Proprietățile sticlei volumetrice de a mări o imagine sunt cunoscute oamenilor de foarte mult timp. Cea mai veche lentilă găsită de arheologi în Irak lângă orașul Nimrud datează din secolul al VIII-lea î.Hr. Inventatorii acestui dispozitiv util au rămas necunoscuți. De asemenea, nu este clar cine l-a folosit prima dată pentru a crea un microscop. Există informații de încredere că celebrii oameni de știință din secolele 16-17 - Galileo Galilei, Girolamo Fracastoro, Christian Huygens - au folosit combinații de două lentile pentru dispozitivele lor. Istoria este tăcută dacă aceste dispozitive au fost inventate înainte sau nu. Dar tocmai în acea epocă optica a fost folosită pentru prima dată pentru a studia micro-lumea.
Cercetătorii au realizat rapid că, atunci când se utilizează mai multe lentile simultan, mărirea obiectelor lor nu se adună, ci se înmulțesc între ele. Și acest lucru dă un efect semnificativ, permițându-vă să luați în considerare obiectele micro-lumii. Problema era că primele lentile erau imperfecte și destul de aspre. Prin urmare, imaginea a fost obținută cu defecte care au crescut cu obiectul cercetării. Pentru a rezolva această problemă, au fost dezvoltate microscopuri cu un singur obiectiv puternic, dintre care unul i-a permis lui Anthony Van Leeuwenhoek să vadă celula vegetală. Doar un secol și jumătate mai târziu, microscoapele cu mai multe piese cu lentile multiple au câștigat o popularitate largă în rândul oamenilor de știință. Și odată cu apariția electricității, a început să se utilizeze iluminarea din spate, ceea ce a facilitat foarte mult procesul de observare. Așa a apărut dispozitivul, care este similar în principiu cu un microscop cu lumină modern.
Principiul de funcționare
Un microscop cu lumină utilizează una dintre proprietățile inerente ale unui fascicul de lumină - refracție. Grinzile de iluminare se reflectă în oglindă, diverg de obiect și merg într-un fascicul paralel în interiorul tubului în care sunt plasate lentilele. Cu ajutorul lentilelor, razele sunt refractate, adică schimbă unghiul incidenței lor în așa fel încât să fie concentrate pe retină. În acest fel, obiectul observației este mărit și apar detaliile sale imperceptibile anterior.
Factorul de mărire
Ocularul unui microscop este un obiectiv în care ochiul observatorului se uită direct. De obicei, lentilele cu mărire de zece ori sunt utilizate în aceste scopuri. Mai jos, în tub, există un rând de obiective, fiecare dintre ele având mărirea sa proprie - 4, 10, 40 sau 100. Deoarece măririle sunt multiplicate, în funcție de obiectivul ales în combinație cu un ocular de zece ori, puteți obține o mărire de la 40 la 1000, respectiv.
De obicei, observarea începe cu alegerea unui obiectiv 4x, care dă cea mai mică mărire de 40 de ori. Pentru ce? Faptul este că, pentru o examinare detaliată a oricărui obiect, trebuie mai întâi să găsiți acest obiect. Este incomod să efectuați o astfel de căutare la o mărire prea mare. Prin urmare, atunci când studiați un obiect microscopic, de regulă, se începe de la cea mai mică mărire la cea mai mare. Un obiectiv cu mărire redusă vă permite să focalizați mult mai repede decât un obiectiv cu mărire redusă.
Augmentare utilă și inutilă
Mărirea poate fi atât utilă, cât și inutilă. Care este diferența dintre unul și celălalt? Faptul este că capacitățile oricărui microscop cu lumină au o limită. Teoretic este posibil, folosind lentile multiple, să crești multiplicitatea dispozitivului la infinit.
Dar, în practică, există o limită, după care mărirea ulterioară nu face vizibile noile detalii ale obiectului. Până la această limită, o creștere este considerată utilă și, după aceea, este inutilă.
Rezoluţie
Nu are sens să măriți imaginea la infinit, deoarece rezoluția dispozitivului este finită. Această abilitate este distanța dintre două linii apropiate, permițându-vă să le vedeți separat. Pentru un microscop cu lumină, această distanță atinge maximum 0,2 μm. Acest factor, și nu deloc valorile finite ale multiplicității, limitează câmpul de aplicare al microscopiei cu lumină. Obiecte mai mici sunt disponibile electronilor și altor microscopuri mai moderne.
Un dispozitiv bazat pe un microscop școlar
Lentila este un cilindru metalic (tub) în care sunt montate mai multe lentile. Creșterea sa este indicată prin numere.
Două sau trei lentile sunt utilizate pentru ocular. Scopul diafragmei situate între ele este de a focaliza câmpul vizual. Lentila inferioară focalizează razele emanate de obiect, iar observația însăși are loc cu ajutorul superioarei.
Dispozitivul de iluminat utilizează o oglindă sau un iluminator electric. Un detaliu important este prezența unui condensator, care include două sau trei lentile. Ridicând sau coborând pe un suport cu un șurub special, acesta poate concentra sau difuza lumina care cade pe un obiect. Diametrul fluxului de lumină este modificat de o diafragmă specială controlată de o pârghie. Gradul de iluminare al obiectului este reglat de un inel cu sticlă mată sau un filtru de lumină.
Componentele unui sistem de microscop mecanic:
- Stand.
- Cutie de instrumente pentru micrometru.
- Tub.
- Suport tub.
- Șurub de țintire grosier.
- Șurub mobil pentru suport și condensator.
- Revolver.
- Tabelul subiectului.
Obiectul observației este situat pe scenă. Mecanismele micrometrului sunt proiectate pentru mișcări mici ale suportului tubului cu tubul, astfel încât distanța dintre obiectiv și obiect să fie optimă pentru observare. Pentru o deplasare mai semnificativă, se folosesc șuruburi care efectuează ghidaj grosier. Funcția Revolver - schimbarea rapidă a obiectivului. Acesta este un dispozitiv extrem de convenabil, pe care primii microscopi nu îl aveau, astfel încât testerii din trecut au trebuit să petreacă o cantitate extrem de mare de timp și efort pentru această procedură. Suportul care ține condensatorul poate fi, de asemenea, ridicat și coborât cu un șurub.
Ce studiază un microscop cu lumină
De obicei, obiectele biologice microscopice sunt vizualizate la microscopul cu lumină. Cu ajutorul său a fost descoperită o celulă vie. Astăzi, un microscop cu lumină poate fi utilizat pentru a studia o serie de organite celulare care joacă un rol important în funcționarea unui organism viu.
Este un astfel de microscop care este utilizat atunci când predă un curs de biologie școlară.
În special, folosind acest dispozitiv puteți vedea:
- Nucleul celular, care este componenta sa principală.
- Peretele care formează aparatul celular de suprafață, inclusiv membrana.
- Cloroplastele care conțin clorofilă, importante pentru celula vegetală, cu ajutorul cărora hidrocarburile sunt sintetizate din apă și dioxid de carbon.
- Structuri mitocondriale și complexe Golgi importante pentru metabolismul celular.
diferite tipuri de cili, flageli, vacuole și organite sensibile la lumină.
Ultimele progrese - cele mai puternice microscopuri
În 2006, un grup de cercetare condus de omul de știință german Stefan Hel și argentinianul Mariano Bossi a finalizat dezvoltarea unui microscop optic (luminos), care a devenit o adevărată descoperire în tehnologia de cercetare folosind optică de înaltă precizie. Invenția, denumită nanoscop, permite observarea obiectelor cu dimensiuni mai mici de 10 nm. În același timp, imaginile lor de înaltă calitate sunt obținute în format tridimensional. Aceasta nu este probabil limita - continuă cercetările din diferite țări care vizează creșterea rezoluției microscopului cu lumină.