科學·技術·社會　人類探索微觀世界不可缺少的工具——顯微鏡VIP

在那個被稱為文藝復興的歷史時期 在 黑暗 中世紀之后 出現(xiàn)了印刷 火藥 和水手指南針的發(fā)明 隨后發(fā)現(xiàn)了美國 同樣值得注意的是光學顯微鏡的發(fā)明 一種通過鏡頭或鏡頭組合使人眼能夠觀察到微小物體的放大圖像的儀器 它讓 世界各地的世界變得迷人 玻璃透鏡 玻璃透鏡的發(fā)明 很久以前 在朦朧的未經(jīng)記錄的過去 有人拿起一塊透明的水晶 中間比邊緣 更厚 看著它 發(fā)現(xiàn)它讓東西看起來更大 有人還發(fā)現(xiàn) 這樣的水晶會聚焦太 陽光線 并放火燒成一塊羊皮紙或布料 在公元一世紀的羅馬哲學家 Seneca 和 Pliny the Elder 的著作中提到了放大鏡和 燃燒的眼鏡 或 放大鏡 但顯然它 們在眼鏡發(fā)明之前并未使用太久 直到 13 世紀末世紀 它們被命名為鏡片 因 為它們的形狀像扁豆的種子 最早的簡單顯微鏡僅僅是在一端具有用于物體的 板的管 而在另一端是具有小于 10 倍直徑的放大率的透鏡 實際尺寸的十倍 當用于觀看跳蚤或微小的爬行物時 這些令人興奮的一般奇跡被稱為 跳蚤眼鏡 光學顯微鏡的誕生 大約 1590 年 兩個荷蘭眼鏡制造商 Zaccharias Janssen 和他的兒子漢斯在試管 幾個鏡頭的同時 發(fā)現(xiàn)附近的物體看起來大大放大了 那是復合顯微鏡和望遠 鏡的先驅(qū) 1609 年 現(xiàn)代物理學和天文學之父伽利略聽說過這些早期實驗 制 定了鏡頭原理 并用聚焦裝置制作了更好的樂器 Anton van Leeuwenhoek 1632 1723 顯微鏡之父 Anton van Leeuwenhoek 荷蘭人 在干貨商店開始學徒 用放大鏡計 算布料中的線 他自學了一種新方法 用于研磨和拋光大曲率的微小鏡片 這 種鏡片的放大倍數(shù)可達 270 倍 是當時最精細的鏡片 這些導致他的顯微鏡和 他著名的生物發(fā)現(xiàn)的建立 他是第一個看到和描述細菌 酵母植物 一滴水中 的大量生命以及毛細血管中血細胞循環(huán)的人 在漫長的一生中 他用他的鏡頭 對生活和非生活等各種各樣的事物進行了先驅(qū)研究 并向英國皇家學會和法國 學院報告了他的一百多封信 羅伯特 胡克 英國顯微鏡之父羅伯特 胡克 Robert Hooke 重新確認了安東 范 列文霍克 Anton van Leeuwenhoek 在一滴水中發(fā)現(xiàn)微生物的存在 胡克制作了列文霍 克光學顯微鏡的副本 然后改進了他的設計 查爾斯 A 斯賓塞 后來 直到 19 世紀中葉 幾乎沒有重大改進 然后幾個歐洲國家開始制造精美的光學設備 但沒有比美國人查爾斯 斯賓塞和他創(chuàng)立的行業(yè)建造的奇妙儀器更精細 現(xiàn)在的 儀器 雖然變化很小 但普通光可以放大 1250 倍 藍光放大 5000 倍 超越光學顯微鏡 光學顯微鏡 即使是具有完美鏡片和完美照明的光學顯微鏡 也不能用于區(qū)分 小于光波長一半的物體 白光的平均波長為 0 55 微米 其中一半為 0 275 微米 一微米是千分之一毫米 大約有 25 000 微米到一英寸 千分尺也被稱為微米 任何兩條線都比 0 275 微米更接近 將被視為一條線 任何一條帶有小于 0 275 微米的直徑將是不可見的 或者最多顯示為模糊 為了在顯微鏡下觀察微 小顆粒 科學家必須完全繞過光并使用不同類型的 照明 一種波長較短的照 明 電子顯微鏡 20 世紀 30 年代電子顯微鏡的引入填補了該法案 由德國人 Max Knoll 和 Ernst Ruska 于 1931 年共同發(fā)明 Ernst Ruska 因其發(fā)明而于 1986 年獲得諾貝爾物理 學獎的一半 另一半的諾貝爾獎由 Heinrich Rohrer 和 Gerd Binnig 分別為 STM 在這種顯微鏡中 電子在真空中加速 直到它們的波長非常短 僅為 白光的十分之一 這些快速移動的電子束聚焦在細胞樣品上 被細胞部分吸收 或散射 從而在電子感應照相板上形成圖像 電子顯微鏡的力量 如果推到極限 電子顯微鏡可以查看小到原子直徑的物體 用于研究生物材料 的大多數(shù)電子顯微鏡可以 看到 大約 10 埃 這是一項令人難以置信的壯舉 雖然這不會使原子可見 但它確實允許研究人員區(qū)分具有生物學重要性的各個 分子 實際上 它可以放大對象高達 100 萬次 然而 所有電子顯微鏡都存在 嚴重缺陷 由于沒有活體標本可以在高真空下存活 它們無法顯示出活細胞特 征的不斷變化的運動 光學顯微鏡與電子顯微鏡 使用他手掌大小的儀器 Anton van Leeuwenhoek 能夠研究單細胞生物的運動 van Leeuwenhoek 的光學顯微鏡的現(xiàn)代后代可以超過 6 英尺高 但它們?nèi)匀皇?細胞生物學家必不可少的 因為與電子顯微鏡不同 光學顯微鏡使用戶能夠看 到活細胞在行動 自 van Leeuwenhoek 以來 光顯微鏡的主要挑戰(zhàn)是