Mikroskopas yra unikalus prietaisas, skirtas padidinti mikrovaizdus ir matuoti per objektyvą stebimų objektų ar struktūrinių darinių dydį. Ši plėtra yra nuostabi, o mikroskopo išradimo svarba yra nepaprastai didelė, nes be jo nebūtų kai kurių šiuolaikinio mokslo sričių. Ir čia išsamiau.
Mikroskopas – tai su teleskopu susijęs prietaisas, naudojamas visiškai kitokiems tikslams. Su juo galima atsižvelgti į akiai nematomų objektų struktūrą. Tai leidžia nustatyti mikroformacijų morfologinius parametrus, taip pat įvertinti jų tūrinę vietą. Todėl net sunku įsivaizduoti, kokią reikšmę turėjo mikroskopo išradimas ir kokią įtaką jo išvaizda paveikė mokslo raidą.
Mikroskopo ir optikos istorija
Šiandien sunku pasakyti, kas pirmasis išrado mikroskopą. Tikriausiai šis klausimas taip pat bus plačiai aptartas, kaip ir arbaleto kūrimas. Tačiau, skirtingai nei ginklai, mikroskopo išradimas iš tikrųjų įvyko Europoje. Kas tiksliai, kol kas nežinoma. Tikimybė, kad olandų akinių gamintojas Hansas Jansenas buvo įrenginio atradėjas, yra gana didelė. Jo sūnus Zachary Jansenas 1590 m. teigė, kad jis ir jo tėvas sukūrė mikroskopą.
Bet jau 1609 m. atsirado kitas mechanizmas, kurį sukūrė Galilėjus Galilėjus. Jis pavadino jį occhiolino ir pristatė visuomenei Nacionalinėje akademijoje dei Lincei. Įrodymas, kad tuo metu jau buvo galima naudoti mikroskopą, yra ženklas ant popiežiaus Urbono III antspaudo. Manoma, kad tai vaizdo, gauto mikroskopu, modifikacija. Galileo Galilei šviesos mikroskopą (kompozitą) sudarė vienas išgaubtas ir vienas įgaubtas lęšis.
Tobulinimas ir diegimas
Jau praėjus 10 metų po „Galileo“išradimo, Cornelius Drebbel sukuria sudėtinį mikroskopą su dviem išgaubtais lęšiais. Ir vėliau, tai yra, 1600-ųjų pabaigoje, Christianas Huygensas sukūrė dviejų lęšių okuliarų sistemą. Jie vis dar gaminami, nors jiems trūksta matymo platumo. Bet dar svarbiau, kad tokio mikroskopo pagalba 1665 metais Robertas Hukas atliko kamštinio ąžuolo pjūvio tyrimą, kuriame mokslininkas pamatė vadinamuosius korius. Eksperimento rezultatas buvo „ląstelės“sąvokos įvedimas.
Kitas mikroskopo tėvas – Anthony van Leeuwenhoekas – tik išrado jį iš naujo, bet sugebėjo atkreipti biologų dėmesį į prietaisą. Ir po toTai leido suprasti, koks svarbus mokslui buvo mikroskopo išradimas, nes jis leido vystytis mikrobiologijai. Ko gero, minėtas prietaisas gerokai paspartino gamtos mokslų raidą, nes kol žmogus nematė mikrobų, tikėjo, kad ligos gimsta iš nešvarumo. O moksle dominavo alchemijos sampratos ir vitalistinės gyvųjų ir spontaniškos gyvybės kartos egzistavimo teorijos.
Leuvenhuko mikroskopas
Mikroskopo išradimas yra unikalus įvykis viduramžių moksle, nes prietaiso dėka buvo galima rasti daug naujų temų mokslinėms diskusijoms. Be to, daugelis teorijų buvo sunaikintos mikroskopu. Ir tai yra didelis Anthony van Leeuwenhoek nuopelnas. Jis sugebėjo patobulinti mikroskopą taip, kad jis leistų išsamiai pamatyti ląsteles. Ir jei svarstysime šį klausimą šiame kontekste, tai Leeuwenhoekas iš tikrųjų yra šio tipo mikroskopo tėvas.
Instrumentų struktūra
Levenhoek šviesos mikroskopas buvo plokštelė su objektyvu, galinčiu padauginti nagrinėjamus objektus. Ši plokštelė su objektyvu turėjo trikojį. Per jį ji buvo sumontuota ant horizontalaus stalo. Nukreipus lęšį į šviesą ir padėjus tiriamąją medžiagą tarp jos ir žvakės liepsnos, buvo galima pamatyti bakterijų ląsteles. Be to, pirmoji medžiaga, kurią ištyrė Anthony van Leeuwenhoekas, buvo apnašos. Joje mokslininkas pamatė daugybę būtybių, kurių jis dar negalėjo pavadinti.
Leeuwenhoek mikroskopo unikalumas yra nuostabus. Tuo metu galimi sudėtiniai modeliai neužtikrino aukštos vaizdo kokybės. Be to, dviejų lęšių buvimas tik padidino defektus. Todėl prireikė daugiau nei 150 metų, kad sudėtiniai mikroskopai, kuriuos iš pradžių sukūrė Galileo ir Drebbel, užtikrintų tokią pačią vaizdo kokybę kaip Leeuwenhoek prietaisas. Pats Anthony van Leeuwenhoekas vis dar nėra laikomas mikroskopo tėvu, bet yra teisėtai pripažintas natūralių medžiagų ir ląstelių mikroskopijos meistru.
Lęšių išradimas ir tobulinimas
Pati objektyvo koncepcija egzistavo jau Senovės Romoje ir Graikijoje. Pavyzdžiui, Graikijoje išgaubto stiklo pagalba buvo galima įkurti ugnį. O Romoje stiklinių indų, pripildytų vandeniu, savybės buvo pastebėtos jau seniai. Jie leido vaizdus padidinti, nors ir ne daug kartų. Tolesnė lęšių raida nežinoma, nors akivaizdu, kad pažanga negalėjo stovėti vietoje.
Žinoma, kad XVI amžiuje Venecijoje akiniai buvo pradėti naudoti praktiškai. Tai patvirtina faktai apie stiklo šlifavimo mašinų, kurios leido gauti lęšius, prieinamumą. Taip pat buvo optinių prietaisų, kurie yra veidrodžiai ir lęšiai, brėžiniai. Šių kūrinių autorystė priklauso Leonardo da Vinci. Tačiau dar anksčiau žmonės dirbo su padidinamaisiais stiklais: dar 1268 m. Rogeris Baconas iškėlė idėją sukurti teleskopą. Vėliau jis buvo įgyvendintas.
Akivaizdu, kad objektyvo autorystė nepriklauso niekam. Tačiau tai buvo stebima iki to momento, kai Carlas Friedrichas Zeissas ėmėsi optikos. 1847 metais pradėjo gaminti mikroskopus. Tada jo įmonė tapo optinių akinių kūrimo lydere. Ji egzistuoja iki šių dienų, išlieka pagrindinepramonės šakoms. Su ja bendradarbiauja visos įmonės, gaminančios foto ir vaizdo kameras, optinius taikiklius, tolimačius, teleskopus ir kitus įrenginius.
Mikroskopijos tobulinimas
Mikroskopo išradimo istorija yra nuostabi, kai ją išsamiai išnagrinėjus. Tačiau ne mažiau įdomi tolesnio mikroskopijos tobulinimo istorija. Pradėjo atsirasti naujų tipų mikroskopų, o juos sukūrusi mokslinė mintis nuniro vis gilyn. Dabar mokslininko tikslas buvo ne tik mikrobų tyrimas, bet ir mažesnių komponentų svarstymas. Jie yra molekulės ir atomai. Jau XIX amžiuje juos buvo galima tirti rentgeno spindulių difrakcinės analizės būdu. Tačiau mokslas reikalavo daugiau.
Taigi, jau 1863 m. mokslininkas Henry Cliftonas Sorby sukūrė poliarizuojantį mikroskopą meteoritams tirti. O 1863 metais Ernstas Abbe sukūrė mikroskopo teoriją. Jis buvo sėkmingai pritaikytas gaminant Carl Zeiss. Jo įmonė tapo pripažinta optikos pramonės lydere.
Tačiau netrukus atėjo 1931-ieji – elektroninio mikroskopo sukūrimo laikas. Tai tapo naujo tipo aparatais, kurie leidžia matyti daug daugiau nei šviesą. Jame perdavimui buvo naudojami ne fotonai ir ne poliarizuota šviesa, o elektronai – daug mažesnės už paprasčiausius jonus dalelės. Būtent elektroninio mikroskopo išradimas leido sukurti histologiją. Dabar mokslininkai įgijo visišką pasitikėjimą, kad jų sprendimai apie ląstelę ir jos organelius iš tiesų yra teisingi. Tačiau tik 1986 mElektroninio mikroskopo kūrėjas Ernstas Ruska buvo apdovanotas Nobelio premija. Be to, jau 1938 m. Jamesas Hilleris pastatė perdavimo elektronų mikroskopą.
Naujausi mikroskopų tipai
Mokslas po daugelio mokslininkų sėkmės vystėsi vis greičiau. Todėl naujos realybės padiktuotas tikslas buvo sukurti labai jautrų mikroskopą. Ir jau 1936 m. Erwinas Mulleris pagamino lauko emisijos įrenginį. O 1951 metais buvo pagamintas kitas prietaisas – lauko jonų mikroskopas. Jo svarba nepaprastai didelė, nes mokslininkams pirmą kartą pavyko pamatyti atomus. Be to, 1955 m. Jerzy Nomarski sukūrė diferencinės interferencinės-kontrastinės mikroskopijos teorinius pagrindus.
Naujausių mikroskopų tobulinimas
Mikroskopo išradimas dar nėra sėkmingas, nes iš principo nėra sunku priversti jonus ar fotonus pereiti per biologines terpes, o tada atsižvelgti į gautą vaizdą. Tačiau klausimas, kaip pagerinti mikroskopijos kokybę, buvo tikrai svarbus. Ir po šių išvadų mokslininkai sukūrė tranzitinės masės analizatorių, kuris buvo vadinamas skenuojančiu jonų mikroskopu.
Šis prietaisas leido nuskaityti vieną atomą ir gauti duomenis apie trimatę molekulės struktūrą. Kartu su rentgeno spindulių difrakcijos analize šis metodas leido žymiai pagreitinti procesądaugelio gamtoje randamų medžiagų nustatymas. O jau 1981 metais buvo pristatytas skenuojantis tunelinis mikroskopas, o 1986 metais – atominės jėgos mikroskopas. 1988-ieji yra skenuojančio elektrocheminio tunelinio mikroskopo išradimo metai. O naujausias ir naudingiausias yra Kelvino jėgos zondas. Jis buvo sukurtas 1991 m.
Mikroskopo išradimo pasaulinės reikšmės įvertinimas
Nuo 1665 m., kai Leeuwenhoekas pradėjo apdirbti stiklą ir gaminti mikroskopus, pramonė vystėsi ir tapo sudėtingesnė. Ir įdomu, kokia buvo mikroskopo išradimo reikšmė, verta apsvarstyti pagrindinius mikroskopijos pasiekimus. Taigi, šis metodas leido apsvarstyti ląstelę, kuri buvo dar vienas impulsas biologijos vystymuisi. Tada prietaisas leido pamatyti ląstelės organeles, kurios leido suformuoti ląstelės struktūros modelius.
Tada mikroskopu buvo galima pamatyti molekulę ir atomą, o vėliau mokslininkai galėjo nuskaityti jų paviršių. Be to, pro mikroskopą galima pamatyti net atomų elektronų debesis. Kadangi elektronai aplink branduolį juda šviesos greičiu, visiškai neįmanoma atsižvelgti į šią dalelę. Nepaisant to, reikėtų suprasti, koks svarbus buvo mikroskopo išradimas. Jis leido pamatyti kažką naujo, ko nepamatysi akimis. Tai nuostabus pasaulis, kurio tyrinėjimas priartino žmogų prie šiuolaikinių fizikos, chemijos ir medicinos pasiekimų. Ir tai verta viso sunkaus darbo.
