Mikroskoplar. mikroskopların gelişim tarihi

İlk mikroskobun yaratılış tarihi sırlarla ve spekülasyonlarla doludur. Mucidi bile isimlendirmek o kadar kolay değil. Ancak mikroskobun ilk kayıtlarının 1595 yılına dayandığı kesin olarak bilinmektedir. Hollandalı gözlük üreticisi Hans Jansen'in oğlu Zachary Jansen'in adını taşıyorlar.

Zachary meraklı bir çocuk olarak büyüdü ve zamanının çoğunu babasının atölyesinde geçirdi. Bir gün babasının yokluğunda metal bir silindir ve cam parçalarından alışılmadık bir pipo yaptı. Tuhaflığı, içinden bakıldığında çevredeki nesnelerin boyutunun artması, çok daha yakın hale gelmesi ve bir kol mesafesinde görünmesiydi. Çocuk tüpün diğer ucundan nesnelere bakmaya çalıştı. Onları küçük ve çok uzak görünce ne kadar şaşırdığını hayal edin.

Zachary, oğlunu bu yolda mümkün olan her şekilde teşvik eden babasına alışılmadık deneyimini anlattı. Hans Jansen, farkında olmadan "sihirli" boruyu geliştirdi; metal silindiri, birbirine katlanabilen bir tüp sistemiyle değiştirdi. Artık nesneleri izlemek daha da ilginç hale geldi çünkü daha net ve daha büyük hale geldiler. Tüpün değişen uzunluğu sayesinde görüntüyü yakınlaştırmak veya uzaklaştırmak, küçük ayrıntıları incelemek ve daha önce herhangi bir gözlükle görülmesi imkansız olanı görmek mümkün oldu.

Böylece, çocukların eğlencesinin bir sonucu olarak, tarihi bir keşif yapıldı - ilk mikroskop yaratıldı ve insanlık, şimdiye kadar benzeri görülmemiş yeni bir dünyayla - mikroskobik yaratıkların dünyası - tanışma fırsatı buldu. Ve mikroskop büyütmesi yalnızca 3 ila 10 kat arasında olmasına rağmen, bu çok büyük öneme sahip bir keşifti!

Büyüteç tüpü hakkındaki söylentiler yavaş yavaş Hollanda'nın çok ötesine yayıldı ve Galileo Galilei'nin Padua şehrindeki üniversitede yaşadığı ve astronomi dersleri verdiği İtalya'ya ulaştı. Yeni buluşun avantajlarını çok çabuk fark etti ve buna dayanarak kendi büyütücü tüpünü yarattı. Bir süre sonra Galileo Galilei'nin kişisel laboratuvarında basit mikroskopların üretimini kurdu.

Zaman geçtikçe, 1648'de Hollanda'da bilimsel mikroskobun gelecekteki kurucusu Antonie van Leeuwenhoek mikroskopla tanıştı. Bu cihaz genç Leeuwenhoek'u o kadar büyüledi ki tüm boş zamanlarını mikro dünyanın incelenmesine adanmış bilimsel çalışmaları incelemeye adamaya başladı. Kitap okumaya paralel olarak genç Leeuwenhoek, mercek taşlama mesleğinde ustalaştı ve bu daha sonra 500 kata kadar büyütme yeteneğine sahip kendi mikroskobunu yaratmasına olanak sağladı. Onun yardımıyla çok sayıda önemli keşif yaptı. Örneğin, bakterileri ve siliatları tanımlayan, kırmızı kan hücrelerini (kırmızı kan hücreleri, göz merceği lifleri, kas lifleri ve cilt hücreleri) keşfeden ve çizen ilk kişi oydu.

Mikroskobuya büyük katkılarda bulunan bir diğer büyük bilim adamı olan İngiliz Robert Hooke, Leeuwenhoek ile eş zamanlı olarak mikroskobu geliştirmek için çalıştı. Hem diğerlerinden farklı bir mikroskop modeli yapmış, hem de bitki ve bazı hayvan hücrelerinin yapısını dikkatle incelemiş ve yapılarının taslağını çıkarmıştır. Hooke, "Mikrografi" adlı bilimsel çalışmasında mürver, havuç, dereotu, sinek gözü, arı kanadı, sivrisinek larvası ve çok daha fazlasının hücresel yapısını ayrıntılı bir şekilde anlattı. Bu arada hücre terimini ilk kez ortaya atan ve ona bilimsel bir tanım kazandıran da Hooke olmuştur.

İnsanlık geliştikçe mikroskobun yapısı daha karmaşık hale geldi ve gelişti, daha büyük büyütme gücüne ve gelişmiş görüntü kalitesine sahip yeni mikroskop türleri ortaya çıktı. Bugün çok çeşitli mikroskoplar var - optik, elektronik, tarama probu, X-ışını. Hepsi mikroskobik nesneleri büyütmek ve ayrıntılı olarak incelemek için tasarlanmıştır, ancak ışık mikroskoplarıyla kıyaslanamayacak kadar güçlü ve çok işlevlidir.

Bugün insanın bilimsel faaliyetini mikroskop olmadan hayal etmek zordur. Mikroskop, tıp ve biyoloji, jeoloji ve malzeme bilimi laboratuvarlarının çoğunda yaygın olarak kullanılmaktadır.

Mikroskop kullanılarak elde edilen sonuçlar, doğru tanı koymak ve tedavinin ilerlemesini izlemek için gereklidir. Mikroskop kullanılarak yeni ilaçlar geliştirilip tanıtılıyor ve bilimsel keşifler yapılıyor.

Mikroskop- (Yunanca mikros'tan - küçük ve skopeo - bakıyorum), küçük nesnelerin ve bunların çıplak gözle görülmeyen ayrıntılarının büyütülmüş görüntüsünü elde etmek için optik bir cihaz.

İnsan gözü, bir nesnenin birbirinden en az 0,08 mm uzaktaki detaylarını ayırt edebilme yeteneğine sahiptir. Işık mikroskobu kullanarak 0,2 mikrona kadar mesafeye sahip parçaları görebilirsiniz. Bir elektron mikroskobu 0,1-0,01 nm'ye kadar çözünürlük elde etmenizi sağlar.

Tüm bilimler için çok önemli bir cihaz olan mikroskobun icadı, öncelikle optiğin gelişiminin etkisinden kaynaklandı. Kavisli yüzeylerin bazı optik özellikleri Öklid (MÖ 300) ve Ptolemy (127-151) tarafından biliniyordu, ancak büyütme yetenekleri pratik uygulama bulamadı. Bu bağlamda ilk gözlük, İtalya'da Salvinio degli Arleati tarafından ancak 1285 yılında icat edildi. 16. yüzyılda Leonardo da Vinci ve Maurolico, küçük nesnelerin en iyi şekilde büyüteçle incelendiğini gösterdi.

İlk mikroskop yalnızca 1595 yılında Zacharius Jansen (Z. Jansen) tarafından oluşturuldu. Buluş, Zacharius Jansen'in iki dışbükey merceği tek bir tüp içine monte etmesini ve böylece karmaşık mikroskopların yaratılmasının temelini atmasını içeriyordu. İncelenen nesneye odaklanma, geri çekilebilir bir tüp aracılığıyla sağlandı. Mikroskop büyütmesi 3 ila 10 kat arasında değişiyordu. Ve bu mikroskopi alanında gerçek bir atılımdı! Sonraki mikroskoplarının her birini önemli ölçüde geliştirdi.

Bu dönemde (XVI. yüzyıl), Danimarka, İngiliz ve İtalyan araştırma araçları yavaş yavaş geliştirilmeye başlandı ve modern mikroskopinin temelleri atıldı.

Mikroskopların hızla yayılması ve gelişmesi, Galileo'nun (G. Galilei) tasarladığı teleskopu geliştirerek onu bir tür mikroskop olarak kullanmaya başlamasıyla (1609-1610), mercek ile göz merceği arasındaki mesafeyi değiştirmesiyle başladı.

Daha sonra 1624 yılında daha kısa odak uzaklığına sahip merceklerin üretimini başaran Galileo, mikroskobunun boyutlarını önemli ölçüde küçülttü.

1625 yılında Roma “Tetikte Olanlar Akademisi” (“Akudemia dei lincei”) üyesi I. Faber bu terimi önerdi. "mikroskop". Mikroskobun bilimsel biyolojik araştırmalarda kullanılmasıyla ilgili ilk başarılar, bitki hücresini ilk tanımlayan R. Hooke (yaklaşık 1665) tarafından elde edildi. Hooke, Micrographia adlı kitabında mikroskobun yapısını anlattı.

1681 yılında Londra Kraliyet Cemiyeti toplantısında bu tuhaf durum ayrıntılı olarak tartışıldı. Hollandalı Leeuwenhoek(A. van Leenwenhoek) mikroskobuyla bir damla suda, bir biber demlemesinde, bir nehrin çamurunda, kendi dişinin çukurunda keşfettiği inanılmaz mucizeleri anlattı. Leeuwenhoek, mikroskop kullanarak çeşitli protozoaların spermlerini ve kemik dokusunun yapısının ayrıntılarını keşfetti ve çizdi (1673-1677).

"Büyük bir şaşkınlıkla, damlanın içinde, sudaki bir turna balığı gibi her yöne hareketli bir şekilde hareket eden çok sayıda küçük hayvan gördüm. Bu minik hayvanların en küçüğü, yetişkin bir bitin gözünden bin kat daha küçüktür."

Leeuwenhoek'un en iyi büyüteçleri 270 kat büyütüldü. Onlarla birlikte ilk kez kan hücrelerini, kurbağa yavrusunun kuyruğundaki kılcal damarlardaki kanın hareketini ve kasların şeritlenmesini gördü. Siliatları keşfetti. Hayvan ve bitki arasındaki sınırın bulunduğu mikroskobik tek hücreli alglerin dünyasına ilk kez daldı; yeşil bir bitki gibi hareket eden bir hayvanın klorofili olduğu ve ışığı emerek beslendiği; Hala alt tabakaya bağlı olan bitkinin klorofilini kaybettiği ve bakterileri yuttuğu yer. Sonunda bakterilerin büyük bir çeşitlilik içinde olduğunu bile gördü. Ancak elbette o zamanlar bakterilerin insanlar için önemini, yeşil maddenin - klorofilin anlamını veya bitki ile hayvan arasındaki sınırı anlamanın uzaktan da olsa bir olasılığı yoktu.

Gördüğümüz dünyadan çok daha çeşitli ve çok daha özgün, canlılardan oluşan yeni bir dünya açılıyordu.

1668 yılında E. Diviney, göz merceğine alan merceği takarak modern tipte bir göz merceği yarattı. 1673 yılında Havelius bir mikrometre vidası icat etti ve Hertel, mikroskop masasının altına bir ayna yerleştirmeyi önerdi. Böylece mikroskop, modern biyolojik mikroskobun parçası olan temel parçalardan monte edilmeye başlandı.

17. yüzyılın ortalarında Newton beyaz ışığın karmaşık bileşimini keşfetti ve onu bir prizmayla ayrıştırdı. Roemer ışığın sonlu bir hızla ilerlediğini kanıtladı ve bunu ölçtü. Newton, ışığın, cam gibi şeffaf cisimlerden geçip göz merceğine çarpan ve retinaya darbeler vuran olağanüstü incelik ve frekansa sahip uçan parçacıklardan oluşan bir akış olduğu yönündeki ünlü -bildiğiniz gibi yanlış- hipotezini ifade etti. Fizyolojik ışık hissini üretir. Huygens ilk olarak ışığın dalga benzeri doğasından bahsetti ve bunun hem basit yansıma ve kırılma yasalarını hem de İzlanda sparındaki çift kırılma yasalarını ne kadar doğal bir şekilde açıkladığını kanıtladı. Huygens ve Newton'un düşünceleri keskin bir tezat oluşturuyordu. Böylece 17. yüzyılda. Hararetli bir tartışmada ışığın özü sorunu gerçekten ortaya çıktı.

Hem ışığın mahiyeti sorununun çözümü, hem de mikroskobun gelişmesi yavaş yavaş ilerledi. Newton ve Huygens'in fikirleri arasındaki anlaşmazlık bir yüzyıl boyunca devam etti. Ünlü Euler, ışığın dalga doğası fikrine katıldı. Ancak bu soru, bilimin tanıdığı gibi yetenekli bir araştırmacı olan Fresnel tarafından ancak yüz yıldan fazla bir süre sonra çözüldü.

Yayılan dalgalardan oluşan bir akış (Huygens'in fikri), hızla ilerleyen küçük parçacıklardan oluşan bir akıştan (Newton'un fikri) nasıl farklıdır? İki işaret:

1. Buluştuktan sonra, birinin tümseği diğerinin vadisine düşerse dalgalar karşılıklı olarak yok edilebilir. Işık + ışığın bir araya gelmesi karanlık yaratabilir. Bu olgu parazit yapmak Bunlar Newton'un halkaları, Newton'un kendisi tarafından anlaşılmadı; Parçacık akışlarında bu gerçekleşemez. İki parçacık akışı her zaman çift akıştır, çift ışıktır.

2. Parçacıkların akışı, yanlara doğru sapmadan doğrudan deliğin içinden geçer ve dalgaların akışı kesinlikle uzaklaşır ve dağılır. Bu kırınım.

Fresnel, dalga küçükse tüm yönlerdeki sapmanın ihmal edilebilir olduğunu teorik olarak kanıtladı, ancak yine de bu önemsiz kırınımı keşfedip ölçtü ve onun büyüklüğünden ışığın dalga boyunu belirledi. "Tek renk"ten "iki çizgiye" kadar cilalama yapan gözlükçüler tarafından çok iyi bilinen girişim olaylarından, dalga boyunu da ölçtü - bu yarım mikrondur (milimetrenin yarım binde biri). Ve buradan itibaren dalga teorisi ve canlı maddenin özüne nüfuz etmenin olağanüstü inceliği ve keskinliği yadsınamaz hale geldi. O zamandan beri hepimiz Fresnel'in düşüncelerini çeşitli değişikliklerle onayladık ve uyguladık. Ancak bu düşünceleri bilmeden bile mikroskobu geliştirebilirsiniz.

18. yüzyılda olaylar çok yavaş gelişse de bu böyleydi. Artık Galileo'nun Jüpiter dünyasını gözlemlediği ilk teleskopunun ve Leeuwenhoek mikroskobunun basit, akromatik olmayan mercekler olduğunu hayal etmek bile zor.

Akromatizasyonun önündeki en büyük engel, iyi bir çakmaktaşının olmamasıydı. Bildiğiniz gibi akromatizasyon iki bardak gerektirir: taç ve çakmaktaşı. İkincisi, ana parçalardan birinin orantısız derecede büyük bir dağılıma sahip olan ağır kurşun oksit olduğu camı temsil eder.

1824 yılında mikroskobun muazzam başarısı, Sallig'in Fransız Chevalier şirketi tarafından çoğaltılan basit pratik fikriyle elde edildi. Daha önce tek mercekten oluşan mercek parçalara bölündü; birçok akromatik mercekten yapılmaya başlandı. Böylece parametre sayısı çoğaltıldı, sistem hatalarını düzeltme olanağı verildi ve ilk kez gerçekten büyük büyütmelerden - 500 ve hatta 1000 kat - bahsetmek mümkün hale geldi. Nihai görüşün sınırı iki mikrondan bir mikrona çıktı. Leeuwenhoek'un mikroskobu çok geride kalmıştı.

19. yüzyılın 70'lerinde mikroskopinin muzaffer yürüyüşü ilerledi. Öyle olduğunu söyleyen Rahip(E. Abbe).

Aşağıdakiler başarıldı:

İlk olarak, maksimum çözünürlük yarım mikrondan mikronun onda birine yükseldi.

İkincisi, mikroskobun yapımında kaba deneycilik yerine yüksek düzeyde bilim getirildi.

Üçüncüsü ve son olarak mikroskopla yapılabileceklerin sınırları gösteriliyor ve bu sınırlar aşılıyor.

Zeiss şirketinde çalışan bilim adamlarının, gözlükçülerin ve bilgisayar bilimcilerinden oluşan bir genel merkez kuruldu. Abbe'nin öğrencileri önemli eserlerinde genel olarak mikroskop ve optik aletlerin teorisini verdiler. Mikroskobun kalitesini belirlemek için bir ölçüm sistemi geliştirilmiştir.

Mevcut cam türlerinin bilimsel gereklilikleri karşılayamadığı anlaşılınca sistematik olarak yeni çeşitler oluşturuldu. Guinan'ın mirasçılarının sırlarının dışında - Paris'teki Para-Mantois (Bontan'ın mirasçıları) ve Birmingham'daki Chances - cam eritme yöntemleri yeniden yaratıldı ve pratik optik işi o kadar geliştirildi ki şunu söyleyebiliriz: Abbe neredeyse kazandı 1914-1918 dünya savaşı ordunun optik teçhizatıyla.

Son olarak ışığın dalga teorisinin temellerinden yardım isteyen Abbe, ilk kez bir enstrümanın her keskinliğinin kendi olasılık sınırına sahip olduğunu açıkça gösterdi. Tüm enstrümanların en incesi dalga boyudur. Abbe'nin kırınım teorisi, yarım dalga boyundan daha kısa nesneleri görmenin imkansız olduğunu söylüyor ve yarım dalga boyundan daha kısa görüntüler elde etmenin imkansız olduğunu söylüyor; 1/4 mikrondan az. Veya dalga boyunun 0,1 mikrona kadar daha kısa olduğu ortamları kullandığımızda çeşitli daldırma hileleriyle. Dalga bizi sınırlıyor. Doğru, sınırlar çok küçük ama yine de insan faaliyeti için sınırlar.

Bir optik fizikçi, dalga boyunun binde biri, onbinde biri, hatta bazı durumlarda yüzbinde biri kalınlığındaki bir nesnenin ışık dalgasının yoluna sokulduğunu algılar. Dalga boyunun kendisi fizikçiler tarafından büyüklüğünün on milyonda biri kadar bir doğrulukla ölçülmüştür. Sitologlarla güçlerini birleştiren gözlükçülerin kendilerine görev olarak belirledikleri dalga boyunun yüzde biri kadar ustalaşamayacaklarını düşünmek mümkün mü? Dalga boyuna göre belirlenen sınırı aşmanın düzinelerce yolu vardır. Bu bypasslardan birini biliyorsunuz, sözde ultramikroskopi yöntemi. Mikroskop altında görülemeyen mikroplar birbirlerinden çok uzaktaysa, onları yandan parlak ışıkla aydınlatabilirsiniz. Ne kadar küçük olursa olsunlar, karanlık bir arka planda bir yıldız gibi parlayacaklar. Biçimleri belirlenemez, yalnızca varlıkları belirtilebilir, ancak bu çoğu zaman son derece önemlidir. Bu yöntem bakteriyolojide yaygın olarak kullanılmaktadır.

İngiliz gözlükçü J. Sirks'in (1893) çalışmaları girişim mikroskobunun temelini attı. 1903'te R. Zsigmondy ve N. Siedentopf bir ultramikroskop yarattı; 1911'de M. Sagnac ilk iki ışınlı girişim mikroskobunu tanımladı; F. Zernicke, mikroskoplardaki şeffaf, zayıf saçılan nesneleri gözlemlemek için faz kontrast yöntemini kullanmayı önerdi; . 20. yüzyılın ortalarında. Elektron mikroskobu icat edildi ve 1953'te Finlandiyalı fizyolog A. Wilska anoptral mikroskobu icat etti.

M.V. teorik ve uygulamalı optik problemlerinin geliştirilmesine, mikroskop optik sistemlerinin ve mikroskobik ekipmanların geliştirilmesine büyük katkı sağladı. Lomonosov, I.P. Kulibin, L.I. Mandelstam, D.S. Rozhdestvensky, A.A. Lebedev, S.I. Vavilov, Başkan Yardımcısı. Linnik, D.D. Maksutov ve diğerleri.

Edebiyat:

D.S. Rozhdestvensky Seçilmiş eserler. M.-L., "Bilim", 1964.

Rozhdestvensky D.S. Şeffaf nesnelerin mikroskopta görüntülenmesi konusunda. - TR. GOI, 1940, cilt 14.

Sobol S.L. 18. yüzyılda Rusya'da mikroskobun tarihi ve mikroskobik araştırmalar. 1949.

Clay R.S., Mahkeme T.H. Mikroskobun tarihçesi. L., 1932; Bradbury S. Mikroskobun evrimi. Oxford, 1967.

Mikroskobun icadından önce insanların görebildiği en küçük şey insan saçı büyüklüğündeydi. 1590 civarında mikroskobun icadından sonra birdenbire etrafımızda hâlâ inanılmaz bir canlı mikrokozmozunun bulunduğunu öğrendik.

Doğru, mikroskop yaratma başarısını kimin vermesi gerektiği tam olarak belli değil. Bazı tarihçiler, teleskop için ilk patenti alan kişinin Hans Lipperhey olduğunu iddia ediyor. Diğer kanıtlar, Lippershey ile aynı şehirde yaşayan, hevesli mucitlerden oluşan gerçek bir ekip olan baba ve oğul Hans ve Zachary Janssen'e işaret ediyor.

Lippershey mi yoksa Janssens mi?

Hans Lippershey, 1570 yılında Almanya'nın Wesel kentinde doğdu, ancak daha sonra Hollanda'ya taşındı; bu dönem, "Hollanda Altın Çağı" olarak adlandırılan, sanat ve bilimde yeniliklerin merkezi haline geldi. Lipperhey Middelburg'a yerleşti ve burada gözlükleri, dürbünleri ve ilk mikroskop ve teleskoplardan bazılarını icat etti.

Hans ve Zachary Janssen Middelburg'da yaşıyordu. Bazı tarihçiler, Hollandalı diplomat William Boreel'in mektupları sayesinde mikroskobun icadını Janssen'lere atfediyorlar.

1650'lerde Boreel, Fransız kralının doktoruna mikroskobu anlattığı bir mektup yazdı. Boreel mektubunda, Zachary Janssen'in kendisine mikroskop hakkında 1590'ların başında yazmaya başladığını, ancak bizzat Boreel'in mikroskobu yıllar sonra gördüğünü söyledi. Bazı tarihçiler, Hans Janssen'in, Zekeriya'nın 1590'larda ergenlik çağında olduğundan beri mikroskobun yapımına yardım ettiğini iddia ediyor.

Erken mikroskoplar

İlk Janssen mikroskopları en az iki mercek kullanan bileşik mikroskoplardı. Objektif merceği nesneye yakın konumlandırılır ve göz merceği adı verilen ikinci bir mercek tarafından alınan ve daha da büyütülen bir görüntü oluşturur.

Middelburg Müzesi, geçmişi 1595'e kadar uzanan ilk Janssen mikroskoplarından birine sahiptir. Tripodsuz, farklı lensler için üç kayar tüpü vardı ve bir nesnenin gerçek boyutunun üç ila dokuz katı kadar büyütme kapasitesine sahipti. Mikroskoplarla ilgili haberler hızla Avrupa'ya yayıldı.

Galileo Galilei çok geçmeden 1609'da bileşik mikroskobun tasarımını geliştirdi. Galileo cihazına isim verdi okchiolino veya "küçük göz".

İngiliz bilim adamı Robert Hooke da mikroskobu geliştirerek kar taneleri, pireler, bitler ve bitkilerin yapısını inceledi. Hooke, balsa ağacının yapısını incelemiş ve balsa ağacında gördüğü hücreleri keşişlerin yaşadığı küçük odalara benzettiği için Latince "küçük oda" anlamına gelen cella sözcüğünden "hücre" terimini türetmiştir. 1665 yılında Micrographia kitabında gözlemlerini ayrıntılı olarak anlattı.

Hooke'un mikroskobu 1670 civarında

İlk bileşik mikroskoplar, tek mercekli mikroskoplara göre çok daha fazla büyütme sağlıyordu. Ancak aynı zamanda nesnenin görüntüsünü daha güçlü bir şekilde bozdular. Hollandalı bilim adamı Antoine van Leeuwenhoek, 1670'lerde güçlü tek mercekli mikroskoplar geliştirdi. Buluşunu kullanarak köpeklerin ve insanların spermlerini tanımlayan ilk kişi oldu. Ayrıca maya, kırmızı kan hücreleri, oral bakteriler ve protozoalar üzerinde de çalıştı. Tek lensli Leeuwenhoek mikroskopları, söz konusu nesnenin gerçek boyutunun 270 katı kadar büyütebilmektedir. 1830'lu yıllardaki bir takım gelişmelerden sonra bu tür mikroskoplar çok popüler hale geldi.

Bilim adamları ayrıca örnekleri hazırlamak ve boyamak için yeni yöntemler geliştirdiler. 1882'de Alman doktor Robert Koch, tüberkülozdan sorumlu basil olan Mycobacterium tuberculosis'i keşfettiğini sundu. Koch, koleradan sorumlu bakterileri izole etmek için boyama tekniğini kullanmaya devam etti.

En iyi mikroskoplar, 20. yüzyılın başlarında büyütme güçlerinin sınırlarına yaklaşıyordu. Geleneksel bir optik (ışık) mikroskobu, görünür ışığın dalga boyundan daha küçük nesneleri büyütemez. Ancak 1931'de Alman Ernst Ruska ve Max Knoll'dan iki bilim adamının elektron mikroskobunu icat etmesiyle bu teorik engel aşıldı.

Mikroskoplar gelişiyor

Ernst Ruska, 1906 Noel Günü'nde Almanya'nın Heidelberg kentinde beş çocuğun sonuncusu olarak dünyaya geldi. Münih Teknik Koleji'nde elektronik okudu ve Berlin Teknik Koleji'nde yüksek voltaj ve vakum teknolojisi üzerine eğitim aldı. Ruska ve danışmanı Dr. Max Knoll, manyetik alan ve elektrik akımı "merceğini" ilk kez orada icat etti. 1933'te bilim adamları, ışık mikroskobunun büyütme sınırını aşmayı başaran bir elektron mikroskobu yapmayı başardılar.

1986 yılında Ernst, buluşu nedeniyle Nobel Fizik Ödülü'ne layık görüldü. Elektron dalga boyunun, özellikle elektronlar boşlukta hızlandırıldığında, görünür ışığın dalga boyundan bile daha kısa olması nedeniyle elektron mikroskobunun çözünürlüğünde bir artış sağlandı.

20. yüzyılda elektron ve ışık mikroskoplarının gelişimi durmadı. Günümüzde laboratuvarlar örnekleri incelemek için çeşitli floresan etiketlerin yanı sıra polarize filtreler kullanıyor veya insan gözüyle görülemeyen görüntüleri işlemek için bilgisayarları kullanıyor. Yansıma mikroskopları, faz kontrast mikroskopları, konfokal mikroskoplar ve ultraviyole mikroskoplar mevcuttur. Modern mikroskoplar tek bir atomu bile görüntüleyebilir.

Mikroskop, mikro görüntüleri büyütmek ve mercek aracılığıyla gözlemlenen nesnelerin veya yapısal oluşumların boyutunu ölçmek için tasarlanmış benzersiz bir cihazdır. Bu gelişme şaşırtıcıdır ve mikroskobun icadının önemi son derece büyüktür, çünkü o olmasaydı modern bilimin bazı alanları var olamazdı. Ve buradan daha ayrıntılı olarak.

Mikroskop, teleskopla ilişkili, tamamen farklı amaçlarla kullanılan bir cihazdır. Onun yardımıyla gözle görülmeyen nesnelerin yapısını incelemek mümkündür. Mikroformasyonların morfolojik parametrelerini belirlemenize ve hacimsel konumlarını değerlendirmenize olanak tanır. Bu nedenle mikroskobun icadının ne kadar önemli olduğunu ve görünüşünün bilimin gelişimini nasıl etkilediğini hayal etmek bile zordur.

Mikroskop ve optiğin tarihi

Bugün mikroskobu ilk kimin icat ettiğini cevaplamak zor. Bu konu muhtemelen tatar yayının yaratılması kadar geniş çapta tartışılacaktır. Ancak silahlardan farklı olarak mikroskobun icadı aslında Avrupa'da gerçekleşti. Ve kim tarafından tam olarak hala bilinmiyor. Cihazı keşfedenin Hollandalı gözlük üreticisi Hans Jansen olma ihtimali oldukça yüksek. Oğlu Zacharias Jansen, 1590'da kendisinin ve babasının bir mikroskop yaptığını iddia etti.

Ancak 1609'da Galileo Galilei tarafından yaratılan başka bir mekanizma ortaya çıktı. Buna occhiolino adını verdi ve Accademia Nazionale dei Lincei'de halka sundu. O dönemde mikroskobun kullanılmış olabileceğinin kanıtı Papa III. Urban'ın mühründeki işarettir. Mikroskopi ile elde edilen bir görüntünün modifikasyonunu temsil ettiğine inanılmaktadır. Galileo Galilei'nin (bileşik) ışık mikroskobu bir dışbükey ve bir içbükey mercekten oluşuyordu.

İyileştirme ve uygulamaya uygulama

Galileo'nun icadından sadece 10 yıl sonra Cornelius Drebbel, iki dışbükey merceğe sahip bir bileşik mikroskop yarattı. Daha sonra yani sonlara doğru Christian Huygens iki mercekli göz merceği sistemini geliştirdi. Görünürlükten yoksun olmalarına rağmen bugün hala üretiliyorlar. Ancak daha da önemlisi, 1665 yılında böyle bir mikroskop kullanılarak, bilim adamının sözde bal peteklerini gördüğü mantar meşesi ağacının bir bölümü üzerinde bir çalışma yapıldı. Deneyin sonucu "hücre" kavramının tanıtılmasıydı.

Mikroskobun başka bir babası olan Anthony van Leeuwenhoek, onu yeniden icat etti, ancak biyologların dikkatini cihaza çekmeyi başardı. Ve bundan sonra mikroskobun icadının bilim açısından ne kadar önemli olduğu ortaya çıktı, çünkü mikrobiyolojinin gelişmesine olanak sağladı. Muhtemelen söz konusu cihaz doğa bilimlerinin gelişimini önemli ölçüde hızlandırdı, çünkü insan mikropları görene kadar hastalıkların kirlilikten kaynaklandığına inanıyordu. Bilimde ise simya kavramları ve canlıların varlığına ve yaşamın kendiliğinden oluşmasına ilişkin vitalist teoriler hüküm sürdü.

Leeuwenhoek mikroskobu

Mikroskobun icadı, Orta Çağ biliminde benzersiz bir olaydır, çünkü mikroskop sayesinde bilimsel tartışmalar için birçok yeni konu bulmak mümkün olmuştur. Üstelik mikroskop sayesinde pek çok teori yerle bir oldu. Ve bu Anthony van Leeuwenhoek'un en büyük değeridir. Mikroskobu, hücrelerin ayrıntılı olarak görülebilmesini sağlayacak şekilde geliştirmeyi başardı. Ve konuyu bu bağlamda ele alırsak Leeuwenhoek gerçekten de bu tür mikroskobun babasıdır.

Cihaz yapısı

Işığın kendisi, söz konusu nesneleri defalarca büyütebilen merceğe sahip bir plakaydı. Lensli bu plakanın bir tripodu vardı. Bunu kullanarak yatay bir masaya monte edildi. Merceği ışığa yönlendirip, incelenen materyali mum alevi ile arasına yerleştirerek, Antonie van Leeuwenhoek'un incelediği ilk materyalin diş plağı olduğunu görmek mümkün oldu. İçinde bilim adamı henüz adını koyamadığı birçok yaratık gördü.

Leeuwenhoek mikroskobunun benzersizliği şaşırtıcıdır. O dönemde mevcut olan kompozit modeller yüksek görüntü kalitesi sağlamıyordu. Üstelik iki merceğin varlığı kusurları daha da artırdı. Bu nedenle, Galileo ve Drebbel tarafından orijinal olarak geliştirilen bileşik mikroskopların Leeuwenhoek'un cihazıyla aynı görüntü kalitesini üretmeye başlaması 150 yıldan fazla sürdü. Anthony van Leeuwenhoek'un kendisi hala mikroskobun babası olarak kabul edilmiyor, ancak o haklı olarak yerel materyallerin ve hücrelerin mikroskopisinde tanınmış bir ustadır.

Lenslerin icadı ve geliştirilmesi

Mercek kavramı Antik Roma ve Yunanistan'da zaten mevcuttu. Örneğin Yunanistan'da dışbükey cam kullanarak ateş yakmak mümkündü. Roma'da ise suyla dolu cam kapların özellikleri uzun zamandır fark ediliyor. Pek çok kez olmasa da görüntüleri büyütmeyi mümkün kıldılar. Lenslerin daha da geliştirilmesi bilinmiyor, ancak ilerlemenin duramayacağı açık.

16. yüzyılda Venedik'te gözlük kullanımının uygulanmaya başladığı biliniyor. Bu, lens elde etmeyi mümkün kılan cam taşlama makinelerinin varlığına ilişkin gerçeklerle doğrulanmaktadır. Aynalar ve mercekler gibi optik aletlerin çizimleri de vardı. Bu eserlerin yazarlığı Leonardo da Vinci'ye aittir. Ancak daha önce insanlar büyüteçlerle çalışıyordu: 1268'de Roger Bacon bir teleskop yaratma fikrini ortaya attı. Daha sonra hayata geçirildi.

Açıkçası, merceğin yazarı kimseye ait değildi. Ancak bu, Carl Friedrich Zeiss optiği ele alana kadar gözlemlendi. 1847'de mikroskop üretmeye başladı. Şirketi daha sonra optik gözlüklerin geliştirilmesinde lider oldu. Bu güne kadar var ve sektördeki ana şirket olmaya devam ediyor. Fotoğraf ve video kameraları, optik nişangahlar, telemetreler, teleskoplar ve diğer cihazları üreten tüm firmalar onunla işbirliği yapmaktadır.

Mikroskopinin iyileştirilmesi

Mikroskobun icadının tarihi ayrıntılı olarak incelendiğinde dikkat çekicidir. Ancak mikroskopinin daha da geliştirilmesinin tarihi de daha az ilginç değil. Yenileri ortaya çıkmaya başladı ve onları doğuran bilimsel düşünce giderek daha da derinlere battı. Artık bilim insanının hedefi yalnızca mikropları incelemek değil, aynı zamanda daha küçük bileşenleri de dikkate almaktı. Bunlar moleküller ve atomlardır. Zaten 19. yüzyılda X-ışını kırınım analizi ile incelenebiliyorlardı. Ancak bilim daha fazlasını istiyordu.

Böylece, 1863'te araştırmacı Henry Clifton Sorby, meteorları incelemek için polarize edici bir mikroskop geliştirdi. Ve 1863'te Ernst Abbe mikroskop teorisini geliştirdi. Carl Zeiss tarafından başarıyla benimsendi. Bu sayede şirketi optik aletler endüstrisinde tanınmış bir lider haline geldi.

Ancak çok geçmeden 1931 yılı geldi; elektron mikroskobunun yaratılma zamanı. Işıktan çok daha fazlasını görmenizi sağlayan yeni bir cihaz türü haline geldi. İletim için fotonlar ya da polarize ışık kullanılmıyor, en basit iyonlardan çok daha küçük parçacıklar olan elektronlar kullanılıyordu. Histolojinin gelişmesine olanak sağlayan elektron mikroskobunun icadıydı. Artık bilim insanları, hücre ve onun organelleri hakkındaki yargılarının gerçekten doğru olduğuna dair tam bir güven kazandılar. Ancak Nobel Ödülü ancak 1986'da elektron mikroskobunun yaratıcısı Ernst Ruska'ya verildi. Dahası, 1938'de James Hiller bir transmisyon elektron mikroskobu yaptı.

En yeni mikroskop türleri

Bilim, birçok bilim insanının başarısından sonra giderek daha hızlı gelişti. Bu nedenle, yeni gerçekliklerin belirlediği hedef, son derece hassas bir mikroskop geliştirme ihtiyacıydı. Ve zaten 1936'da Erwin Müller bir saha emisyon cihazı üretti. Ve 1951'de başka bir cihaz üretildi - alan iyon mikroskobu. Önemi çok büyüktür çünkü bilim adamlarının ilk kez atomları görmesine olanak sağlamıştır. Buna ek olarak 1955 yılında Jerzy Nomarski diferansiyel girişim kontrast mikroskobunun teorik temellerini geliştirdi.

En yeni mikroskopların geliştirilmesi

Mikroskobun icadı henüz başarılı olmadı çünkü iyonların veya fotonların biyolojik ortamdan geçmesini sağlamak ve ardından ortaya çıkan görüntüyü incelemek prensipte zor değildir. Ancak mikroskopi kalitesinin artırılması konusu gerçekten önemliydi. Ve bu sonuçların ardından bilim adamları, taramalı iyon mikroskobu adı verilen, uçan bir kütle analizörü yarattılar.

Bu cihaz, tek bir atomun taranmasını ve molekülün üç boyutlu yapısına ilişkin verilerin elde edilmesini mümkün kıldı. Bu yöntemle birlikte doğada bulunan birçok maddenin tanımlanması sürecinin önemli ölçüde hızlandırılması mümkün olmuştur. Ve zaten 1981'de bir tarama tüneli mikroskobu tanıtıldı ve 1986'da bir atomik kuvvet mikroskobu tanıtıldı. 1988, taramalı elektrokimyasal tünel mikroskobunun icat edildiği yıldır. Ve en yenisi ve en kullanışlısı Kelvin kuvvet sondasıdır. 1991 yılında geliştirildi.

Mikroskobun icadının küresel öneminin değerlendirilmesi

Leeuwenhoek'un camı işlemeye ve mikroskop üretmeye başladığı 1665 yılından itibaren endüstri gelişti ve daha karmaşık hale geldi. Ve mikroskobun icadının önemini merak ederken, mikroskopinin ana başarılarını dikkate almaya değer. Böylece bu yöntem, biyolojinin gelişimine başka bir ivme kazandıran hücrenin incelenmesini mümkün kıldı. Daha sonra cihaz, hücrenin organellerinin ayırt edilmesini mümkün kıldı ve bu da hücresel yapının modellerini formüle etmeyi mümkün kıldı.

Mikroskop daha sonra molekülü ve atomu görmeyi mümkün kıldı ve daha sonra bilim adamları bunların yüzeyini tarayabildiler. Üstelik mikroskopla atomların elektron bulutlarını bile görebilirsiniz. Elektronlar çekirdeğin etrafında ışık hızıyla hareket ettiğinden bu parçacığı incelemek tamamen imkansızdır. Buna rağmen mikroskobun icadının önemi anlaşılmalıdır. Gözle görülemeyen yeni bir şeyin görülmesini mümkün kıldı. Bu, incelenmesi insanı fizik, kimya ve tıptaki modern başarılara yaklaştıran muhteşem bir dünya. Ve tüm çalışmaya değer.

İnsan uzun süre görünmez organizmalarla çevrili olarak yaşadı. Yaşamsal faaliyetlerinin ürünleriyle sürekli karşılaşıyorlar. Şarap, sirke, pişmiş ekmek ve çok daha fazlasını yaptı. Bu organizmaların neden olduğu hastalıklardan muzdarip. Varlıklarından habersiz. Sonuçta boyutları o kadar küçük ki insan gözüyle görülemiyor.
Eski Babil'de bile insanın yeteneklerini genişletmeye çalıştılar. Kazılar sırasında bikonveks mercekler bulundu. Bugün mevcut olan en basit optik aletler. Bu, mikrokozmosa doğru bir adımdı. Daha sonra 16. ve 17. yüzyıllarda astronominin gelişmesi sayesinde teleskoplar yaratıldı. Lensler ters yerleştirildiğinde çok küçük nesnelerin görülebildiği fark edildi. Bunu bilen G. Galileo, 1610'da bir mikroskop yarattı.
Daha sonra fizikçi ve mucit R. Hooke iki bikonveks mercekten oluşan bir mikroskop tasarladı. 30 kat artış sağladı. Mantarın kesiğini incelerken hücreleri gördü. Daha sonra bunlara hücre adı verildi. Mikro dünyayla ilgili daha sonraki tüm çalışmalar mikroskopların geliştirilmesiyle ilişkilendirildi.
Antonie van Leeuwenhoek mikroorganizmaların incelenmesine büyük katkı sağladı. Başlangıçta keten liflerinin yapısıyla ilgileniyordu. Bazı kaba mercekleri incelemek için parlattı. Daha sonra bu işe ilgi duymaya başladı. Lensleri geliştirmeye başladım. Onlara “mikroskopi” adını verdi. Tekli bikonveks gözlüklerini gümüş veya pirinçten yapılmış çerçevelere yerleştirdi. Modern büyüteçlere benziyorlardı. Daha sonra aydınlatmalı bir mikroskop yarattı. Büyütme yetenekleri o zamanların en iyisiydi. 200-270 kat arttı. Doğal olarak meraklı olduğundan her şeyi inceledi: kan, plak, tükürük ve çok daha fazlası. Çalışmaları nedeniyle Londra Kraliyet Cemiyeti'ne kabul edildi. Etraftaki her şeyin küçük organizmalar tarafından mesken tutulduğu sonucuna vardı. Ona göre hayvanlar gibi inşa edilmişlerdi. Peter'ın onu ilk ziyaret eden ve Rusya'ya ilk mikroskobu getiren kişi olduğu biliniyor. Daha sonra onun modeline göre Rusya'da üretildi.
Bilimin gelişmesi daha karmaşık büyütme cihazları gerektirdi. Ve 1863'te kutuplaşma ortaya çıktı. 1931'den beri elektron mikroskoplarının zamanı geldi. Işıktan çok daha güçlüydü. Yetenekleri sadece hücreyi değil aynı zamanda organellerini de incelemeyi mümkün kıldı. Histolojinin (doku bilimi) ve sitolojinin (hücre bilimi) gelişme zamanı başladı. Daha sonra yaratıcısı E. Ruska'ya Nobel Ödülü verildi.
Elektron mikroskobundaki gelişmeler, bir lazer cihazının yaratılmasına yol açtı. Lazer ışınına dayanmaktadır. Bu da daha derin katmanlara bakma olanağını doğurur. Modernizasyonu bir lazer X-ışını mikroskobunun yaratılmasına yol açtı. Günümüzde büyüteç cihazlarının yardımıyla sadece mikro dünyayı görmekle kalmıyor, aynı zamanda fotoğraf da çekebiliyorsunuz. 3 boyutlu projeksiyon yapın. Büyüteç cihazları oluşturmanın ilk aşamalarında boyutları büyük değildi. Modern ekipman sadece büyük değil, aynı zamanda çok büyük. Aynı zamanda daha erişilebilir hale geldiler. Kişisel kullanım için satın alınabilirler.
Mikroskobun yaratılması ve daha da geliştirilmesi birçok bilimin gelişmesine olanak sağladı. Bunlardan ilki mikrobiyolojiydi. Pek çok ilgili disiplinde kullanılmaktadır: tıp, botanik, jeoloji, kimya, entomoloji (böcek bilimi), fizik ve diğerleri. Onun sayesinde çok sayıda bilimsel keşif yapıldı. Birçok sürecin mekanizmasını anlamak mümkün hale geldi. Mikroorganizmaların neden olduğu tehlikeli hastalıklarla baş etmeyi öğrenin.