Optisten mikroskooppien toimintaperiaate ja kehityshistoria
Optinen mikroskooppi (OM) on optinen instrumentti, joka käyttää optisia periaatteita pienten esineiden suurentamiseen ja kuvaamiseen, joita ihmissilmä ei pysty erottamaan mikrorakenneinformaation poimimiseksi.
Jo ensimmäisellä vuosisadalla eKr. havaittiin, että pienten esineiden tarkkaileminen pallomaisten läpinäkyvien esineiden läpi voi suurentaa ja kuvata niitä. 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 teleskooppeja tutkiessaan objektiivin ja okulaarin välistä etäisyyttä saadakseen kohtuullisen mikroskoopin optisen polun rakenteen. Tuohon aikaan optiset käsityöläiset harjoittivat mikroskooppien valmistusta, edistämistä ja parantamista.
Vuosisadan puolivälissä Robert Hooke Englannista ja Lewandowski Alankomaista osallistuivat erinomaisesti mikroskooppien kehittämiseen. Noin 1665 Hooke lisäsi karkea- ja mikrotarkennusmekanismeja, valaistusjärjestelmiä ja työpenkkejä näytelevyjen kuljettamiseksi mikroskoopissa. Näitä komponentteja on jatkuvasti parannettu ja niistä on tullut nykyaikaisten mikroskooppien peruskomponentteja.
Vuosina 1673-1677 Levin Hooke loi yksikomponenttisen suurennuslasityyppisen suurtehomikroskoopin, josta yhdeksän on säilynyt tähän päivään asti. Hooke ja Levin Hooke saavuttivat erinomaisia saavutuksia eläin- ja kasviorganismien mikrorakenteen tutkimuksessa itse tehtyjen mikroskooppien avulla. 1800-luvulla korkealaatuisten akromaattisten immersiolinssien ilmaantuminen paransi huomattavasti mikroskooppien kykyä tarkkailla hienoja rakenteita. Vuonna 1827 Archie käytti ensimmäisenä upotettuja linssejä. 1870-luvulla saksalainen Albert loi klassisen teoreettisen perustan mikroskooppiselle kuvantamiselle. Kaikki nämä edistivät mikroskooppien valmistuksen ja mikroskooppisen havaintotekniikan nopeaa kehitystä ja tarjosivat tehokkaita työkaluja biologeille ja lääketieteen ammattilaisille, mukaan lukien Koch ja Pasteur, bakteerien ja mikro-organismien löytämiseen 1800-luvun jälkipuoliskolla.
Itse mikroskoopin rakenteen kehittymisen myötä myös mikroskooppinen havaintotekniikka uudistuu jatkuvasti: polarisoitu mikroskopia syntyi vuonna 1850; Vuonna 1893 syntyi häiriömikroskopia; Vuonna 1935 hollantilainen fyysikko Zelnik loi vaihekontrastimikroskopian, josta hänelle myönnettiin fysiikan Nobel-palkinto vuonna 1953.
Klassiset optiset mikroskoopit ovat yksinkertaisesti yhdistelmä optisia ja tarkkuusmekaanisia komponentteja, jotka käyttävät ihmissilmää vastaanottimena suurennettujen kuvien tarkkailemiseen. Myöhemmin mikroskooppiin lisättiin valokuvauslaite, joka käytti valoherkkää filmiä vastaanottimena tallentamiseen ja tallentamiseen. Nykyaikana valosähköisiä komponentteja, televisiokameroita ja latausliittimiä käytetään yleisesti mikroskooppien vastaanottimina, yhdistettynä mikrotietokoneisiin täydellisen kuvainformaation hankinta- ja käsittelyjärjestelmän muodostamiseksi.
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 ihmissilmän havaittavaksi. Nykyaikaiset optiset mikroskoopit käyttävät tyypillisesti kahta suurennusvaihetta, joista kummankin täydentävät objektiivilinssi ja okulaari. Havaittu kohde sijaitsee objektiivin edessä ja objektiivilinssillä ensimmäisessä vaiheessa suurennettuna se muodostaa käänteisen todellisen kuvan. Sitten tämä todellinen kuva suurennetaan okulaarilla toisessa vaiheessa, jolloin muodostuu virtuaalinen kuva. Se, mitä ihmissilmä näkee, on virtuaalinen kuva. Mikroskoopin kokonaissuurennus on objektiivin ja okulaarin suurennuksen tulos. Suurennussuhde viittaa lineaaristen mittojen suurennussuhteeseen, ei pinta-alasuhteeseen.
