Mikro- ja megamaailmas toimuva mõistmiseks on vaja keerukaid seadmeid. Esimesed sammud nende maailmade mõistmise suunas olid vastavalt mikroskoobi ja teleskoobi leiutised.
Juba keskajal teati, et kumera klaasi abil on võimalik visuaalset taju muuta. Inglise munk oli aktiivne luupide ja läätsede kasutamise propageerija. Roger Bacon, kes elas 13. sajandil. Umbes samal ajal hakkasid inimesed nägemisvigade parandamiseks kasutama prille. Kõik need primitiivsed optilised instrumendid ei võimaldanud aga näha midagi uut võrreldes sellega, mida normaalse nägemisega inimene nägi. Läätsede suurendusefekti suurendamise katsed viisid nn liitmikroskoobi leiutamiseni – seadme, mis koosneb kahest läätsest (lääts ja okulaar), mida läbides järjestikku valgus loob tundlikul membraanil kõnealusest objektist suurendatud kujutise. silmast. See juhtus 16. sajandi lõpus või 17. sajandi alguses, kuid kes oli sellise mikroskoobi esimene leiutaja, pole täpselt teada. Igal juhul demonstreeris Galileo 1609. aastal esmakordselt teadusringkondadele enda loodud seadet, mida ta nimetas "occhiolino", mis tähendab "väikest silma". See võis olla esimene mikroskoop, kuigi hiljem oli sellele leiutisele ka teisi kandidaate. Sõna "mikroskoop" võttis kasutusele Galileo sõber Giovanni Faber analoogselt tol ajal juba eksisteerinud teleskoobiga.
Esimesed mikroskoobid ei võimaldanud aga klaasi puuduliku poleerimise tõttu selget pilti saada. Vaatamata sellele, Robert Hooke 1664. aastal avastas ta korgilõiku uurides rakud. Tõelise revolutsiooni mikroskoopiliste uuringute arendamisel tegi hollandlane 1674. aastal Anthony van Leeuwenhoek(joonis 95, A).
Riis. 95. Mikroskoobid: A – Leeuwenhoeki mikroskoop oli äärmiselt lihtne ja kujutas endast plaati, mille keskel oli lääts; B – kaasaegne valgusmikroskoop; B – elektronmikroskoop
Töötades kohalikus raekojas valvurina, harjutas ta töö ajal läätsede lihvimist ja saavutas peagi sellise täiuslikkuse, et lihtsalt sobivas valguses läbi poleeritud objektiivi veetilka vaadates nägi ta täiesti uut maailma. See oli seni tundmatute elusorganismide maailm, mida Leeuwenhoek nimetas "väikesteks loomadeks". Selle avastuse eest valiti ta Londoni Kuningliku Seltsi korrespondentliikmeks, kuigi tal polnud absoluutselt mingit arusaama ühestki teadusest.
Seejärel võimaldasid täiustatud läätsede lihvimistehnikad suurendada resolutsioon liitmikroskoop (joon. 95, B). See termin viitab mikroskoobi võimele luua objekti kahest punktist selge, eraldi kujutis. Lihtsamalt öeldes on see mikroskoobi all nähtav objekti väikseim suurus. Kõik, mida me üldiselt ja eriti mikroskoobis näeme, on valguse peegeldus vaadeldavalt objektilt. Kuid me teame, et valgus on elektromagnetlaine, millel on sellised omadused nagu sagedus ja lainepikkus. Lisaks on sellistel lainetel, nagu kõigil teistelgi, difraktsiooniomadus, see tähendab võime painduda väikeste objektide ümber. Difraktsiooni tõttu on mikroskoobi all võimatu eristada objekte, mis on väiksemad kui pool peegeldunud valguse lainepikkusest. Tuletame meelde, et elektromagnetilise kiirguse lainepikkus spektri nähtavas osas on ligikaudu 400–700 nm. See tähendab, et traditsioonilised optilised mikroskoobid, mis kasutavad valgusallikana nähtavat valgust, võimaldavad meil näha objekte, mille mõõtmed on vähemalt selle suurusega (joonis 96). Seetõttu ei saa nende abiga saavutatav maksimaalne suurendus olla suurem kui 2000.
Eraldusvõime suurendamiseks on vaja kõnealust objekti valgustada kiirgusega, mille lainepikkus on lühem kui nähtaval valgusel.
Riis. 96. Dragonfly silm, nähtav palja silmaga vaadeldes (A) ja mikroskoobi all (B)
Riis. 97. Galileo teleskoop.
See kiirgus osutus elektronideks. 20. sajandi alguses. Avastati, et elektroni ei saa pidada mitte ainult osakeseks, vaid ka kiirguseks, mille lainepikkus jääb röntgenikiirte vahemikku. Ja kuna elektronidel on erinevalt valgusest ka elektrilaengud, saab nende kiiri fokuseerida magnetläätsede abil. Nendele ideedele tuginedes alustati arendust 1931. aastal elektronmikroskoop, mis võimaldab teil saada kuni miljon korda suurendusega pilte objektidest (joon. 95, B). Seejärel täiustati mikroskoopide loomise tehnoloogiat pidevalt ja nüüd võimaldavad kaasaegsed mikroskoobid näha isegi üksikuid aatomeid.
Leiutisest sai alguse Maast väga kaugel asuvate ja megamaailma kuuluvate objektide uurimine teleskoop(joonis 97). Teleskoobile eelnes 17. sajandi algusest kasutusel olnud silmaklaas või, nagu seda nimetati, täppsiirk. Kuid see ei saanud laialt levinud enne, kui see langes Galilei kätte. Ta täiustas seda seadet ja arvas esimest korda 1609. aastal, et suudab selle toru taevasse suunata, muutes selle seeläbi teleskoobiks. Kuigi Galileo seade oli üsna primitiivne, suutis teadlane mõne aastaga suurendada oma suurendusvõimet kolmelt kolmekümne kahe korrani, mis võimaldas tal teha mitmeid olulisi avastusi. Teleskoobi hilisematest täiustustest ja nende abiga läbiviidud uuringutest tuleb täpsemalt juttu järgmises peatükis. Ja nüüd jätkame tutvumist mikromaailma ülesehitusega.
| <<< Назад
|
Edasi >>> |
huvitavaid fakte mikroskoobi loomise ajaloost ja sai parima vastuse
Vastus kasutajalt ~*~Len@ Pechterev@~*~[guru]
Tänapäeval on raske ette kujutada inimese teaduslikku tegevust ilma mikroskoobita. Mikroskoopi kasutatakse laialdaselt enamikes meditsiini- ja bioloogia-, geoloogia- ja materjaliteaduse laborites.
Mikroskoobi abil saadud tulemused on vajalikud täpse diagnoosi seadmisel ja ravi edenemise jälgimisel. Mikroskoobi abil töötatakse välja ja tutvustatakse uusi ravimeid ning tehakse teaduslikke avastusi.
Mikroskoop - (kreeka keelest mikros - väike ja skopeo - vaatamine), optiline seade, mis võimaldab saada suurendatud kujutist väikestest objektidest ja nende detailidest, mis pole palja silmaga nähtavad.
Inimsilm on võimeline eristama objekti detaile, mis on üksteisest vähemalt 0,08 mm kaugusel. Valgusmikroskoobi abil näete osi, mille kaugus on kuni 0,2 mikronit. Elektronmikroskoop võimaldab saada eraldusvõimet kuni 0,1-0,01 nm.
Mikroskoobi, kogu teaduse jaoks nii olulise seadme leiutamine oli peamiselt tingitud optika arengust. Kumerate pindade mõningaid optilisi omadusi teadsid Eukleides (300 eKr) ja Ptolemaios (127–151), kuid nende suurendusvõime ei leidnud praktilist rakendust. Sellega seoses leiutas esimesed klaasid Salvinio degli Arleati Itaalias alles aastal 1285. 16. sajandil näitasid Leonardo da Vinci ja Maurolico, et väikeseid esemeid on kõige parem uurida luubiga.
Esimese mikroskoobi lõi alles 1595. aastal Zacharius Jansen (Z. Jansen). Leiutis hõlmas Zacharius Janseni kahe kumerläätse paigaldamist ühte torusse, pannes sellega aluse keerukate mikroskoopide loomisele. Uuritavale objektile keskendumine saavutati sissetõmmatava toru kaudu. Mikroskoobi suurendus oli vahemikus 3 kuni 10 korda. Ja see oli tõeline läbimurre mikroskoopia valdkonnas! Ta täiustas oluliselt iga oma järgmist mikroskoopi.
Sel perioodil (XVI sajand) hakkasid järk-järgult välja töötama Taani, Inglise ja Itaalia uurimisinstrumendid, pannes aluse kaasaegsele mikroskoopiale.
Mikroskoopide kiire levik ja täiustamine algas pärast seda, kui Galileo (G. Galilei) enda kavandatud teleskoopi täiustades hakkas seda kasutama omamoodi mikroskoobina (1609-1610), muutes objektiivi ja okulaari vahelist kaugust.
Hiljem, aastal 1624, saavutades lühema fookuskaugusega läätsede tootmise, vähendas Galileo oluliselt oma mikroskoobi mõõtmeid.
1625. aastal pakkus Rooma "Valvsate Akadeemia" ("Akumia dei lincei") liige I. Faber välja termini "mikroskoop". Esimesed edusammud, mis on seotud mikroskoobi kasutamisega teaduslikes bioloogilistes uuringutes, saavutas R. Hooke, kes kirjeldas esimesena taimerakku (umbes 1665). Hooke kirjeldas oma raamatus Micrographia mikroskoobi struktuuri.
1681. aastal arutas Londoni Kuninglik Selts seda omapärast olukorda üksikasjalikult oma koosolekul. Hollandlane A. van Leenwenhoek kirjeldas hämmastavaid imesid, mille ta avastas oma mikroskoobiga veetilgas, pipraleotises, jõemudas, omaenda hambaõõnes. Leeuwenhoek avastas ja visandas mikroskoobi abil erinevate algloomade spermatosoidid ja luukoe struktuuri üksikasjad (1673-1677).
"Suurima hämmastusega nägin tilgas palju väikseid loomi, kes liikusid elavalt igas suunas, nagu haug vees. Väikseim neist pisikestest loomadest on tuhat korda väiksem kui täiskasvanud täi silm."
Mikroskoobi leiutamine sai alguse siis, kui Galileo ehitas kunagi väga pika teleskoobi. See juhtus päeval. Töö lõpetanud, suunas ta toru aknale, et valguses läätsede puhtust kontrollida. Okulaari külge klammerdudes oli Galileo hämmeldunud: kogu vaatevälja hõivas mingi hall sädelev mass. Toru kõikus veidi ja teadlane nägi tohutut pead, mille külgedel olid punnis mustad silmad. Koletis oli musta rohelise varjundiga kehaga, kuue liigendiga jalaga... Aga see on... kärbes! Võttes toru silma eest ära, veendus Galileo, et aknalaual istus tõepoolest kärbes.
Nii sündiski mikroskoop – kahest läätsest koosnev seade väikeste objektide kujutise suurendamiseks. See sai oma nime - "mikroskoop" - "Academia dei Lincei" ("Ilvesesilmade akadeemia") liikmelt.
I. Faber aastal 1625. See oli teadusselts, mis muuhulgas kiitis heaks ja toetas optiliste instrumentide kasutamist teaduses.
Ja Galileo ise sisestas 1624. aastal mikroskoobi lühema fookuskaugusega (kumeramad) läätsed, muutes toru lühemaks.
Robert Hooke ja tema saavutused
Järgmine lehekülg mikroskoobi loomise ajaloos on seotud Robert Hooke'i nimega. Ta oli väga andekas inimene ja andekas teadlane. Hooke'i kõige olulisemad saavutused on järgmised:
- spiraalvedru leiutamine kellade kiiruse reguleerimiseks; spiraalsete hammasrataste loomine;
- Marsi ja Jupiteri ümber oma telje pöörlemiskiiruse määramine; optilise telegraafi leiutamine;
- vee värskuse määramise seadme loomine; termomeetri loomine madalate temperatuuride mõõtmiseks;
- jää sulamise ja vee keemistemperatuuri püsivate temperatuuride kehtestamine; elastsete kehade deformatsiooniseaduse avastamine; eeldus valguse lainelise olemuse ja gravitatsiooni olemuse kohta.
Pärast Oxfordi ülikooli lõpetamist 1657. aastal sai Hooke'ist Robert Boyle'i assistent. See oli suurepärane kool tolle aja ühe suurima teadlasega. 1663. aastal töötas Hooke juba Inglise Kuningliku Seltsi (Teaduste Akadeemia) sekretäri ja eksperimentide demonstreerijana. Kui sealsest mikroskoobist teada sai, kästi Hooke'il selle seadmega vaatlusi läbi viia. Mikroskoobimeister Drebbeli käsutuses oli poolemeetrine kullatud toru, mis paiknes rangelt vertikaalselt. Tuli töötada ebamugavas asendis – kaarega kummardades.
Hooke'i mikroskoobi täiustamine
Esiteks tegi Hooke toru – toru – kaldu. Et mitte sõltuda päikesepaistelistest päevadest, mida Inglismaal on vähe, paigaldas ta seadme ette originaalse disainiga õlilambi. Päike paistis siiski palju eredamalt. Seetõttu tekkiski idee tugevdada ja koondada lambi valguskiiri. Nii ilmus Hooke'i järgmine leiutis - suur veega täidetud klaaskuul ja selle taga spetsiaalne objektiiv. See optiline süsteem suurendas valgustuse heledust sadu kordi.
Leidlik Hooke sai hõlpsalt hakkama kõigi ettejuhtuvate raskustega. Näiteks kui tal oli vaja teha väga väike täiesti ümara kujuga lääts, kastis ta nõela otsa sulaklaasi ja võttis siis selle kiiresti välja – nõela otsas sädeles piisk. Hooke lihvis seda veidi – ja objektiiv oligi valmis. Ja kui tekkis vajadus mikroskoobis pildikvaliteeti parandada, pani Hooke kahe traditsioonilise läätse – objektiivi ja okulaari – vahele kolmanda, kollektiivse ning pilt muutus selgemaks, samas kui vaateväli suurenes.
Kui mikroskoop oli valmis, alustas Hooke oma vaatlusi. Ta kirjeldas nende tulemusi oma 1665. aastal ilmunud raamatus “Mikrograafia”. 300 aasta jooksul trükiti seda kümneid kordi. Lisaks kirjeldustele sisaldas see imelisi illustratsioone – Hooke’i enda graveeringuid.
Avastused ja avastused, raku ehitus
Selle juures pakub erilist huvi tähelepanek nr 17 – “Korgi skemaatilisest ehk struktuurist ning mõne teise tühja keha rakkudest ja pooridest”. Hooke kirjeldab hariliku korgi lõiku järgmiselt: „See on kõik auguline ja poorne, nagu kärg, aga selle poorid on ebakorrapärase kujuga ja selles osas meenutab ta kärje... Edasi need poorid ehk rakud, on madalad, kuid koosnevad paljudest vaheseintega eraldatud lahtritest.
Selles tähelepanekus on sõna "rakk" silmatorkav. Nii nimetas Hooke neid, mida praegu nimetatakse rakkudeks, näiteks taimerakkudeks. Tollal polnud inimestel sellest vähimatki aimu. Hooke oli esimene, kes neid vaatles ja andis neile nime, mis jäi neile igaveseks. See oli tohutu tähtsusega avastus.
Anthony van Leeuwenhoeki tähelepanekud
Varsti pärast Hooke'i hakkas oma tähelepanekuid tegema hollandlane Antonie van Leeuwenhoek. Ta oli huvitav inimene – müüs kangaid ja vihmavarju, kuid ei saanud mingit teaduslikku haridust. Kuid tal oli uudishimulik meel, tähelepanelikkus, sihikindlus ja kohusetundlikkus. Objektiivid, mida ta ise lihvis, suurendasid objekti 200-300 korda ehk 60 korda paremini kui tol ajal kasutatud instrumendid. Ta kirjeldas kõiki oma tähelepanekuid kirjades, mille saatis hoolikalt Londoni Kuninglikule Seltsile. Ühes oma kirjas teatas ta kõige väiksemate elusolendite – loomade, nagu Leeuwenhoek nimetas, avastamisest.
Selgus, et animalcules on kõikjal - nii maa peal, taimedes kui ka loomade kehas. See sündmus muutis teaduse revolutsiooni – avastati mikroorganismid.
1698. aastal kohtus Anthony van Leeuwenhoek Vene keisri Peeter I-ga ning näitas talle oma mikroskoopi ja loomakesi. Keisrit huvitas kõik, mida ta nägi ja mida Hollandi teadlane talle selgitas, nii palju, et ostis Hollandi meistritelt Venemaale mikroskoobid. Neid saab näha Peterburi Kunstkameras.
Leeuwenhoek tegi veel ühe olulise avastuse. Kuumutades vett keemiseni, märkas ta, et peaaegu kõik loomad olid suremas. See tähendab, et sel viisil saate vabaneda haigustekitajatest vees, mida inimesed joovad.
Pinhole kaamera
Optiliste instrumentide teemalise vestluse lõpetuseks tuleb mainida 1420. aastal Itaalia insener G. Fontana leiutatud camera obscurat. Camera obscura on lihtsaim optiline seade, mis võimaldab teil saada ekraanil olevatest objektidest pilte. See on tume kast, mille ühes seinas on väike auk, mille ette on asetatud kõnealune ese. Sellest väljuvad valguskiired läbivad augu ja loovad kasti (ekraani) vastasseinal olevast objektist tagurpidi kujutise.
1558. aastal kohandas itaallane G. Porta kaamera obscura jooniste tegemiseks. Samuti tuli tal idee kasutada camera obscurat, et projitseerida jooniseid, mis on paigutatud kaamera avasse ja mida valgustavad tugevalt küünlad või päike.
Tänapäeval on raske ette kujutada inimese teaduslikku tegevust ilma mikroskoobita. Mikroskoopi kasutatakse laialdaselt enamikes meditsiini- ja bioloogia-, geoloogia- ja materjaliteaduse laborites.
Mikroskoobi abil saadud tulemused on vajalikud täpse diagnoosi seadmisel ja ravi edenemise jälgimisel. Mikroskoobi abil töötatakse välja ja tutvustatakse uusi ravimeid ning tehakse teaduslikke avastusi.
Mikroskoop- (kreeka keelest mikros - väike ja skopeo - ma vaatan), optiline seade, mis võimaldab saada suurendatud kujutist väikestest objektidest ja nende detailidest, mis pole palja silmaga nähtavad.
Inimsilm on võimeline eristama objekti detaile, mis on üksteisest vähemalt 0,08 mm kaugusel. Valgusmikroskoobi abil näete osi, mille kaugus on kuni 0,2 mikronit. Elektronmikroskoop võimaldab saada eraldusvõimet kuni 0,1-0,01 nm.
Mikroskoobi, kogu teaduse jaoks nii olulise seadme leiutamine oli peamiselt tingitud optika arengust. Kumerate pindade mõningaid optilisi omadusi teadsid Eukleides (300 eKr) ja Ptolemaios (127–151), kuid nende suurendusvõime ei leidnud praktilist rakendust. Sellega seoses leiutas esimesed klaasid Salvinio degli Arleati Itaalias alles aastal 1285. 16. sajandil näitasid Leonardo da Vinci ja Maurolico, et väikeseid esemeid on kõige parem uurida luubiga.
Esimese mikroskoobi lõi alles 1595. aastal Zacharius Jansen (Z. Jansen). Leiutis hõlmas Zacharius Janseni kahe kumerläätse paigaldamist ühte torusse, pannes sellega aluse keerukate mikroskoopide loomisele. Uuritavale objektile keskendumine saavutati sissetõmmatava toru kaudu. Mikroskoobi suurendus oli vahemikus 3 kuni 10 korda. Ja see oli tõeline läbimurre mikroskoopia valdkonnas! Ta täiustas oluliselt iga oma järgmist mikroskoopi.
Sel perioodil (XVI sajand) hakkasid järk-järgult välja töötama Taani, Inglise ja Itaalia uurimisinstrumendid, pannes aluse kaasaegsele mikroskoopiale.
Mikroskoopide kiire levik ja täiustamine algas pärast seda, kui Galileo (G. Galilei) enda kavandatud teleskoopi täiustades hakkas seda kasutama omamoodi mikroskoobina (1609-1610), muutes objektiivi ja okulaari vahelist kaugust.
Hiljem, aastal 1624, saavutades lühema fookuskaugusega läätsede tootmise, vähendas Galileo oluliselt oma mikroskoobi mõõtmeid.
1625. aastal pakkus termini välja Rooma „Valvsate Akadeemia“ („Akumia dei lincei“) liige I. Faber. "mikroskoop". Esimesed edusammud, mis on seotud mikroskoobi kasutamisega teaduslikes bioloogilistes uuringutes, saavutas R. Hooke, kes kirjeldas esimesena taimerakku (umbes 1665). Hooke kirjeldas oma raamatus Micrographia mikroskoobi struktuuri.
1681. aastal arutas Londoni Kuninglik Selts seda omapärast olukorda üksikasjalikult oma koosolekul. hollandlane Leeuwenhoek(A. van Leenwenhoek) kirjeldas hämmastavaid imesid, mille ta avastas oma mikroskoobiga veetilgas, pipraleotises, jõemudas, omaenda hambaõõnes. Leeuwenhoek avastas ja visandas mikroskoobi abil erinevate algloomade spermatosoidid ja luukoe struktuuri üksikasjad (1673-1677).
"Suurima hämmastusega nägin tilgas palju väikseid loomi, kes liikusid elavalt igas suunas, nagu haug vees. Väikseim neist pisikestest loomadest on tuhat korda väiksem kui täiskasvanud täi silm."
Leeuwenhoeki parimaid suurendusklaase suurendati 270 korda. Nendega nägi ta esimest korda vererakke, vere liikumist kullesaba kapillaarsoontes ja lihaste triibutamist. Ta avastas ripsloomad. Ta sukeldus esimest korda mikroskoopiliste üherakuliste vetikate maailma, kus kulgeb piir loomade ja taimede vahel; kus liikuv loom, nagu roheline taim, omab klorofülli ja toitub valgust neelates; kus taim, veel substraadi küljes, on kaotanud klorofülli ja neelab baktereid. Lõpuks nägi ta isegi baktereid suures mitmekesisuses. Kuid loomulikult polnud tol ajal veel mingit võimalust mõista ei bakterite tähtsust inimesele ega rohelise aine - klorofülli tähendust ega piiri taime ja looma vahel.
Avanes uus elusolendite maailm, mitmekesisem ja lõpmatult originaalsem kui see maailm, mida me näeme.
1668. aastal lõi E. Diviney, kinnitades okulaarile väliläätse, moodsa tüüpi okulaari. 1673. aastal võttis Havelius kasutusele mikromeetri kruvi ja Hertel tegi ettepaneku paigutada mikroskoobilaua alla peegel. Seega hakati mikroskoopi monteerima nendest põhiosadest, mis on osa kaasaegsest bioloogilisest mikroskoobist.
17. sajandi keskel Newton avastas valge valguse keeruka koostise ja lagundas selle prisma abil. Roemer tõestas, et valgus liigub piiratud kiirusega ja mõõtis seda. Newton väljendas kuulsat hüpoteesi - vale, nagu teate -, et valgus on lendavate osakeste voog, mille peenus ja sagedus on nii erakordselt suur, et need tungivad läbi läbipaistvate kehade, nagu klaas läbi silmaläätse, ja löövad võrkkesta löökidega. tekitada füsioloogilist valgusaistingut. Huygens rääkis esmalt valguse lainetaolisest olemusest ja tõestas, kui loomulikult seletab see nii lihtsa peegelduse ja murdumise seadusi kui ka Islandi spardi topeltmurdmise seadusi. Huygensi ja Newtoni mõtted kohtusid teravas kontrastis. Seega 17. sajandil. tulises vaidluses kerkis tõesti üles valguse olemuse probleem.
Nii valguse olemuse küsimuse lahendamine kui ka mikroskoobi täiustamine liikusid aeglaselt edasi. Vaidlus Newtoni ja Huygensi ideede vahel kestis terve sajandi. Kuulus Euler ühines valguse lainelise olemuse ideega. Kuid selle küsimuse lahendas alles enam kui saja aasta pärast Fresnel, selline andekas teadlane, nagu seda teadis teadus.
Mille poolest erineb levivate lainete voog – Huygensi idee – tormavate väikeste osakeste voost – Newtoni idee? Kaks märki:
1. Kohtudes võivad lained vastastikku hävitada, kui ühe küür kukub teise orgu. Valgus + valgus koos võivad tekitada pimeduse. See nähtus sekkumine, need on Newtoni rõngad, mida Newton ise ei mõista; See ei saa juhtuda osakeste vooluga. Kaks osakeste voogu on alati topeltvoog, topeltvalgus.
2. Osakeste vool läbib otse läbi augu, ilma külgedele lahknemata ning kindlasti lainete vool lahkneb ja hajub. See difraktsioon.
Fresnel tõestas teoreetiliselt, et väikese laine korral on lahknevus kõigis suundades tühine, kuid sellegipoolest avastas ja mõõtis ta selle ebaolulise difraktsiooni ning määras selle suuruse järgi valguse lainepikkuse. Alates "ühevärviliseks" poleerivatele optikutele nii hästi tuntud interferentsinähtustest kuni "kahe triibuni" mõõtis ta ka lainepikkuse – see on pool mikronit (pooltuhandik millimeetrit). Ja siit muutus laineteooria ning elusaine olemusse tungimise erakordne peenus ja teravus vaieldamatuks. Sellest ajast peale oleme kõik Fresneli mõtteid erinevates modifikatsioonides kinnitanud ja rakendanud. Kuid isegi neid mõtteid teadmata saate mikroskoopi täiustada.
Nii oli see 18. sajandil, kuigi sündmused arenesid väga aeglaselt. Nüüd on raske isegi ette kujutada, et Galileo esimene teleskoop, mille kaudu ta Jupiteri maailma jälgis, ja Leeuwenhoeki mikroskoop olid lihtsad mitteakromaatilised läätsed.
Akromatiseerimise tohutuks takistuseks oli hea tulekivi puudumine. Nagu teate, on akromatiseerimiseks vaja kahte klaasi: kroon ja tulekivi. Viimane kujutab endast klaasi, mille üheks põhiosaks on raske pliioksiid, mille dispersioon on ebaproportsionaalselt suur.
1824. aastal saavutas mikroskoobi tohutu edu Salligi lihtne praktiline idee, mille reprodutseeris Prantsuse firma Chevalier. Varem ühest objektiivist koosnenud objektiiv jaotati osadeks, seda hakati valmistama paljudest akromaatilistest läätsedest. Nii korrutati parameetrite arv, anti võimalus süsteemivigu parandada ja esimest korda sai võimalikuks rääkida päris suurtest suurendustest - 500 ja isegi 1000 korda. Lõpliku nägemise piir on liikunud kahelt mikronilt ühele mikronile. Leeuwenhoeki mikroskoop jäi kaugele maha.
19. sajandi 70ndatel liikus edasi mikroskoopia võidukas marss. See, kes ütles, et oli Abbe(E. Abbe).
Saavutati järgmine:
Esiteks on maksimaalne eraldusvõime liikunud poolelt mikronilt kümnendiku mikronini.
Teiseks juurutati mikroskoobi konstrueerimisel jämeda empiiria asemel kõrget teaduse taset.
Kolmandaks, lõpuks näidatakse mikroskoobiga võimaliku piirid ja need piirid alistatakse.
Moodustati Zeissi ettevõttes töötavate teadlaste, optikute ja arvutiteadlaste peakorter. Suuremates töödes andsid Abbe õpilased teooriat mikroskoobist ja optilistest instrumentidest üldiselt. Mikroskoobi kvaliteedi määramiseks on välja töötatud mõõtmissüsteem.
Kui selgus, et olemasolevad klaasitüübid ei vasta teaduslikele nõuetele, loodi süstemaatiliselt uusi sorte. Väljaspool Guinani pärijate – Para-Mantois’ (Bontani pärijad) Pariisis ja Chances Birminghamis – saladusi loodi taas klaasisulatusmeetodid ning praktilise optika äri arenes sedavõrd, et võib öelda: Abbe peaaegu võitis. maailmasõda 1914-1918 sõjaväe optikaseadmetega gg.
Lõpuks, kutsudes appi valguse laineteooria põhialuseid, näitas Abbe esimest korda selgelt, et igal instrumendi teravusel on oma võimaluse piir. Kõigist instrumentidest kõige peenem on lainepikkus. Abbe difraktsiooniteooria kohaselt on võimatu näha objekte, mis on lühemad kui pool lainepikkust, ja võimatu on saada pilte, mis on lühemad kui pool lainepikkust, st. vähem kui 1/4 mikronit. Või erinevate keelekümblusnippidega, kui kasutame meediumit, mille lainepikkus on lühem - kuni 0,1 mikronit. Laine piirab meid. Tõsi, piirid on väga väikesed, kuid need on siiski inimtegevuse piirid.
Optikafüüsik tajub, kui valguslaine teele sisestatakse objekt, mille paksus on tuhandik, kümnetuhandik või mõnel juhul isegi sajatuhandik lainepikkusest. Lainepikkust ennast on füüsikud mõõtnud kümnemiljoniku täpsusega selle suurusest. Kas võib arvata, et tsütoloogidega jõud ühendanud optikud ei suuda seda sajandikku lainepikkust, mis on nende seatud ülesanne? Lainepikkuse seatud piirist ülesaamiseks on kümneid viise. Teate ühte neist möödaviikudest, nn ultramikroskoopia meetodit. Kui mikroskoobi all nähtamatud mikroobid asuvad üksteisest kaugel, saate neile ereda valguse anda küljelt. Ükskõik kui väikesed nad ka poleks, sädelevad nad tumedal taustal nagu täht. Nende vormi ei saa kindlaks teha, võib vaid väita nende olemasolu, kuid see on sageli äärmiselt oluline. Seda meetodit kasutatakse laialdaselt bakterioloogias.
Inglise optiku J. Sirksi tööd (1893) panid aluse interferentsimikroskoopiale. 1903. aastal lõid R. Zsigmondy ja N. Siedentopf ultramikroskoobi, 1911. aastal kirjeldas M. Sagnac esimest kahekiirelist interferentsimikroskoopi, 1935. aastal tegi F. Zernicke ettepaneku kasutada faasikontrastmeetodit läbipaistvate, nõrgalt hajuvate objektide vaatlemiseks mikroskoopides. . 20. sajandi keskel. Leiutati elektronmikroskoop ja 1953. aastal leiutas Soome füsioloog A. Wilska anoptraalmikroskoobi.
M.V andis suure panuse teoreetilise ja rakendusliku optika probleemide arendamisse, mikroskoobi optiliste süsteemide ja mikroskoopiliste seadmete täiustamisse. Lomonosov, I.P. Kulibin, L.I. Mandelstam, D.S. Roždestvenski, A.A. Lebedev, S.I. Vavilov, V.P. Linnik, D.D. Maksutov ja teised.
Kirjandus:
D.S. Roždestvenski Valitud teosed. M.-L., "Teadus", 1964.
Rozhdestvensky D.S. Mikroskoobis läbipaistvate objektide pildistamise küsimusest. - Tr. GOI, 1940, 14. kd
Sobol S.L. Mikroskoobi ja mikroskoopiliste uuringute ajalugu Venemaal XVIII sajandil. 1949. aastal.
Clay R.S., Kohus T.H. Mikroskoobi ajalugu. L., 1932; Bradbury S. Mikroskoobi areng. Oxford, 1967.
Mikroskoop on ainulaadne seade, mis on loodud mikropiltide suurendamiseks ja objektiivi kaudu vaadeldavate objektide või struktuurimoodustiste suuruse mõõtmiseks. See areng on hämmastav ja mikroskoobi leiutamise tähtsus on äärmiselt suur, sest ilma selleta ei eksisteeriks mõnda kaasaegse teaduse valdkonda. Ja siit täpsemalt.
Mikroskoop on teleskoobiga seotud seade, mida kasutatakse täiesti erinevatel eesmärkidel. Selle abil on võimalik uurida silmale nähtamatute objektide ehitust. See võimaldab teil määrata mikroformatsioonide morfoloogilisi parameetreid, samuti hinnata nende mahulist asukohta. Seetõttu on isegi raske ette kujutada, mis tähtsust omas mikroskoobi leiutamine ja kuidas mõjutas selle välimus teaduse arengut.
Mikroskoobi ja optika ajalugu
Täna on raske vastata, kes mikroskoobi esmakordselt leiutas. Seda küsimust arutatakse ilmselt sama laialdaselt kui ambvibu loomist. Erinevalt relvadest leiutati mikroskoobi aga tegelikult Euroopas. Ja kes täpselt, pole siiani teada. Tõenäosus, et seadme avastajaks oli Hollandi prillide valmistaja Hans Jansen, on üsna suur. Tema poeg Zacharias Jansen väitis 1590. aastal, et tema ja ta isa olid konstrueerinud mikroskoobi.
Kuid juba 1609. aastal ilmus teine mehhanism, mille lõi Galileo Galilei. Ta nimetas seda occhiolinoks ja esitles seda Accademia Nazionale dei Lincei avalikkusele. Selle tõestuseks, et mikroskoopi võidi juba sel ajal kasutada, on paavst Urbanus III pitsati silt. Arvatakse, et see kujutab endast mikroskoopia abil saadud kujutise modifikatsiooni. Galileo Galilei valgusmikroskoop (komposiit) koosnes ühest kumerast ja ühest nõgusast läätsest.
Täiustamine ja praktikasse rakendamine
Vaid 10 aastat pärast Galileo leiutist lõi Cornelius Drebbel kahe kumera läätsega liitmikroskoobi. Ja hiljem, st lõpupoole, töötas Christian Huygens välja kahe objektiiviga okulaarisüsteemi. Neid toodetakse tänapäevalgi, kuigi neil puudub nähtavus. Kuid mis veelgi olulisem, 1665. aastal viidi sellise mikroskoobi abil läbi uuring korgitamme lõigul, kus teadlane nägi nn kärgesid. Katse tulemuseks oli mõiste "rakk" kasutuselevõtt.
Teine mikroskoobi isa Anthony van Leeuwenhoek leiutas selle alles uuesti, kuid suutis seadmele bioloogide tähelepanu tõmmata. Ja pärast seda sai selgeks, milline tähtsus oli mikroskoobi leiutamisel teadusele, kuna see võimaldas mikrobioloogia arengut. Tõenäoliselt kiirendas mainitud aparaat oluliselt loodusteaduste arengut, sest seni, kuni inimene mikroobe nägi, uskus ta, et haigused saavad alguse ebapuhtusest. Ja teaduses valitsesid alkeemia ja vitalistlikud teooriad elusolendite olemasolust ja elu spontaansest põlvkonnast.
Leeuwenhoeki mikroskoop
Mikroskoobi leiutamine on keskaja teaduses ainulaadne sündmus, sest tänu seadmele oli võimalik leida palju uusi teemasid teaduslikuks aruteluks. Veelgi enam, paljud teooriad on tänu mikroskoopiale hävinud. Ja see on Anthony van Leeuwenhoeki suur teene. Ta suutis mikroskoopi täiustada nii, et see võimaldas rakke üksikasjalikult näha. Ja kui me seda probleemi selles kontekstis käsitleme, on Leeuwenhoek tõepoolest seda tüüpi mikroskoobi isa.
Seadme struktuur
Valgus ise oli plaat, mille lääts oli võimeline kõnealuseid objekte mitu korda suurendama. Sellel objektiiviga taldrikul oli statiiv. Seda kasutades paigaldati see horisontaalsele lauale. Suunates läätse valguse poole ning asetades uuritava materjali selle ja küünlaleegi vahele, oli võimalik näha, pealegi oli esimene materjal, mida Antonie van Leeuwenhoek uuris, hambakatt. Selles nägi teadlane palju olendeid, kellele ta veel nime anda ei osanud.
Leeuwenhoeki mikroskoobi ainulaadsus on hämmastav. Sel ajal saadaolevad komposiitmudelid ei taganud kõrget pildikvaliteeti. Veelgi enam, kahe läätse olemasolu ainult võimendas defekte. Seetõttu kulus rohkem kui 150 aastat, kuni algselt Galileo ja Drebbeli poolt välja töötatud liitmikroskoobid hakkasid tootma sama pildikvaliteeti kui Leeuwenhoeki seade. Anthony van Leeuwenhoeki ennast ei peeta endiselt mikroskoobi isaks, kuid ta on õigustatult looduslike materjalide ja rakkude mikroskoopia tunnustatud meister.
Objektiivide leiutamine ja täiustamine
Objektiivi mõiste oli olemas juba Vana-Roomas ja Kreekas. Näiteks Kreekas oli võimalik kumera klaasi abil tuld süüdata. Ja Roomas on veega täidetud klaasanumate omadusi märgatud juba ammu. Need võimaldasid pilte suurendada, kuigi mitte mitu korda. Objektiivide edasine areng on teadmata, kuigi on ilmne, et edusammud ei suutnud paigal seista.
Teada on, et 16. sajandil hakati Veneetsias prillide kasutamist kasutama. Seda kinnitavad faktid klaasilihvimismasinate olemasolu kohta, mis võimaldasid hankida läätsi. Samuti olid joonised optilistest instrumentidest, milleks olid peeglid ja läätsed. Nende teoste autorsus kuulub Leonardo da Vincile. Kuid isegi varem töötasid inimesed suurendusklaasidega: juba 1268. aastal esitas Roger Bacon idee luua luup. Hiljem viidi see ellu.
Ilmselgelt ei kuulunud objektiivi autor kellelegi. Kuid seda täheldati seni, kuni Carl Friedrich Zeiss optika kasutusele võttis. 1847. aastal alustas ta mikroskoopide tootmist. Seejärel sai tema ettevõttest optiliste prillide väljatöötamise liider. See eksisteerib tänapäevani, jäädes tööstuses peamiseks. Sellega teevad koostööd kõik ettevõtted, mis toodavad foto- ja videokaameraid, optilisi sihikuid, kaugusmõõtjaid, teleskoope ja muid seadmeid.
Mikroskoopia täiustamine
Mikroskoobi leiutamise ajalugu on üksikasjalikult uurides silmatorkav. Kuid mitte vähem huvitav on mikroskoopia edasise täiustamise ajalugu. Hakkasid tekkima uued ja neid tekitanud teaduslik mõte vajus aina sügavamale. Nüüd ei olnud teadlase eesmärk mitte ainult uurida mikroobe, vaid arvestada ka väiksemate komponentidega. Need on molekulid ja aatomid. Juba 19. sajandil sai neid uurida röntgendifraktsioonanalüüsiga. Kuid teadus nõudis enamat.
Nii töötas teadlane Henry Clifton Sorby juba 1863. aastal meteoriitide uurimiseks välja polariseeriva mikroskoobi. Ja 1863. aastal töötas Ernst Abbe välja mikroskoobi teooria. Carl Zeiss võttis selle edukalt kasutusele. Tänu sellele on tema ettevõttest kujunenud tunnustatud liider optiliste instrumentide tööstuses.
Kuid peagi saabus 1931 – elektronmikroskoobi loomise aeg. Sellest on saanud uut tüüpi seade, mis võimaldab näha palju enamat kui valgust. See ei kasutanud edastamiseks footoneid ega polariseeritud valgust, vaid elektrone – osakesi, mis on palju väiksemad kui kõige lihtsamad ioonid. Just elektronmikroskoobi leiutamine võimaldas histoloogiat arendada. Nüüd on teadlased saavutanud täieliku kindlustunde, et nende hinnangud raku ja selle organellide kohta on tõepoolest õiged. Kuid alles 1986. aastal anti Nobeli preemia elektronmikroskoobi loojale Ernst Ruskale. Pealegi ehitas James Hiller juba 1938. aastal ülekandeelektronmikroskoobi.
Uusimat tüüpi mikroskoobid
Teadus arenes pärast paljude teadlaste edusamme üha kiiremini. Seetõttu oli uue tegelikkuse dikteeritud eesmärk vajadus töötada välja ülitundlik mikroskoop. Ja juba 1936. aastal tootis Erwin Müller väljaheiteseadme. Ja 1951. aastal toodeti veel üks seade - väliioonmikroskoop. Selle tähtsus on äärmuslik, sest see võimaldas teadlastel esimest korda aatomeid näha. Ja lisaks sellele töötas Jerzy Nomarski 1955. aastal välja diferentsiaalse interferentsi kontrastmikroskoopia teoreetilised alused.
Uusimate mikroskoopide täiustamine
Mikroskoobi leiutamine ei ole veel edukas, sest põhimõtteliselt pole keeruline panna ioone või footoneid läbi bioloogilise keskkonna läbima ja seejärel saadud kujutist uurida. Kuid mikroskoopia kvaliteedi parandamise küsimus oli tõesti oluline. Ja pärast neid järeldusi lõid teadlased lendava massianalüsaatori, mida nimetati skaneerivaks ioonmikroskoobiks.
See seade võimaldas skaneerida üksikut aatomit ja saada andmeid molekuli kolmemõõtmelise struktuuri kohta. Koos selle meetodiga on suudetud oluliselt kiirendada paljude looduses leiduvate ainete tuvastamise protsessi. Ja juba 1981. aastal võeti kasutusele skaneeriv tunnelmikroskoop ja 1986. aastal aatomjõumikroskoop. 1988. aasta on skaneeriva elektrokeemilise tunnelmikroskoobi leiutamise aasta. Ja uusim ja kõige kasulikum on Kelvini jõusond. See töötati välja 1991. aastal.
Mikroskoobi leiutise globaalse tähtsuse hindamine
Alates 1665. aastast, kui Leeuwenhoek alustas klaasi töötlemist ja mikroskoopide tootmist, arenes tööstus ja muutus keerukamaks. Ja mõeldes, milline oli mikroskoobi leiutamise tähtsus, tasub kaaluda mikroskoopia peamisi saavutusi. Niisiis võimaldas see meetod rakku uurida, mis oli veel üks tõuke bioloogia arengule. Seejärel võimaldas seade eristada raku organelle, mis võimaldas formuleerida raku struktuuri mustreid.
Seejärel võimaldas mikroskoop molekuli ja aatomit näha ning hiljem said teadlased nende pinda skaneerida. Veelgi enam, läbi mikroskoobi näete isegi aatomite elektronpilvi. Kuna elektronid liiguvad ümber tuuma valguse kiirusega, siis on seda osakest täiesti võimatu uurida. Sellest hoolimata tuleks mõista mikroskoobi leiutamise tähtsust. Ta võimaldas näha midagi uut, mida silmaga ei näe. See on hämmastav maailm, mille uurimine on toonud inimese lähemale tänapäevastele saavutustele füüsikas, keemias ja meditsiinis. Ja see on kogu töö väärt.