היסטוריה קצרה של המיקרוסקופ

באותה תקופה היסטורית המכונה הרנסנס, אחרי "החושך" ימי הביניים, התרחשו ההמצאות של הדפסה, אבקת שריפה ושל הים מצפןואחריה תגלית אמריקה. לא פחות מדהים הייתה המצאת מיקרוסקופ האור: מכשיר המאפשר לעין האנושית, באמצעות עדשה או שילובי עדשות, לצפות בתמונות מוגדלות של חפצים זעירים. זה גלוי את הפרטים המרתקים של עולמות בתוך עולמות.

הרבה לפני, בעבר הלא מעורפל המטושטש, מישהו הרים חתיכה של גביש שקוף יותר עבה באמצע מאשר בקצוות, הסתכל דרכו וגילה שהוא גורם לדברים להיראות גדולים יותר. מישהו מצא גם כי גביש כזה ימקד את קרני השמש ומצית את חתיכת הקלף או הבד. זכוכית מגדלת ו"משקפיים בוערים "או" משקפי זכוכית מגדלת "מוזכרים בכתבי סנקה ופליני הזקן, פילוסופים רומאים במהלך המאה הראשונה א '. ד., אך ככל הנראה לא נעשה בהם שימוש עד להמצאתו של משקפייםלקראת סוף המאה ה -13. נקראו להם עדשות מכיוון שהן מעוצבות כזרעי עדשה.

המיקרוסקופ הפשוט הקדום ביותר היה רק ​​צינור עם צלחת לחפץ בקצה האחד, ובקצה השני עדשה שהעניקה הגדלה של פחות מעשרה קוטרים - פי עשרה מהגודל האמיתי. הגנרל הנרגש הזה תוהה כשמשמש לצפייה בפרעושים או בדברים זוחלים זעירים וכך זכו לכינוי "כוסות פרעושים".

בסביבות 1590 גילו שני יצרני המשקפיים ההולנדים, זכאריאס יאנססן ובנו הנס, תוך ניסויים בכמה עדשות בצינור, כי חפצים סמוכים נראו מוגדלים מאוד. זה היה המבשר של המיקרוסקופ המורכב ושל ה- טלסקופ. בשנת 1609, גלילאואבי הפיזיקה והאסטרונומיה המודרנית, שמע על הניסויים המוקדמים הללו, פיתח את עקרונות העדשות, ועשה מכשיר טוב בהרבה עם מכשיר מיקוד.

אבי המיקרוסקופיה, אנטון ואן ליוונהוק מהולנד, התחיל כחניך בחנות למוצרי יבש, שם שימשו משקפיים מגדלים לספירת החוטים בבד. הוא לימד את עצמו שיטות חדשות לטחינה ולהברקה של עדשות זעירות בעלות עקמומיות רבה שהעניקו הגדלות של עד 270 קוטרים, הטובים ביותר שהיו ידועים באותה תקופה. אלה הובילו לבניית המיקרוסקופים שלו והתגליות הביולוגיות שלשמן הוא מפורסם. הוא היה הראשון שראה ותיאר חיידקים, צמחי שמרים, את החיים העניינים בטיפת מים ואת זרימת גופות הדם בנימים. במהלך חיים ארוכים הוא השתמש בעדשותיו ללימודי חלוץ על מגוון דברים יוצאי דופן, גם לחיות וגם לא חי ודיווח על ממצאיו בלמעלה ממאה מכתבים לחברה המלכותית באנגליה ולאקדמיה הצרפתית.

רוברט הוק, אבי המיקרוסקופיה האנגלי, אישר מחדש את תגליותיו של אנטון ואן ליוונהוק על קיומם של אורגניזמים חיים זעירים בטיפת מים. הוק עשה עותק של המיקרוסקופ האור של ליוונהוק ואז השתפר בעיצובו.

מאוחר יותר, מעט שיפורים גדולים נעשו עד אמצע המאה ה -19. ואז מספר מדינות אירופיות החלו לייצר ציוד אופטי משובח אך אינן עדינות יותר מהכלים המופלאים שבנה האמריקני, צ'ארלס א. ספנסר, והתעשייה שהקים. מכשירים בימינו, ששונו אך מעט, מעניקים הגדלה של עד 1250 קוטרים עם אור רגיל ועד 5000 עם אור כחול.

מיקרוסקופ אור, אפילו כזה עם עדשות מושלמות ותאורה מושלמת, פשוט לא ניתן להשתמש בו כדי להבחין בין עצמים שהם פחות מחצי אורך הגל של האור. אור לבן אורך גל ממוצע של 0.55 מיקרומטר, מחציתו 0.275 מיקרומטר. (מיקרומטר אחד הוא אלף מילימטר, ויש בערך 25,000 מיקרומטר עד סנטימטר. מיקרומטרים נקראים גם מיקרונים.) כל שני קווים קרובים זה לזה מ- 0.275 מיקרומטר יראו כ קו בודד, וכל חפץ בקוטר קטן מ- 0.275 מיקרומטר יהיה בלתי נראה או, במקרה הטוב, יופיע כ לטשטש. על מנת לראות חלקיקים זעירים תחת מיקרוסקופ, על המדענים לעקוף אור לחלוטין ולהשתמש בסוג אחר של "תאורה", אחד עם אורך גל קצר יותר.

הצגת מיקרוסקופ האלקטרונים בשנות השלושים מילאה את השטר. משותף על ידי הגרמנים, מקס קנול, וארנסט רוסקה בשנת 1931, זכה ארנסט רוסקה במחצית פרס נובל לפיזיקה בשנת 1986 על המצאתו. (החצי השני של פרס נובל היה מחולק בין היינריך רוהר לגרד ביניג עבור המדינה STM.)

בסוג זה של מיקרוסקופ אלקטרונים מואצים בוואקום עד שאורך הגל שלהם קצר ביותר, רק מאה אלף מאור לבן. קרני האלקטרונים הנעים במהירות ממוקדות במדגם תאים ונקלטים או מפוזרים על ידי חלקי התא בכדי ליצור תמונה על צלחת צילום רגישה אלקטרונית.

אם נדחף לגבול, מיקרוסקופי אלקטרונים יכולים לאפשר לראות עצמים קטנים כמו קוטר האטום. רוב המיקרוסקופים האלקטרוניים המשמשים לחקר חומר ביולוגי יכולים "לראות" עד כעשרה אנגסטרומים - הישג מדהים, עבור אף על פי שזה לא הופך את האטומים לגלויים, הוא מאפשר לחוקרים להבחין במולקולות בודדות של ביולוגיות חשיבות. למעשה, הוא יכול להגדיל חפצים עד מיליון פעם. עם זאת, כל המיקרוסקופים האלקטרוניים סובלים מחיסרון רציני. מכיוון ששום דגימה חיה לא יכולה לשרוד תחת הוואקום הגבוה שלהם, הם לא יכולים להראות את התנועות המשתנות ללא הרף המאפיינות תא חי.

באמצעות מכשיר בגודל כף ידו, הצליח אנטון ואן ליוונהוק לחקור את תנועותיהם של אורגניזמים חד-תאיים. צאצאים מודרניים של המיקרוסקופ האור של ואן ליוונהוק יכולים להיות גובה של מטר וחצי, אך הם ממשיכים להיות הכרחיים לביולוגי תאים מכיוון שבניגוד למיקרוסקופי אלקטרונים, מיקרוסקופים אור מאפשרים למשתמש לראות תאים חיים בתוך פעולה. האתגר העיקרי של מיקרוסקופי אור מאז זמנו של ואן ליוונהוק היה לשפר את הניגודיות בין תאים חיוורים לסביבתם הבהירה יותר כך שניתן יהיה לראות יותר מבני תאים ותנועה בקלות. לשם כך הם המציאו אסטרטגיות גאוניות הכוללות מצלמות וידאו, אור מקוטב, דיגיטציה מחשבים וטכניקות אחרות שמניבות שיפורים אדירים, לעומת זאת, מזינים רנסנס באור מיקרוסקופיה.