显微镜发展史,谁知道怎么回事?

十六世纪的微观科学

单显微镜的外观:

3000多年前,欧洲的腓尼基人在地中海沿岸的贝鲁斯河畔首次制造出人造玻璃。公元4世纪,罗马人开始在门窗上应用玻璃。到1291,意大利的玻璃制造技术已经非常发达,玻璃是制造显微镜的基础材料。

早在公元前,我国人民就发展了透镜制造技术。当时的材料是水晶。公元3世纪,著名的马可·波罗将中国的眼镜介绍给了欧洲。欧洲人学会了磨玻璃的技术。当时的玻璃制造业非常发达,欧洲人用廉价的玻璃磨玻璃,成为相对廉价的商品。眼镜制造业蓬勃发展。

那时候戴眼镜的大多是有钱人,而且大多年纪都很大了,所以需要老花镜,也就是凸透镜。人们很快发现凸透镜可以产生物体的放大图像。于是有人开始用凸透镜来观察微小的物体,凸透镜开始在科学研究中发挥巨大的作用。凸透镜因其放大功能而被称为放大镜。多镜头复合显微镜发明后,它们又被称为单镜头显微镜,意思是只有一个镜头的显微镜。

第一台复合显微镜:

单台显微镜有一个致命的缺点,就是焦距与镜头直径成正比,焦距与放大倍数成反比。也就是说,焦距越短,放大倍数越大,镜头直径越小。如果放大倍数为100倍,镜头焦距为0.25mm,镜头直径约为0.33mm!这种比针头还小的镜头,当时还无法制造。正因如此,当时放大镜的放大倍数最多是25倍。众所周知,一些大型纤毛虫的长度只有0.1 mm,放大25倍后也只有2.5 mm。然而,根本看不到它内部的细微结构。因此,为了观察更精细的物体,人们迫切需要一种更好的放大工具。

1595年,荷兰著名磨镜师让桑发明了第一台简单的复合显微镜(如图,其原始产品已失传)。这台显微镜由三个镜筒组成。中间的镜筒比较厚,是手握的地方。另外两个镜筒分别插入它的两端,可以自由伸缩,从而达到对焦的目的。有两个镜片,都是凸透镜。分别固定在镜筒的两端。物镜是只有一个凸面的单凸透镜。目镜是一个有两个凸面的双凸透镜。当这台显微镜的两个活动镜筒完全折叠时,它的放大倍数是三倍。当两个活动镜头完全展开时,它的放大倍数是10倍(其实这也是最早的变焦镜头)。

*至于复合显微镜的发明,让桑是在父亲汉斯的帮助下完成的;另一种说法更有趣:詹森有两个淘气的儿子。有一天,他们潜入他父亲的车间,摸了摸。我哥拿起两个镜片,放在铜管两端。他发现通过这个铜管阅读时,书上的字很吓人。詹森得知此事后非常高兴。他请他们帮助他制造世界上第一台复合显微镜。

复合显微镜的性能明显优于单镜。第一,它的放大倍数可以很高,可以把几个小放大倍数的凸透镜组合起来获得高放大倍数。二是制造工艺简单,不需要磨微小镜片...复合显微镜的发明是科学史上的里程碑,人类开始了解微观世界。但是由于技术条件不成熟,16世纪的显微镜放大倍数不高,所以

17世纪单显微镜的发展

17世纪的单显微镜与其说是科学仪器,不如说是艺术品。

似乎当时的显微镜制造商追求的不是高性能,而是视觉享受。例如,下面的显微镜是17世纪晚期制造的。显然,它的作用不再是简单地放大物体以方便研究,更重要的是它明亮而美丽的黄铜色。精致的装饰也给人一种高贵典雅的美感。结构:这种单显微镜的镜头嵌在一个圆盘状的金属眼罩中间。两个金属把手一长一短,长柄是手握的地方。在它们的末端还有几个突起,方便用户握持。这两个手柄中间有一个圆盘,圆盘上有六个圆孔,可以旋转,这就是它的舞台。用途:使用前,将样品切片,放在载物台的圆孔上。然后拿起显微镜将圆孔对准光源,将金属眼罩套在眼窝上挡住周围光线。用拇指按下较短的手柄(相当于一个杠杆),调节镜头与样品之间的距离,使成像最清晰。如果切片很多,可以依次放在每个圆孔上。您可以在观察时旋转载物台来观察每个切片。从这个显微镜镜头的大小来看,它的放大倍数应该比较大。

17世纪中期,出现了滑杆式显微镜。

它们的基本结构基本相同:一个灯塔形状的镜体,顶部有一个凸透镜。一根长的水平滑杆穿过镜体的中部。具有尖锐尖端并垂直于杆的长“针”固定在杆的前端。使用时,首先将针尖刺入样本,将样本固定在针尖上。然后来回移动滑杆,调整标本与镜头的距离,使图像最清晰后,就可以观察了。从这台显微镜的镜头大小可以看出,这台显微镜的放大倍数并不大。缺点:标本在针状台上确实不稳定,所以观察时的实际操作很麻烦。所以后来的显微镜没有使用这种针状载物台。

单台显微镜的巅峰——莱文·胡克显微镜

是与胡克同时代的荷兰科学家埃文·列文虎克(1632-1723),他在1677年用自制的高倍放大镜观察了池塘水中原虫的精子、青蛙肠内原虫、人类和哺乳动物的精子。后来,他在鲑鱼的血液中看到了红细胞的细胞核。1683,他在牙垢里看到了细菌。他向英国皇家学会报告了观察到的现象,并得到了英国皇家学会的肯定。莱文·胡克出生在一个布料商家里。他最初磨镜片的目的是为了检验布料的质量,但在他掌握了高水平的镜片研磨技术后,他用镜片组装了一台显微镜。他用自制的显微镜发现了一些以前从未见过的活细胞,这些成果非常值得称道。他一生亲自打磨了550个镜片,组装了247台显微镜,为人类创造了一批宝贵的财富,其中有9台保存至今。荷兰乌得勒支大学博物馆现存的一个放大倍数为270倍,分辨率为1.4μm m,在当时这个水平已经很高了,19世纪初制造的显微镜也没有超过这个水平。因此,我们不能忽视他对细胞生物学发展的贡献的重要性。莱文·胡克一生做了上百个显微镜,都非常小,设计和功能都差不多。他的显微镜的尺寸几乎是不变的:2英寸长,1英寸宽。镜子多为黄铜材质(左图:300多年后,镜子已经生锈)。

结构:一个典型的莱文胡克显微镜由两个螺丝组成(长的一个是手柄,长度可以调节;样品和透镜之间的距离可以通过调节较短的螺钉来改变。)几个铆钉,一个镜头,一个宽镜体,一个针形载物台(连接手柄,调节手柄长度可以调节标本的高度)。镜头本体的结构很精致:首先在两块形状相同的黄铜片上对称钻两个孔,然后将镜头放在其中一个孔上,再在上面放上另一块黄铜片,使两块黄铜片对齐。使这两个孔正好插入中间的镜片。最后用铆钉固定铜板。使用方法:先将标本固定在针尖上,然后拿起显微镜对准光源,调整两个螺丝使标本位置,图像最佳后再观察。

17世纪复合显微镜的初步发展。

16世纪晚期,荷兰人让桑发明了第一台复合显微镜。从那以后,人们开始使用复式显微镜。但是,直到17世纪末,复合显微镜的应用还没有单一显微镜广泛,因为当时的复合显微镜有一个很大的缺点:当时的透镜制造技术不高,所以制造出来的复合显微镜的像差和色差都很大。这使得大多数人不喜欢使用复合显微镜。然而,有些人制造并使用复合显微镜,如意大利人伽利略和英国人胡克。

高倍电子显微镜

1933年,德国人鲁斯卡设计制造了第一台电子显微镜。它的性能远远超过了光学显微镜。后来在人们的努力下,电子显微镜的分辨率从最初的500纳米(一米的百万分之五)提高到现在的1埃(一米的十亿分之一)。放大倍数达到了几十万倍。自20世纪50年代以来,研究人员利用电子显微镜取得了许多重要成果。可以说,电子显微镜的出现极大地促进了人类的科学研究。

显微摄影术虽然在19世纪中期就出现了,但由于当时摄影术的不成熟,并没有得到广泛的应用。直到20世纪初,由于胶片和照相机制造技术的突破,显微照相术才开始广泛应用,并逐渐成为记录显微图像的主要方式之一。新兴的数字成像技术将显微摄影技术推向了一个新的高峰,它将显微技术和数字技术的发展紧密地结合在一起。

纵观微观科学400多年的历史,任何一门学科的发展都离不开其他学科的支持。在当今的科学研究中,各学科的相互渗透和融合变得越来越重要。这是社会发展的必然结果,是不可阻挡的趋势。

越来越多的新型显微镜层出不穷,这里就不一一列举了。随着科学技术的发展,会产生更多更好的显微成像系统。