Optisten mikroskooppien toimintaperiaate ja kehityshistoria
Optinen mikroskooppi (lyhennettynä OM) on optinen instrumentti, joka käyttää optisia periaatteita suurentaakseen ja kuvatakseen pieniä esineitä, joita ihmissilmä ei pysty erottamaan, jotta ihmiset voivat poimia tietoa mikrorakenteesta.
Jo ensimmäisellä vuosisadalla eKr. havaittiin, että kun pieniä esineitä tarkkaillaan pallomaisten läpinäkyvien esineiden läpi, niitä voidaan suurentaa ja kuvata. Myöhemmin sain vähitellen ymmärrystä lain, jonka mukaan pallomaiset lasipinnat voivat suurentaa ja kuvata esineitä. Vuonna 1590 Alankomaiden ja Italian silmälasivalmistajat olivat jo luoneet mikroskooppien kaltaisia suurennuslaitteita. Vuoden 1610 tienoilla italialainen Galileo ja saksalainen Kepler muuttivat kaukoputkia tutkiessaan objektiivin ja okulaarin välistä etäisyyttä saadakseen mikroskoopeille järkevän optisen polun rakenteen. Tuohon aikaan optiset käsityöläiset harjoittivat mikroskooppien valmistusta, edistämistä ja parantamista.
1600-luvun puolivälissä englantilainen Robert Hooke ja alankomaalainen Leeuwenhoek osallistuivat erinomaisesti mikroskooppien kehittämiseen. Noin 1665 Hooke lisäsi karkea- ja mikrotarkennusmekanismeja, valaistusjärjestelmiä ja työpenkkejä objektilasien kuljettamiseksi mikroskoopille. Näitä komponentteja on parannettu jatkuvasti ja niistä on tullut nykyaikaisten mikroskooppien peruskomponentteja.
Levin Hooke kehitti vuosien 1673 ja 1677 välillä yksikomponenttisen suurennuslasityyppisen suuritehoisen mikroskoopin, josta yhdeksän on säilynyt tähän päivään asti. Hooke ja Levin Hooke saavuttivat erinomaisia saavutuksia eläin- ja kasviorganismien mikrorakenteen tutkimuksessa itsetehdyillä mikroskoopeilla. 1800-luvulla korkealaatuisten akromaattisten immersiolinssien ilmaantuminen paransi huomattavasti mikroskooppien kykyä tarkkailla hienoja rakenteita. Vuonna 1827 Archie käytti ensimmäisenä upotettuja linssejä. Saksalainen Abbe loi 1870-luvulla klassisen teoreettisen perustan mikroskooppiselle kuvantamiselle. Nämä kaikki edistivät mikroskooppien valmistuksen ja mikroskooppisen havaintotekniikan nopeaa kehitystä ja tarjosivat tehokkaita työkaluja biologeille ja lääketieteen tutkijoille, mukaan lukien Koch ja Pasteur, bakteerien ja mikro-organismien löytämiseen 1800-luvun jälkipuoliskolla.
Itse mikroskoopin rakenteen kehittymisen ohella mikroskooppinen havaintotekniikka uudistuu jatkuvasti: polarisoitu mikroskopia syntyi vuonna 1850; Vuonna 1893 syntyi häiriömikroskopia; Vuonna 1935 hollantilainen fyysikko Zernike loi vaihekontrastimikroskopian, josta hän voitti fysiikan Nobelin palkinnon vuonna 1953.
Klassinen optinen mikroskooppi on yksinkertaisesti yhdistelmä optisia komponentteja ja tarkkuusmekaanisia komponentteja, jotka käyttävät ihmissilmää vastaanottimena suurennetun kuvan tarkkailemiseen. Myöhemmin mikroskooppiin lisättiin valokuvauslaite, joka käytti valoherkkää filmiä vastaanottimena tallentamiseen ja tallentamiseen. Nykyaikana valosähköisiä komponentteja, televisiokameroita ja latausliittimiä käytetään yleisesti mikroskooppien vastaanottimina, jotka yhdistetään mikrotietokoneisiin täydelliseksi kuvainformaation hankinta- ja käsittelyjärjestelmäksi.
Lasista tai muista läpinäkyvistä materiaaleista valmistetut optiset linssit, joissa on kaarevat pinnat, voivat suurentaa ja kuvata esineitä, ja optiset mikroskoopit käyttävät tätä periaatetta pienten esineiden suurentamiseen ihmissilmälle riittävän kokoiseksi. Nykyaikaiset optiset mikroskoopit käyttävät tyypillisesti kahta suurennusvaihetta, joista kummankin täydentävät objektiivilinssi ja okulaari. Havaittu kohde sijaitsee objektiivin edessä, ja kun se on ensin suurennettu objektiivilinssillä, se muodostaa käänteisen todellisen kuvan. Sitten tämä todellinen kuva suurennetaan objektiivilinssillä toisessa vaiheessa, jolloin muodostuu kuvitteellinen kuva. Se, mitä ihmissilmä näkee, on kuvitteellinen kuva. Mikroskoopin kokonaissuurennus on objektiivin ja okulaarin suurennuksen tulos. Suurennussuhde viittaa lineaaristen mittojen suurennussuhteeseen, ei pinta-alasuhteeseen.
