Роль мікроскопа у біології. Історія мікроскопії

МІКРОСКОП

ДОКЛАД з Біології учня 6-го класу

Протягом тривалого часу людина жила в оточенні невидимих ​​істот, використовувала продукти їх життєдіяльності (наприклад, при випіканні хліба з кислого тіста, приготуванні вина та оцту), страждала, коли ці істоти були причинами хвороб або псували запаси їжі, але не підозрювали про їхню присутність . Не підозрював тому, що не бачив, а не бачив тому, що розміри цих мікро істот лежали багато нижче тієї межі видимості, на яку здатне людське око. Відомо, що людина з нормальним зором на оптимальній відстані (25-30 см) може розрізнити як предмет розміром 0,07-0,08 мм. Менші об'єкти людина не може помітити. Це визначається особливостями будови його органу зору.

Приблизно в той же час, коли почалося дослідження космосу за допомогою телескопів, були зроблені перші спроби розкрити за допомогою лінз таємниці мікросвіту. Так, при археологічних розкопках у Стародавньому Вавилоні знаходили двоопуклі лінзи - найпростіші оптичні прилади. Лінзи були виготовлені з відшліфованого гірського кришталю.Можна вважати, що з їх винаходом людина зробила перший крок на шляху до мікросвіту.

Найпростіший спосіб збільшити зображення невеликого предмета – це спостерігати його за допомогою лупи. Лупою називають лінію, що збирає, з малою фокусною відстанню (як правило, не більше 10 см), вставлену в рукоятку.

Творець телескопа Галілейв 1610 Цього року виявив, що в сильно розсунутому стані його зорова труба дозволяє сильно збільшити дрібні предмети. Його можна рахувати винахідником мікроскопа, Що складається з позитивної та негативної лінз.
Більш досконалим інструментом для спостереження мікроскопічних предметів є простий мікроскоп. Коли з'явилися ці прилади, точно невідомо. На початку XVII століття кілька таких мікроскопів виготовив очковий майстер Захарія Янсенз Міддельбурга.

У творі А. Кірхера, що вийшов у 1646 році, міститься опис найпростішого мікроскопа, названого ним "блошиним склом". Він складався з лупи, вставленої в мідну основу, де зміцнювали предметний столик, який служив приміщення розглядаемого об'єкта; внизу знаходилося плоске або увігнуте дзеркало, що відображає сонячні промені на предмет і таким чином освітлює його знизу. Лупу пересували гвинтом до предметного столика, поки зображення не ставало чітким і ясним.

Перші видатні відкриттябули зроблені саме за допомогою простого мікроскопа. У середині XVII століття блискучих успіхів досяг голландський дослідник природи Антоні Ван Левенгук. Протягом багатьох років Левенгук удосконалювався у виготовленні крихітних (іноді менше 1 мм у діаметрі) двоопуклих лінзочок, які він виготовляв з маленької скляної кульки, що у свою чергу виходила в результаті розплавлення скляної палички в полум'ї. Потім ця скляна кулька піддавалася шліфуванню на примітивному шліфувальному верстаті. Протягом свого життя Левенгук виготовив щонайменше 400 подібних мікроскопів. Один із них, що зберігається в університетському музеї в Утрехті, дає більш ніж 300-кратне збільшення, що для XVII століття було величезним успіхом.

На початку XVII ст. складні мікроскопи, Складені з двох лінз. Винахідник такого складного мікроскопа точно не відомий, але багато фактів говорять про те, що ним був голландець Корнелій Дребель, який жив у Лондоні і перебував на службі у англійського короля Якова I. У складному мікроскопі було два скла:одне - об'єктив - звернене до предмета, інше - окуляр - звернене до ока спостерігача. У перших мікроскопах об'єктивом служило двоопукло скло, що давало дійсне, збільшене, але зворотне зображення. Це зображення і розглядалося за допомогою окуляра, який грав, таким чином, роль лупи, але тільки ця лупа служила для збільшення не самого предмета, а його зображення.

В 1663 році мікроскоп Дребелябув удосконаленоанглійським фізиком Робертом Гуком, який ввів у нього третю лінзу, яка отримала назву колективу Цей тип мікроскопа набув великої популярності, і більшість мікроскопів кінця XVII - першої половини VIII століття будувалися за його схемою.

Пристрій мікроскопа

Мікроскоп – це оптичний прилад, призначений для дослідження збільшених зображень мікрооб'єктів, які не видно неозброєним оком.

Основними частинами світлового мікроскопа (рис. 1) є об'єктив та окуляр, укладені у циліндричний корпус – тубус. Більшість моделей, призначених для біологічних досліджень, мають у комплекті три об'єктиви з різними фокусними відстанями та поворотний механізм, призначений для їхньої швидкої зміни – турель, яка часто називається револьверною головкою. Тубус розташовується на верхній частині масивного штатива, що включає тубусоутримувач. Трохи нижче об'єктива (або турелі з декількома об'єктивами) знаходиться предметний столик, на який встановлюються предметні шибки з досліджуваними зразками. Різкість регулюється за допомогою гвинта грубого та точного налаштування, що дозволяє змінювати положення предметного столика щодо об'єктива.

Для того, щоб досліджуваний зразок мав достатню для комфортного спостереження яскравість, мікроскопи забезпечуються ще двома оптичними блоками (мал. 2) – освітлювачем та конденсором. Освітлювач створює потік світла, що висвітлює досліджуваний препарат. У класичних світлових мікроскопах конструкція освітлювача (вбудованого або зовнішнього) передбачає низьковольтну лампу з товстою ниткою розжарення, що збирає лінзу та діафрагму, що змінює діаметр світлової плями на зразку. Конденсор, що являє собою лінзу, що збирає, призначений для фокусування променів освітлювача на зразку. Конденсор також має ірисову діафрагму (польову та апертурну), за допомогою якої регулюється інтенсивність освітлення.

При роботі з пропускаючими світло об'єктами (рідинами, тонкими зрізами рослин і т. п.), їх висвітлюють світлом, що проходить - освітлювач і конденсор розташовуються під предметним столиком. Непрозорі зразки треба висвітлювати спереду. Для цього освітлювач розташовують над предметним столиком, та його промені за допомогою напівпрозорого дзеркала прямують на об'єкт через об'єктив.

Освітлювач може бути пасивним, активним (лампа) або складатися з обох елементів. Найпростіші мікроскопи не мають ламп для підсвічування зразків. Під столиком у них розташовується двостороннє дзеркало, у якого одна сторона плоска, а інша увігнута. При денному висвітленні, якщо мікроскоп стоїть біля вікна, отримати досить хороше висвітлення можна за допомогою увігнутого дзеркала. Якщо мікроскоп знаходиться в темному приміщенні, для підсвічування використовуються плоске дзеркало і зовнішній освітлювач.

Збільшення мікроскопа дорівнює добутку збільшення об'єктиву та окуляра. При збільшенні окуляра рівному 10 і збільшенні об'єктиву дорівнює 40 загальний коефіцієнт збільшення дорівнює 400. Зазвичай у комплект дослідного мікроскопа входять об'єктиви зі збільшенням від 4 до 100. Типовий комплект об'єктивів мікроскопа для аматорських та навчальних досліджень (х 4, х10 та х 40) збільшення від 40 до 400.

Роздільна здатність - інша найважливіша характеристика мікроскопа, що визначає його якість і чіткість зображення, що формується ним. Чим більша здатність, тим більше дрібних деталей можна розглянути при сильному збільшенні. У зв'язку з роздільною здатністю говорять про «корисне» і «некорисне» збільшення. "Корисним" називається граничне збільшення, при якому забезпечується максимальне деталування зображення. Подальше збільшення («непотрібне») не підтримується роздільною здатністю мікроскопа і не виявляє нових деталей, зате може негативно вплинути на чіткість і контраст зображення. Таким чином, межа корисного збільшення світлового мікроскопа обмежується не загальним коефіцієнтом збільшення об'єктиву і окуляра - його при бажанні можна зробити як завгодно великим, - а якістю оптичних компонентів мікроскопа, тобто, що дозволяє.

Мікроскоп включає три основні функціональні частини:

1. Освітлювальна частина
Призначена для створення світлового потоку, який дозволяє висвітлити об'єкт таким чином, щоб наступні частини мікроскопа точно виконували свої функції. Освітлювальна частина мікроскопа світла розташована за об'єктом під об'єктивом у прямих мікроскопах і перед об'єктом над об'єктивом в інвертованих.
Освітлювальна частина включає джерело світла (лампа та електричний блок живлення) та оптико-механічну систему (колектор, конденсор, польова та апертурна регульовані/ірисові діафрагми).

2. Відтворююча частина
Призначена для відтворення об'єкта в площині зображення з необхідним для дослідження якістю зображення та збільшення (тобто для побудови такого зображення, яке якомога точніше і у всіх деталях відтворювало б об'єкт з відповідним оптикою мікроскопа роздільною здатністю, збільшенням, контрастом та кольором).
Відтворювальна частина забезпечує перший ступінь збільшення та розташована після об'єкта до площини зображення мікроскопа. Відтворювальна частина включає об'єктив та проміжну оптичну систему.
Сучасні мікроскопи останнього покоління базуються на оптичних системах об'єктивів, скоригованих на безкінечність.
Це вимагає додаткового застосування так званих тубусних систем, які паралельні пучки світла, що виходять з об'єктива, «збирають» у площині зображення мікроскопа.

3. Візуалізуюча частина
Призначена для отримання реального зображення об'єкта на сітківці ока, фотоплівці або платівці, на екрані телевізійного або комп'ютерного монітора з додатковим збільшенням (другий рівень збільшення).

Візуалізуюча частина розташована між площиною зображення об'єктива та очима спостерігача (камерою, фотокамерою).
Візуалізуюча частина включає монокулярну, бінокулярну або тринокулярну візуальну насадку зі спостережною системою (окулярами, що працюють як лупа).
Крім того, до цієї частини належать системи додаткового збільшення (системи оптоваря/зміни збільшення); проекційні насадки, у тому числі дискусійні для двох та більше спостерігачів; рисувальні апарати; системи аналізу та документування зображення з відповідними узгоджувальними елементами (фотоканал).

Історія та винахід мікроскопа пов'язано з тим, що з давніх-давен людина хотіла бачити набагато менші предмети, ніж дозволяло неозброєне людське око. Хоча перше використання лінзи через давність часу залишається невідомим, вважається, що використання ефекту заломлення світла використовувалося більш ніж 2000 років тому. У 2-му столітті до нашої ери Клавдій Птолемей описав властивості світла в басейні з водою і точно розрахував константу заломлення води.

Протягом 1 століття нашої ери (рік 100), було винайдено скло та римляни дивлячись через скло його тестували. Вони експериментували з різними формами прозорого скла і один з їх зразків був товщі в середині і тонше по краях. Вони виявили, що об'єкт через таке скло виглядатиме більше.

Слово "лінза" насправді походить від латинського слова "чечевиця", вони назвали тому, що нагадує форму бобової рослини сочевиця.

У той самий час римський філософ Сенека визначає фактичне збільшення через глечик із водою «…листа, малі і невиразні, розглядаються розширені і чіткіші через скляний глечик, заповнений водою». Далі лінзи не застосовувалися до кінця XIII століття. Потім близько 1600 г було виявлено, що оптичні інструменти можуть бути зроблені з використанням лінзи.

Перші оптичні прилади

Ранні прості оптичні прилади були зі збільшувальним склом і мали збільшення зазвичай близько 6 x – 10 х. У 1590 році два голландські винахідники Ганс Янсен і його син Захарій при шліфуванні лінз вручну виявили, що поєднання двох лінз дозволило збільшити зображення предмета в кілька разів.

Вони змонтували кілька лінз у трубку і зробили дуже важливе відкриття - винахід мікроскопа.

Їхні перші пристрої були новизною, ніж науковий інструмент, оскільки максимальне збільшення було до 9 х. Перший мікроскоп, зроблений для голландської королівської знаті, мав 3 розсувні труби, 50 см у довжину і 5 см у діаметрі. Було вказано, що пристрій мав збільшення від 3 x до 9 x, коли повністю розкрито.

Мікроскоп Левенгука

Інший голландський вчений Антоні ван Левенгук (1632-1723), вважається одним з піонерів мікроскопії, наприкінці XVII століття став першою людиною, що реально використовувала винахід мікроскопа на практиці.

Ван Левенгук досяг більшого успіху, ніж його попередники шляхом розробки способу виготовлення лінзи шляхом шліфування та полірування. Він досяг збільшення до 270 x, найкраще відоме на той час. Це збільшення дозволяє переглядати об'єкти розміром одна мільйонна метра.

Антоні Левенгук почав активніше брати участь у науці зі своїм новим винаходом мікроскопа. Він міг бачити речі, які ніколи ніколи не бачив раніше. Він уперше побачив бактерії, що плавають у краплі води. Він відзначив тканини рослин і тварин, клітини сперми та клітини крові, мінерали, скам'янілості та багато іншого. Він також виявив нематод і коловраток (мікроскопічних тварин) та виявив бактерії, дивлячись на зразки зубного нальоту від своїх власних зубів.

Люди стали розуміти, що збільшення може виявити структури, які ніколи не бачили раніше - гіпотеза, що все зроблено з крихітних компонентів, невидимих ​​неозброєним оком, тоді ще не розглядалася.

Роботи Антоні Левенгука надалі розвинув англійський вчений Роберт Гук, який опублікував результати мікроскопічних досліджень "Мікрографія" у 1665 році. Роберт Гук описав докладні дослідження у галузі мікробіології.

Англієць Роберт Гук відкрив мікроскопічну віху та основну одиницю всього життя – клітину. У середині XVII століття Гук побачив структурні клітини під час вивчення зразка, що нагадав йому про невеликі монастирські кімнати. Гуку також приписують бути першим, який використав конфігурацію трьох основних лінз, як сьогодні використовують після винаходу мікроскопа.

У 18-19 століттях не так багато змін у конструкції основного мікроскопа було введено. Були розроблені лінзи з використанням більш чистого скла та різної форми для вирішення таких проблем, як спотворення кольору та роздільна здатність поганого зображення. Наприкінці 1800-х років німецький фізик-оптик Ернст Аббе виявив, що покриті олією лінзи запобігають спотворенню світла при високій роздільній здатності. Винахід мікроскопа допоміг великому російському вченому-енциклопедисту Ломоносову в середині 18 століття проводити свої досліди рухати російську науку.

Сучасний розвиток мікроскопії

1931 року німецькі вчені почали працювати над винаходом електронного мікроскопа. Цей вид приладу фокусує електрони на зразку та формують зображення, яке може бути захоплене електронно-чутливим елементом. Ця модель дозволяє вченим переглянути дуже дрібні деталі із посиленням до одного мільйона разів. Єдиним недоліком є ​​те, що живі клітини не можуть спостерігатись електронним мікроскопом. Проте цифрові та інші нові технології створили новий прилад мікробіологів.

Німці Ернст Руска та доктор Макс Кноль, спочатку створили «лінзу» магнітного поля та електричного струму. До 1933 року вчені збудували електронний мікроскоп, який перевершив межі збільшення оптичного мікроскопа на той час.

Ернст отримав Нобелівську премію з фізики у 1986 році за свою роботу. Електронний мікроскоп може досягти набагато вищої роздільної здатності, оскільки довжина хвилі електрона менша, ніж довжина хвилі видимого світла, особливо, коли електрон прискорюється у вакуумі.

Світлова та електронна мікроскопія просунувшись у 20-му столітті. Сьогодні збільшувальні прилади використовують флуоресцентні позначки або поляризаційні фільтри для перегляду зразків. Більш сучасні використовують для захоплення та аналізу зображень, які не видно людському оку.

Винахід мікроскопа в 16 столітті дозволило створити вже відбивають, фазові, контрастні, конфокальні і навіть ультрафіолетові пристрої.

Сучасні електронні пристрої можуть дати зображення навіть одного атома.

Перші мікроскопістидругої половини XVII ст. - фізик Р. Гук, анатом М. Мальпігі, ботанік Н. Грю, оптик-аматор А. Левенгук та ін. за допомогою мікроскопа описали будову шкіри, селезінки, крові, м'язів, насіннєвої рідини та ін. Кожне дослідження сутнісно було відкриттям, яке погано вживалося з метафізичним поглядом на природу, що складалося століттями. Випадковий характер відкриттів, недосконалість мікроскопів, метафізичний світогляд не дозволили протягом 100 років (з середини XVII ст. до середини XVIII ст.) зробити істотні кроки вперед у пізнанні закономірностей будови тварин і рослин, хоча й робилися спроби узагальнень (теорії «волокнистого» та « зернистого» будови організмів та ін.).

Відкриття клітинної будови відбулося на той час розвитку людства, коли експериментальна фізика стала претендувати називатися пані всіх наук. У Лондоні було створено суспільство найбільших учених, які наголошували на вдосконаленні світу на конкретні фізичні закони. На зустрічах членів спільноти не відбувалося жодних політичних дебатів, обговорювали лише різні експерименти і ділилися дослідженнями з фізики, механіки. Часи тоді були неспокійними, і вчені дотримувалися дуже суворої конспірації. Нову спільноту стали називати «колегія невидимих». Першим, хто стояв біля джерел створення суспільства, був Роберт Бойль - великий наставник Гука. Колегія випускала потрібну наукову літературу. Автором однієї з книг став Роберт Гук,який теж входив у це секретне наукове співтовариство. Гук вже в ті роки мав славу винахідником цікавих приладів, що дозволяють робити великі відкриття. Одним із таких приладів був мікроскоп.

Одним із перших творців мікроскопа був Захаріус Йансен, який створив його у 1595 році. Задум винаходу був у тому, що монтувалися дві лінзи (опуклі) всередині спеціальної трубки з висувним тубусом для фокусування зображення. Цей прилад міг збільшувати досліджувані предмети у 3-10 разів. Роберт Гук удосконалив цей виріб, що зіграв головну роль у майбутньому відкритті.

Роберт Гук протягом тривалого часу спостерігав через створений мікроскоп різні дрібні екземпляри, і одного разу на перегляд він взяв звичайну пробку з судини. Розглянувши тонкий зріз цього корка, вчений здивувався складності структури речовини. Його погляду з'явився цікавий візерунок з безлічі осередків, напрочуд схожий на бджолині стільники. Оскільки пробка - це рослинний продукт, Гук почав вивчати за допомогою мікроскопа зрізи стебел рослин. Скрізь повторювалася аналогічна картинка – набір бджолиних сот. У мікроскоп було видно безліч рядів осередків, які розділялися тонкими стінками. Роберт Гук назвав ці осередки клітинами. Згодом утворилася ціла наука про клітини, яка називається цитологією. У цитологію входять вивчення будови клітин та його життєдіяльність. Використовується ця наука у багатьох галузях, зокрема медицині, промисловості.

З ім'ям М. Мальпігіцього видатного біолога та лікаря пов'язаний важливий період мікроскопічних досліджень анатомії тварин та рослин.
Винахід та удосконалення мікроскопа дозволило вченим відкрити
світ надзвичайно дрібних істот, зовсім не схожих на тих,
які видно неозброєним оком. Отримавши мікроскоп, Мальпігі зробив низку найважливіших біологічних відкриттів. Спочатку він розглядав
все, що потрапляло під руку:

• комах,
• легкі жаби,
• кров'яні тільця,
• капілярні судини,
• шкіру,
• печінка,
• селезінку,
• рослинні тканини.

У дослідженні цих предметів він досяг такої досконалості, що став
одним із творців мікроскопної анатомії. Мальпіги першим ужив
мікроскоп на дослідження кровообігу.

Використовуючи 180-кратне збільшення, Мальпігі зробив відкриття в теорії кровообігу: розглядаючи препарат легкого жаби під мікроскопом, він помітив бульбашки повітря, оточені плівкою, і дрібні кровоносні судини, побачив розгалужену мережу капілярних судин, що з'єднували артерії з венами. Протягом наступних шести років Мальпігі зробив спостереження, які описав у наукових працях, які принесли йому славу великого вченого. Мальпіги про будову мозку, язика, сітківки, нервів, селезінки, печінки, шкіри і про розвиток зародка в курячому яйці, а також про анатомічну будову рослин свідчать про дуже ретельні спостереження.

Неєїмія Грю(1641 – 1712 р.р.). Англійський ботанік та лікар, мікроскопіст,

основоположник анатомії рослин Основні роботи присвячені питаннямбудівлі та піврослин. Поруч із М. Мальпіги був основоположником

анатомія рослин.Вперше описав:

• продих,
• радіальне розташування ксилеми в корінні,
• морфологію судинної тканини у вигляді щільного утворення в центрі стебла молодої рослини,
• процес формування порожнистого циліндра у старих стеблах.

Ввів термін "порівняльна анатомія", ввів у ботаніку поняття "тканина" та "паренхіма". Вивчаючи будову квіток, дійшов висновку, що вони є органами запліднення у рослин.

Левенгук Антоні(24.10.1632 - 26.08.1723), нідерландський натураліст. Працював у мануфактурній лавці в Амстердамі. Повернувшись до Делфта, у вільний час займався шліфуванням лінз. Всього за своє життя Левенгук виготовив близько 250 лінз, досягши 300-кратного збільшення і досягнув у цьому великої досконалості. Виготовлені ним лінзи, які він вставляв у металеві тримачі із прикріпленою до них голкою для насадження об'єкта спостереження, давали 150-300-кратне збільшення. За допомогою таких «мікроскопів» Левенгук вперше спостерігав та замалював:

• сперматозоїди (1677),
• бактерії (1683),
• еритроцити,
• найпростіших,
• окремі рослинні та тваринні клітини,
• яйця та зародки,
• м'язову тканину,
• багато інших частин і органів більш ніж 200 видів рослин та тварин.

Вперше описав партеногенез у попелиць (1695-1700).

Левенгук стояв на позиціях преформізму, стверджуючи, що сформований зародок вже міститься в «анімалькулі» (сперматозоїді). Заперечував можливість самозародження. Свої спостереження він описував у листах (всього до 300), які направляв головним чином Лондонське королівське суспільство. Спостерігаючи за рухом крові по капілярах, показав, що капіляри пов'язують артерії та вени. Вперше спостерігав еритроцити та виявив, що у птахів, риб та жаб вони мають овальну форму, а у людини та інших ссавців – дископодібну. Відкрив і описав коловраток та низку інших дрібних прісноводних організмів.

Застосування ахроматичного мікроскопа в наукових дослідженнях послужило новим імпульсом до розвитку гістології. На початку ХІХ ст. зроблено перше зображення ядер рослинних клітин. Я. Пуркіньє(1825-1827 рр.) описав ядро ​​в яйцеклітині курки, а потім ядра в клітинах різних тканин тварин. Пізніше їм було запроваджено поняття «протоплазма» (цитоплазма) клітин, охарактеризовано форму нервових клітин, будову залоз та ін.

Р. Броунзробив висновок, що ядро ​​є обов'язковою частиною рослинної клітини. Таким чином, поступово став накопичуватися матеріал про мікроскопічну організацію тварин і рослин та будову «клітин» (cellula), побачених вперше Р. Гуком.

Створення клітинної теорії справило величезне прогресивне впливом геть розвиток біології та медицини. У ХІХ ст. розпочався період бурхливого розвитку описової гістології. На основі клітинної теорії були вивчені склад різних органів і тканин, їх розвиток, що дозволило вже тоді створити в основних рисах мікроскопічну анатомію та уточнити класифікацію тканин з урахуванням їхньої мікроскопічної будови (А. Келлікер та ін.).

Мікроскоп називається унікальний прилад, покликаний збільшувати мікрозображення і вимірювати розміри об'єктів або структурні утворення, що спостерігаються через об'єктив. Ця технологія дивовижна, а значення винаходу мікроскопа надзвичайно велике, адже без нього не було б деяких напрямків сучасної науки. І звідси докладніше.

Мікроскоп - споріднений телескоп пристрій, який застосовується для зовсім інших цілей. З його допомогою вдається розглянути структуру об'єктів, які невидимі оком. Він дозволяє визначати морфологічні параметри мікроутворень, а також оцінювати їхнє об'ємне розташування. Тому навіть важко уявити, яке значення мало винахід мікроскопа, і як його поява вплинуло на розвиток науки.

Історія мікроскопа та оптики

Сьогодні важко відповісти, хто першим винайшов мікроскоп. Ймовірно, це питання також обговорюватиметься, як і створення арбалета. Однак, на відміну від зброї, винахід мікроскопа справді відбувся у Європі. А ким саме, поки що невідомо. Імовірність того, що першовідкривачем пристрою став Ханс Янсен, голландський майстер з виробництва окулярів, досить висока. Його сином, Захарієм Янсеном, у 1590 році було зроблено заяву, що він разом із батьком сконструював мікроскоп.

Але вже 1609 року з'явився ще один механізм, який створив Галілео Галілей. Він назвав його occhiolino і презентував публіці Національної академії деї Лінчеї. Доказом того, що в той період вже міг використовуватися мікроскоп, є знак друку папи Урбана III. Вважається, що він є модифікацією зображення, отриманого шляхом мікроскопування. Світловий мікроскоп (складовий) Галілео Галілея складався з однієї опуклої та однієї увігнутої лінзи.

Удосконалення та впровадження у практику

Вже через 10 років після винаходу Галілея Корнеліус Дреббель створює складовий мікроскоп, що має дві опуклі лінзи. А пізніше, тобто вже до кінця, Крістіан Гюйгенс розробив дволінзову систему окулярів. Вони виробляються і зараз, хоча їм не вистачає оглядової широти. Але, що важливіше, за допомогою такого мікроскопа в 1665 було проведено дослідження зрізу пробкового дуба, де вчений побачив так звані стільники. Результатом експерименту стало запровадження поняття "клітина".

Інший батько мікроскопа - Антоні ван Левенгук - лише винайшов його, але зумів привернути до приладу увагу біологів. І після цього стало зрозуміло, яке значення мало винахід мікроскопа для науки, адже це дозволило розвиватися мікробіології. Ймовірно, згаданий прилад суттєво прискорив розвиток і природничих наук, адже поки людина не побачила мікробів, вона вірила, що хвороби зароджуються від неохайності. А в науці царювали поняття алхімії та віталістичні теорії існування живого та самозародження життя.

Мікроскоп Левенгука

Винахід мікроскопа є унікальною подією в науці Середньовіччя, тому що завдяки пристрої вдалося знайти безліч нових предметів для наукового обговорення. Понад те, безліч теорій зруйнувалося завдяки мікроскопування. І це велика заслуга Антоні ван Левенгука. Він зміг удосконалити мікроскоп так, щоб дозволяв детально побачити клітини. І якщо розглядати питання у цьому контексті, то Левенгук справді є батьком мікроскопа такого типу.

Структура приладу

Сам світловий являв собою платівку з лінзою, здатною багаторазово збільшувати об'єкти, що розглядаються. Ця платівка з лінзою мала штатив. Через нього вона монтувалася на горизонтальний стіл. Направляючи лінзу світ і розташовуючи між нею і полум'ям свічки досліджуваний матеріал, можна було розглянути Причому першим матеріалом, який Антоні ван Левенгук досліджував, був зубний наліт. У ньому вчений побачив безліч істот, назвати які поки що не міг.

Унікальність мікроскопа Левенгук вражає. Існуючі тоді складові моделі не давали високої якості зображення. Більше того, наявність двох лінз лише посилювало дефекти. Тому потрібно більше 150 років, поки складові мікроскопи, спочатку розроблені Галілеєм і Дреббелем, почали давати таку ж якість зображення, як пристрій Левенгука. Сам же Антоні ван Левенгук все одно не вважається батьком мікроскопа, але є визнаним майстром мікроскопування нативних матеріалів і клітин.

Винахід та вдосконалення лінз

Саме поняття лінзи існувало вже у Стародавньому Римі та Греції. Наприклад, у Греції за допомогою опуклих шибок вдавалося розпалювати вогонь. На Римі давно помітили властивості скляних судин, наповнених водою. Вони дозволяли збільшувати зображення, хоч і не багато разів. Подальший розвиток лінз невідомий, хоча очевидно, що прогрес на місці стояти не міг.

Відомо, що у 16 ​​столітті у Венеції увійшло практику застосування очок. Підтвердженням цього є факти наявності верстатів для шліфування скла, що дозволяло отримувати лінзи. Також були креслення оптичних приладів, що є дзеркалами і лінзами. Авторство цих робіт належить Леонардо да Вінчі. Але ще раніше люди працювали зі збільшувальним склом: ще в 1268 році Роджер Бекон висунув ідею створення підзорної труби. Пізніше вона була реалізована.

Очевидно, що авторство лінзи нікому не належало. Але це спостерігалося доти, поки оптикою не зайнявся Карл Фрідріх Цейс. У 1847 році він приступив до виробництва мікроскопів. Потім його компанія стала лідером у розробці оптичного скла. Вона існує до сьогодні, залишаючись головною у галузі. З нею співпрацюють усі компанії, які займаються виробництвом фото- та відеокамер, оптичних прицілів, далекомірів, телескопів та інших пристроїв.

Удосконалення мікроскопії

Історія винаходу мікроскопа вражає під час її детального вивчення. Але не менш цікавою є історія подальшого вдосконалення мікроскопії. Почали з'являтися нові, а наукова думка, що породжує їх, занурювалася все глибше. Тепер метою вченого було як вивчення мікробів, а й розгляд дрібніших складових. Вони є молекули і атоми. Вже 19 столітті їх вдавалося досліджувати у вигляді рентгеноструктурного аналізу. Але наука потребувала більшого.

Отже, вже 1863 року дослідником Генрі Кліфтоном Сорбі на дослідження метеоритів розробили поляризаційний мікроскоп. А в 1863 Ернстом Аббе була розроблена теорія мікроскопа. Вона була успішно перейнята з виробництва Карла Цейса. Його компанія завдяки цьому розвинулася до визнаного лідера галузі оптичних приладів.

Але незабаром настав 1931 - час створення електронного мікроскопа. Він став новим видом апарату, що дозволяє бачити набагато більше, ніж світловий. У ньому для просвічування застосовувалися не фотони і не поляризоване світло, а електрони - частки значно дрібніші, ніж найпростіші іони. Саме винахід електронного мікроскопа дозволило розвиватись гістології. Тепер вчені здобули повну впевненість, що їхні судження про клітину та її органели справді правильні. Втім, лише 1986 року творцю електронного мікроскопа Ернсту Руска було присуджено Нобелівську премію. Більше того, вже в 1938 році Джеймс Хіллер будує електронний мікроскоп, що просвічує.

Нові види мікроскопів

Наука після успіхів багатьох учених розвивалася дедалі швидше. Тому метою, продиктованою новими реаліями, стала необхідність розробки високочутливого мікроскопа. І вже 1936 року Ервін Мюллер випускає польовий емісійний прилад. А в 1951 виробляється ще один пристрій - польовий іонний мікроскоп. Його важливість надзвичайна, тому що він уперше дозволив ученим бачити атоми. До того ж у 1955 році Єжи Номарський розробляє теоретичні основи диференціальної інтерференційно-контрастної мікроскопії.

Вдосконалення нових мікроскопів

Винахід мікроскопа ще не є успіхом, тому що змусити іони або фотони проходити через біологічні середовища, а потім розглядати отримане зображення, в принципі, неважко. Ось тільки питання підвищення якості мікроскопії було справді важливим. І після цих висновків вчені створили прогоновий мас-аналізатор, який отримав назву скануючого іонного мікроскопа.

Цей пристрій дозволяло сканувати окремо взятий атом та отримувати дані про тривимірну структуру молекули. Водночас цей метод дозволив значно прискорити процес ідентифікації багатьох речовин, що зустрічаються у природі. А вже у 1981 році було введено скануючий тунельний мікроскоп, а у 1986 – атомно-силовий. 1988 – це рік винаходу мікроскопа скануючого електрохімічного тунельного типу. А останнім і найкориснішим є силовий зонд Кельвіна. Він був розроблений у 1991 році.

Оцінка глобального значення винаходу мікроскопа

Починаючи з 1665 року, коли Левенгук зайнявся обробкою скла та виробництвом мікроскопів, галузь розвивалася та ускладнювалася. І ставлячи питання про те, яке значення мало винахід мікроскопа, варто розглянути основні досягнення мікроскопування. Отже, цей метод дозволив розглянути клітину, що стало ще одним поштовхом розвитку біології. Потім прилад дозволив розглянути органели клітини, що дозволило сформувати закономірності клітинної структури.

Потім мікроскоп дозволив побачити молекулу та атом, а пізніше вчені змогли сканувати їхню поверхню. Більше того, за допомогою мікроскопа можна побачити навіть електронні хмари атомів. Оскільки електрони рухаються зі швидкістю світла навколо ядра, то розглянути цю частинку неможливо. Незважаючи на це, слід розуміти, яке значення мало винахід мікроскопа. Він дав нагоду побачити щось нове, що не можна бачити оком. Це дивовижний світ, вивчення якого наблизило людину до сучасних досягнень фізики, хімії та медицини. А це варте всіх праць.

На сьогоднішній день мікроскоп – це один із найважливіших приладів, який застосовується у багатьох галузях науки.

Мікроскоп – (від грецького mikros – малий та skopeo – дивлюся), оптичний прилад для отримання збільшеного зображення дрібних об'єктів та їх деталей, невидимих ​​неозброєним оком.

Назвати першого, хто винайшов мікроскоп складно, бо ці прилади стали з'являтися у XVI столітті у різних країнах та містах.

Мікроскоп та його застосування

1595 року Захаріусом Йансеном. Саме Йансен поєднав дві опуклі лінзи усередині трубки. Збільшення мікроскопа становило від 3 до 10 крат. Так само в 1590 р. мікроскоп з'явився у Іоанна Ліпперсгея, який раніше сконструював простий телескоп. У 1624 році свій телескоп представив Галілео Галілей (він назвав свій прилад (occhiolino італ. - маленьке око).

У Голландії XVII столітті Антоні Ван Левенгук створив основний прототип сучасного мікроскопа. Найцікавіше те, що Левенгук не був ученим. Талановитий самоучок працював торговцем мануфактурою. Перше, на що він глянув через створений ним прилад, була крапелька води, в якій побачив безліч дрібних організмів, які він назвав animalculus (лат. «маленькі звірі»). Але на цьому він не зупинився. Адже саме Ван Левенгук відкрив клітинну структуру живої тканини, роздивляючись зрізи овочів, фруктів та м'яса.

За своє відкриття та за свої досягнення, у 1680 році Левенгук був обраний дійсним членом Королівського товариства, а трохи згодом став академіком та Французькою Академією наук.

Наука, яка вивчає предмети за допомогою мікроскопа, називається мікроскопія (лат. дрібний, маленький і бачу).

Залежно від виконуваних функцій мікроскопи поділяються на:

Оптичні мікроскопи (серед інших вони з'явилися першими)
- електронні мікроскопи;
- скануючі мікроскопи;
- рентгенівські мікроскопи;
- лазерні рентгенівські мікроскопи;
- диференціальні мікроскопи;

Мікроскопи використовуються у таких сферах:

Біологічні (використовуються в біологічних та медичних дослідженнях);
- металографічні (застосовуються у промислових та наукових лабораторіях, де досліджуються непрозорі об'єкти);
- стереоскопічні (використовуються в лабораторіях та виробництвах для збільшення об'єктів під час робочих операцій);
- поляризаційні (застосовуються в науково-дослідних лабораторіях для досліджень у поляризованому світлі);

Зараз оптичний мікроскоп можна купити без особливих проблем.