за леща вече е съществувала в древен Рим и Гърция. Например в Гърция с помощта на изпъкнали чаши беше възможно да се запали огън. А в Рим отдавна са забелязани свойствата на стъклени съдове, пълни с вода. Те направиха възможно увеличаването на изображенията, макар и не много пъти. По -нататъшното развитие на лещите не е известно, въпреки че е очевидно, че напредъкът не може да стои неподвижен.

Известно е, че през 16 век във Венеция използването на очила влиза в практиката. Това се потвърждава от фактите за наличието на шлифовъчни машини за стъкло, което направи възможно получаването на лещи.

Кой е изобретил микроскопа?

Имаше и чертежи на оптични устройства, които бяха огледала и лещи. Авторството на тези произведения принадлежи на Леонардо да Винчи. Но дори по -рано хората работеха с лупи: през 1268 г. Роджър Бейкън предложи идеята за създаване на телескоп. По -късно беше приложен.

Очевидно авторството на обектива не принадлежи на никого. Но това се наблюдаваше до момента, в който Карл Фридрих Цайс пое оптиката. През 1847 г. той започва да произвежда микроскопи. Тогава неговата компания става лидер в разработването на оптични очила. Той съществува и до днес, като остава основният в индустрията. Всички компании, които се занимават с производство на фото и видео камери, оптични мерници, далекомери, телескопи и други устройства, си сътрудничат с него.

Подобряване на микроскопията

Историята на изобретението на микроскопа е поразителна, когато се проучи подробно. Но не по -малко интересна е историята на по -нататъшното усъвършенстване на микроскопията. Започват да се появяват нови видове микроскопи и генерираната от тях научна мисъл потъва все по -дълбоко. Сега целта на учения не беше само да изследва микробите, но и да разгледа по -малки компоненти. Те са молекули и атоми. Още през 19 век е възможно да се изследват чрез рентгенов структурен анализ. Но науката изискваше повече.

Така че, вече през 1863 г., изследователят Хенри Клифтън Сорби е разработил поляризиращ микроскоп за изследване на метеорити. И през 1863 г. Ернст Абе развива теорията на микроскопа. Успешно е приет от Карл Цайс. В резултат на това компанията му се е превърнала в признат лидер в индустрията на оптичните устройства.

Но скоро дойде 1931 г. - времето на създаването на електронния микроскоп. Той се превърна в нов тип апарат, който ви позволява да виждате много повече от светлина. В него за предаване са използвани не фотони и не поляризирана светлина, а електрони - частици, много по -малки от най -простите йони. Изобретението на електронния микроскоп позволи развитието на хистологията. Сега учените са получили пълна увереност, че техните преценки за клетката и нейните органели наистина са правилни. Едва през 1986 г. създателят на електронния микроскоп Ернст Руска е удостоен с Нобелова награда. Нещо повече, още през 1938 г. Джеймс Хилиър изгражда трансмисионен електронен микроскоп.

Най -новите видове микроскопи

Науката, след успехите на много учени, се развиваше все по -бързо. Следователно целта, продиктувана от новите реалности, беше необходимостта от разработване на високо чувствителен микроскоп. И вече през 1936 г. Ервин Мюлер произвежда устройство за излъчване на полето. И през 1951 г. е произведено друго устройство - полево -йонният микроскоп. Значението му е изключително, тъй като позволява на учените да видят атомите за първи път. В допълнение към това, през 1955 г. Йежи Номарски разработва теоретичните основи на диференциалната интерференционна контрастна микроскопия.

Подобряване на най -новите микроскопи

Изобретението на микроскопа все още не е успешно, тъй като по принцип не е трудно да се накарат йоните или фотоните да преминат през биологични среди и след това да се изследва полученото изображение. Но въпросът за подобряване на качеството на микроскопията беше наистина важен. И след тези заключения, учените създадоха прелитащ масажен анализатор, наречен сканиращ йонен микроскоп.

Това устройство направи възможно сканирането на единичен атом и получаване на данни за триизмерната структура на молекулата. Заедно с рентгеново дифракционния анализ, този метод направи възможно значително да се ускори процесът на идентифициране на много естествено срещащи се вещества. И вече през 1981 г. е представен сканиращ тунелен микроскоп, а през 1986 г. - микроскоп с атомна сила. 1988 е годината на изобретението на сканиращия електрохимичен тунелен микроскоп. А най -новата и най -полезна е сондата на Келвин. Той е разработен през 1991 г.

Оценка на глобалното значение на изобретението на микроскопа

От 1665 г., когато Leeuwenhoek се зае с обработката на стъкло и микроскопите, индустрията нараства и нараства в сложност. И когато се чудите колко важно е изобретението на микроскопа, си струва да разгледате основните постижения на микроскопията. Така че този метод направи възможно изследването на клетката, което послужи като друг тласък за развитието на биологията. Тогава устройството направи възможно да се видят органелите на клетката, което направи възможно формирането на закономерностите на клетъчната структура.

Тогава микроскопът направи възможно да се види молекулата и атома, а по -късно учените успяха да сканират повърхността им. Освен това дори електронни облаци от атоми могат да се видят през микроскоп. Тъй като електроните се движат със скоростта на светлината около ядрото, е напълно невъзможно да се разгледа тази частица. Въпреки това, трябва да се разбере колко важно е изобретението на микроскопа. Той направи възможно да се види нещо ново, което не може да се види с окото. Това е един невероятен свят, чието изучаване доближи човек до съвременните постижения на физиката, химията и медицината. И си струва цялата работа.

Историята и изобретението на микроскопа се дължат на факта, че от древни времена човек е искал да види много по -малки обекти, отколкото невъоръженото човешко око позволява. Въпреки че първото използване на лещата остава неизвестно поради възрастта, се смята, че използването на пречупващия ефект на светлината е било използвано преди повече от 2000 години. През 2 век пр. Н. Е. Клавдий Птолемей описва свойствата на светлината във воден басейн и точно изчислява константата на пречупване на водата.

През I в. Сл. Хр. (Година 100) е изобретен стъклото и римляните, гледайки през стъклото, го изпитват. Те експериментираха с различни форми от прозрачно стъкло и една от техните проби беше по -дебела в средата и по -тънка в краищата. Те открили, че обектът ще изглежда по -голям през такова стъкло.

Думата „леща“ всъщност идва от латинската дума за „леща“, те са я кръстили, защото прилича на формата на бобеното растение леща.

В същото време римският философ Сенека описва действително увеличение чрез кана с вода „... буквите, малки и неясни, се разглеждат разширени и по -ясни през стъклена кана, пълна с вода“. Освен това лещите не са били използвани до края на 13 -ти век до. Тогава около 1600 g беше открито, че оптичните инструменти могат да бъдат направени с помощта на обектив.

Първите оптични инструменти

Най -ранните прости оптични инструменти имаха лупи и обикновено имаха увеличение от около 6 x - 10 x. През 1590 г. двама холандски изобретатели, Ханс Янсен и синът му Захари, докато смилат лещите на ръка, откриват, че комбинацията от двете лещи дава възможност да се увеличи изображението на обект няколко пъти.

Те монтираха няколко лещи в тръба и направиха много важно откритие - изобретението на микроскопа..

Първите им устройства бяха по -нови от научен инструмент, тъй като максималното увеличение беше до 9 пъти. Първият микроскоп, направен за холандските кралски особи, имаше 3 телескопични тръби, дълги 50 см и диаметър 5 см. Казва се, че устройството има увеличение от 3x до 9x, когато е напълно разгърнато.

Микроскопът на Левенгук

Друг холандски учен Антъни ван Левенгук (1632-1723), смятан за един от пионерите на микроскопията, в края на 17 век става първият човек, който всъщност използва изобретението на микроскопа на практика.

Ван Левенгук постигна по -голям успех от предшествениците си, като разработи метод за производство на лещи чрез смилане и полиране. Той постигна до 270 пъти увеличение, най -известното по онова време. Това увеличение дава възможност за разглеждане на обекти с една милионна част от метър.

Антъни Левенгук се включи повече в науката с новото си изобретение на микроскопа. Той можеше да види неща, които никой досега не беше виждал. За първи път видя бактерии, плаващи в капка вода. Той отбеляза растителни и животински тъкани, сперматозоиди и кръвни клетки, минерали, вкаменелости и др. Той също така открива нематоди и ротификатори (микроскопични животни) и открива бактерии, като разглежда проби от плаки от собствените си зъби.

Хората започнаха да осъзнават, че увеличението може да разкрие структури, които никога не са виждали досега - хипотезата, че всичко е направено от малки компоненти, невидими с невъоръжено око, все още не се разглежда.

Произведенията на Антъни Левенгук са доразвити от английския учен Робърт Хук, който публикува резултатите от микроскопските изследвания „Микрография“ през 1665 г. Робърт Хук описа подробни изследвания в областта на микробиологията.

Англичанинът Робърт Хук открива микроскопичен етап и основната единица на целия живот - клетката. В средата на 17 -ти век Хук видя структурни клетки, докато разглежда екземпляр, който му напомня за малки манастирски стаи. Хук също се смята за първи, който използва конфигурацията на три основни лещи, както се използва днес след изобретяването на микроскопа.

През 18 и 19 век не са въведени много промени в дизайна на основния микроскоп. Лещите са разработени с помощта на по -чисто стъкло и различни форми за решаване на проблеми като изкривяване на цветовете и лоша разделителна способност на изображението. В края на 1800 г. немският оптичен физик Ернст Абе открива, че лещите с маслено покритие предотвратяват изкривяването на светлината при висока разделителна способност. Изобретението на микроскопа помогна на големия руски учен и енциклопедист Ломоносов в средата на 18 век да извърши своите експерименти за раздвижване на руската наука.

Съвременно развитие на микроскопията

През 1931 г. немски учени започват работа по изобретяването на електронния микроскоп. Този вид инструмент фокусира електроните върху пробата и образува изображение, което може да бъде уловено от електронен чувствителен елемент. Този модел позволява на учените да виждат много фини детайли с увеличение до един милион пъти. Единственият недостатък е, че живите клетки не могат да се наблюдават с електронен микроскоп. Дигиталните и други нови технологии обаче създадоха нов инструмент за микробиолозите.

Германците Ернст Руска и д -р Макс Нол създават за първи път „леща“ от магнитно поле и електрически ток. До 1933 г. учените са построили електронен микроскоп, който надхвърля границите на увеличение на оптичния микроскоп по онова време.

Ернст получава Нобелова награда за физика през 1986 г. за работата си. Електронният микроскоп може да постигне много по -висока разделителна способност, тъй като дължината на вълната на електрона е по -къса от дължината на вълната на видимата светлина, особено когато електронът се ускорява във вакуум.

Светлинната и електронната микроскопия напреднаха през 20 -ти век. Лупите днес използват флуоресцентни маркери или поляризиращи филтри за преглед на пробите. По -съвременните се използват за улавяне и анализ на изображения, които не са видими за човешкото око.

Изобретението на микроскопа през 16 век дава възможност да се създадат вече отразяващи, фазови, контрастни, конфокални и дори ултравиолетови устройства..

Съвременните електронни устройства могат да дадат изображение дори на един атом.

Историята на създаването на първия микроскоп е пълна с тайни и предположения. Дори неговият изобретател не е толкова лесно да се назове. Но е надеждно известно, че първите записи на микроскопа датират от 1595 г. Те включват името на Захари Янсен, син на холандския производител на очила Ханс Янсен.

Захари израства като любознателно момче и прекарва много време в работилницата на баща си. Веднъж, в отсъствието на баща си, той направил необичайна тръба от метален цилиндър и парчета стъкло. Неговата особеност беше, че когато се гледа през нея, околните обекти се увеличават по размер, стават много по -близо и сякаш са на една ръка разстояние. Момчето се опита да гледа предмети през другия край на тръбата. Представете си изненадата му, когато ги видя малки и много далечни.

Захари разказа на баща си за необичайното си преживяване, което насърчаваше сина му по всякакъв възможен начин по този път. Ханс Янсен, без да знае, подобри „вълшебната“ тръба - той замени металния цилиндър със система от тръби, които могат да се сгъват една в друга. Сега разглеждането на обекти стана още по -интересно, защото те станаха по -ясни и по -големи. Благодарение на променящата се дължина на тръбата беше възможно да се увеличи или намали изображението, да се разгледат малки детайли, да се види това, което преди беше невъзможно да се види с очила.

И така, в резултат на детската игра е направено историческо откритие - създаден е първият микроскоп, а човечеството получи възможност да се запознае с нов, невиждан досега свят - света на микроскопичните същества. И въпреки че увеличението на микроскопа беше само 3 до 10 пъти, това беше най -голямото откритие в неговото значение!

Постепенно слухът за разширяващата се тръба се разпространява далеч отвъд границите на Холандия и достига до Италия, където Галилео Галилей е живял и преподавал астрономия в университета в град Падуа. Той много бързо осъзнава предимствата на новото изобретение и въз основа на това създава своя собствена лупа. Малко по -късно, в личната лаборатория на Галилео Галилей, той настройва производството на най -простите микроскопи.

С течение на времето през 1648 г. в Холандия имаше запознанство с микроскоп при бъдещия основател на научната микроскопия Антъни ван Левенгук. Това устройство толкова завладява младия Левенгук, че той започва да посвещава цялото си свободно време на изучаването на научни трудове, посветени на изучаването на микросвета. Паралелно с четенето на книги, младият Левенгук усвоява професията на шлифовъчен обектив, което по -късно му позволява да създаде свой собствен микроскоп с увеличение до 500 пъти. С негова помощ той направи голям брой значителни открития. Например, той е първият, който описва бактерии и реснички, открива и скицира червени кръвни клетки - еритроцити, влакна на очната леща, мускулни влакна и кожни клетки.

Едновременно с Левенгук, друг велик учен, който направи огромен принос за микроскопията, англичанинът Робърт Хук, работи върху подобряването на микроскопа. Той не само проектира различен модел на микроскоп, но и внимателно изучава структурата на растителните клетки и някои животни, скицира тяхната структура. В своята научна работа, озаглавена „Микрография”, Хук дава подробно описание на клетъчната структура на бъза, моркова, копъра, мухообразното око, пчелното крило, ларвата на комарите и много други. Между другото, именно Хук въведе термина „клетка“ и му даде научно определение.

С развитието на човечеството структурата на микроскопа се усложнява и подобрява, появяват се нови видове микроскопи, с по -голяма увеличаваща способност и подобрено качество на изображението. Днес има огромно разнообразие от микроскопи - оптични, електронни, сканиращи сонда, рентгенови лъчи. Всички те са предназначени да увеличават микроскопичните обекти и да ги изучават подробно, но те са несравнимо по -силни и по -гъвкави от светлинните микроскопи.

От древни времена хората искат да видят неща, които са много по -малки, отколкото невъоръженото око може да възприеме. Невъзможно е да се каже кой пръв е използвал лещите, но е достоверно известно например, че нашите предци преди повече от 2 хиляди години са знаели, че стъклото е способно да пречупва светлината.

През втори век пр. Н. Е. Клавдий Птолемей описва как една пръчка се „огъва“, когато е потопена във вода, и дори изчислява много точно константата на пречупване. По -рано в Китай устройствата бяха направени от лещи и тръба, пълна с вода, за да „видят невидимото“.

През 1267 г. Роджър Бейкън описва принципите на лещите и общата идея за телескоп и микроскоп, но едва в края на 16 век Захари Янсен и баща му Ханс, производител на очила от Холандия, започват да експериментират с лещи. Те поставиха няколко лещи в тръбата и установиха, че гледаните през нея обекти изглеждат значително по -големи, отколкото под обикновена лупа.

Но този техен „микроскоп“ беше по -скоро любопитство, отколкото научен инструмент. Има описание на инструмента, който бащата и синът са направили за кралското семейство. Състои се от три плъзгащи се тръби с обща дължина 45 см и диаметър 5 см. При затваряне се увеличава 3 пъти, при пълно отваряне - 9 пъти, обаче изображението се оказва малко размазано.

През 1609 г. Галилео Галилей създава сложен микроскоп с изпъкнали и вдлъбнати лещи и през 1612 г. представя този „окиолино“ („малко око“) на полския крал Сигизмунд III. Няколко години по -късно, през 1619 г., холандският изобретател Корнелиус Дребел демонстрира в Лондон своята версия на микроскопа с две изпъкнали лещи. Но самата дума „микроскоп“ се появява едва през 1625 г., когато по аналогия с „телескопа“ е изобретен от германския ботаник от Бамберг Йохан (Джовани) Фабер.

От Levenguk до Abbe

През 1665 г. английският натуралист Робърт Хук подобрява лупата и открива елементарните структурни единици, клетки, като изучава кората на корковия дъб. 10 години по -късно холандският учен Антъни ван Левенгук успя да получи още по -съвършени лещи. Неговият микроскоп увеличи обектите 270 пъти, докато други подобни инструменти едва достигнаха 50 пъти увеличение.

Благодарение на висококачествените си полирани и полирани лещи, Ленвенгук прави много открития - той пръв вижда и описва бактерии, дрождеви клетки и наблюдава движението на кръвните клетки в капилярите. Общо ученият е направил поне 25 различни микроскопа, от които само девет са оцелели до днес. Има предположения, че някои от изгубените инструменти дори са имали увеличение 500 пъти.

Въпреки всички постижения в тази област, микроскопите остават практически непроменени през следващите 200 години. Едва през 1850 -те години немският инженер Карл Цайс започва да подобрява лещите за микроскопи, които неговата компания произвежда. През 1880 -те той наема Ото Шот, специалист по оптично стъкло. Неговите изследвания са подобрили значително качеството на увеличаващите устройства.

Друг сътрудник на Karl Zeiss, оптичният физик Ernst Abbe, подобри самия процес на производство на оптични инструменти. Преди това цялата работа с тях се извършваше чрез опит и грешка; Abbe също създаде теоретична основа за тях, научно обосновани производствени методи.

С развитието на технологиите се появи микроскопът, който познаваме сега. Сега обаче оптичните микроскопи, способни да се фокусират върху обекти, по -големи или равни на дължината на вълната на светлината, вече не могат да задоволят учените.

Съвременни електронни микроскопи

През 1931 г. немският физик Ернст Руска започва работа по създаването на първия електронен микроскоп (трансмисионен (трансмисионен) електронен микроскоп). През 1986 г. печели Нобелова награда за това изобретение.

През 1936 г. немският учен Ервин Вилгел Мюлер изобретява електронен проектор (полеви електронен микроскоп). Устройството направи възможно увеличаването на изображението на твърдо тяло с милиони пъти. Петнадесет години по -късно Мюлер направи нов пробив в тази област - полево -йонният микроскоп, който направи възможно един физик да види атоми за първи път в историята на човечеството.

Паралелно се извършват и други работи. През 1953 г. холандецът Фриц Зернике, професор по теоретична физика, получава Нобелова награда за създаване на фазова контрастна микроскопия. През 67 г. Ервин Мюлер усъвършенства своя полево-йонен микроскоп, като добавя мас-спектрометър по време на полет, създавайки първата „атомна сонда“. Това устройство дава възможност не само да се идентифицира един атом, но и да се определи масата и множеството на йонния заряд.

През 1981 г. Герд Биниг и Хайнрих Рорер от Германия създават сканиращ (растер) тунелен микроскоп; пет години по -късно Биниг и колегите му изобретяват сканиращия атомно -силов микроскоп. За разлика от предишното развитие, AFM ви позволява да изследвате както проводими, така и непроводими повърхности и действително да манипулирате атомите. През същата година Биниг и Рорер получават Нобелова награда за своите частни марки.

През 1988 г. трима учени от Великобритания оборудват "атомната сонда" на Мюлер с детектор, чувствителен към позицията, което дава възможност да се определи положението на атомите в три измерения.

През 1988 г. японският инженер Кинго Итая изобретява електрохимичния сканиращ тунелен микроскоп, а три години по-късно е предложен силовият микроскоп на сондата на Келвин, безконтактна версия на микроскопа с атомна сила.