Optisen mikroskoopin toimintaperiaate ja kehityshistoria
Optinen mikroskooppi (lyhennettynä OM) on optinen instrumentti, joka käyttää optisia periaatteita suurentaakseen ja kuvatakseen pieniä esineitä, joita ihmissilmä ei pysty ratkaisemaan, jotta ihmiset voivat poimia mikrorakennetietoja.
Jo ensimmäisellä vuosisadalla eKr. ihmiset ovat havainneet, että kun he tarkkailevat pieniä esineitä pallomaisten läpinäkyvien esineiden läpi, he voivat saada ne suurentumaan kuviksi. Myöhemmin ymmärsin vähitellen sen lain, että pallomainen lasipinta voi saada esineitä suurennetuiksi ja kuvatuiksi. Vuonna 1590 hollantilaiset ja italialaiset silmälasien valmistajat olivat luoneet mikroskooppien kaltaisia suurennuslaitteita. Vuoden 1610 tienoilla teleskooppeja tutkiessaan Galileo Italiassa ja Kepler Saksassa muuttivat objektiivin linssin ja okulaarin välistä etäisyyttä saadakseen kohtuullisen mikroskoopin optisen polun rakenteen. Optiset käsityöläiset harjoittivat tuolloin mikroskooppien valmistusta, edistämistä ja parantamista.
1600-luvun puolivälissä Robert Hooke Englannissa ja Leeuwenhoek Alankomaissa antoivat molemmat merkittävän panoksen mikroskooppien kehittämiseen. Noin 1665 Hooke lisäsi karkeat ja hienot tarkennuksen säätömekanismit, valaistusjärjestelmät ja työpöydän näytteiden kuljettamiseksi mikroskoopille. Näitä komponentteja on parannettu jatkuvasti ja niistä on tullut nykyaikaisten mikroskooppien perusrakennuspalikoita.
Vuosina 1673–1677 Levin Hooke valmisti yksiyksikkösuurennuslasityyppisiä suuritehoisia mikroskooppeja, joista yhdeksän on säilynyt tähän päivään asti. Hooke ja Levin Hooke saavuttivat erinomaisia saavutuksia eläinten ja kasvien mikroskooppisen rakenteen tutkimuksessa itsetehdyillä mikroskoopeilla. 1800-luvulla korkealaatuisten akromaattisten immersioobjektiivilinssien ilmestyminen paransi huomattavasti mikroskooppien kykyä tarkkailla hienoja rakenteita. Vuonna 1827 Amici käytti ensimmäisenä nesteupotusobjektiivia. Saksalainen Abbe loi 1870-luvulla mikroskooppikuvantamisen klassisen teoreettisen perustan. Nämä ovat edistäneet mikroskooppien valmistuksen ja mikroskooppisen havaintotekniikan nopeaa kehitystä ja tarjonneet tehokkaita työkaluja biologeille ja lääketieteen tutkijoille, mukaan lukien Koch ja Pasteur, bakteerien ja mikro-organismien löytämiseen 1800-luvun jälkipuoliskolla.
Samalla kun itse mikroskoopin rakenne kehittyy, myös mikroskooppinen havaintotekniikka uudistuu jatkuvasti: polarisoitu valomikroskopia ilmestyi vuonna 1850; häiriömikroskopia ilmestyi vuonna 1893; vuonna 1935 hollantilainen fyysikko Zernik loi vaihekontrastimikroskopian. tekniikkaa, josta hänelle myönnettiin Nobelin fysiikan palkinto vuonna 1953.
Klassinen optinen mikroskooppi on vain yhdistelmä optisia komponentteja ja tarkkuusmekaanisia komponentteja, ja se käyttää ihmissilmää vastaanottimena suurennetun kuvan tarkkailuun. Myöhemmin mikroskooppiin lisättiin valokuvauslaite, ja valoherkkää filmiä käytettiin vastaanottimena, joka voitiin tallentaa ja tallentaa. Nykyaikana mikroskoopin vastaanottimena käytetään yleisesti optoelektronisia komponentteja, TV-kameraputkia ja varausliittimiä, ja täydellinen kuvainformaation hankinta- ja käsittelyjärjestelmä muodostuu mikrotietokoneella varustamisen jälkeen.
Kaarevasta lasista tai muista läpinäkyvistä materiaaleista valmistetut optiset linssit voivat suurentaa esineitä kuviksi. Optiset mikroskoopit käyttävät tätä periaatetta pienten esineiden suurentamiseen ihmissilmälle riittävän kokoiseksi. Nykyaikaiset optiset mikroskoopit käyttävät yleensä kahta suurennusvaihetta, jotka täydentävät objektiivilinssi ja okulaari. Tarkasteltava kohde sijaitsee objektiivin edessä. Objektiivin linssi suurentaa sen ensimmäisessä vaiheessa ja siitä tulee käänteinen todellinen kuva. Sitten okulaari suurentaa todellista kuvaa toisessa vaiheessa virtuaalisen kuvan muodostamiseksi. Se, mitä ihmissilmä näkee, on virtuaalinen kuva. Mikroskoopin kokonaissuurennus on objektiivin linssin ja okulaarin suurennuksen tulos. Suurennus tarkoittaa lineaaristen mittojen suurennussuhdetta, ei pinta-alasuhdetta.
