يمكن أن يأخذك إلقاء نظرة خاطفة على المجهر إلى عالم مختلف. تتشابه طرق تكبير المجاهر للأشياء بمقياس صغير مع الطريقة التي تسمح لك بها النظارات والنظارات المكبرة بالرؤية بشكل أفضل.
تعمل المجاهر المركبة على وجه الخصوص باستخدام ترتيب العدسات لكسر الضوء لتكبير الخلايا والعينات الأخرى لتنقلك إلى عالم صغير الحجم. يسمى المجهر بالمجهر المركب عندما يتكون من أكثر من مجموعة واحدة من العدسات.
المجاهر المركبة، المعروف أيضًا باسم المجاهر الضوئية أو الضوئية ، يعمل عن طريق جعل الصورة تبدو أكبر بكثير من خلال نظامين من العدسات. الأول هوعدسة عينية أو عينية، التي تنظر فيها عند استخدام المجهر الذي عادة ما يكبر في نطاق يتراوح بين خمس مرات و 30 مرة. والثاني هونظام العدسة الموضوعيةالتي يتم تكبيرها باستخدام مقادير من أربع مرات حتى 100 مرة ، وعادة ما تحتوي المجاهر المركبة على ثلاثة أو أربعة أو خمسة من هذه.
العدسات في مجهر مركب
يستخدم نظام العدسة الموضوعية مسافة بؤرية صغيرة ، وهي المسافة بين العدسة والعينة أو الكائن الذي يتم فحصه. يتم عرض الصورة الحقيقية للعينة من خلال العدسة الموضوعية لإنشاء صورة وسيطة من الضوء الساقط على العدسة التي يتم عرضها علىالهدف طائرة الصورة المترافقةأو مستوى الصورة الأساسي.
يؤدي تغيير تكبير العدسة الموضوعية إلى تغيير كيفية تكبير هذه الصورة في هذا الإسقاط. الطول الأنبوب البصرييشير إلى المسافة من المستوى البؤري الخلفي للهدف إلى مستوى الصورة الأساسي داخل جسم المجهر. عادة ما يكون مستوى الصورة الأساسي إما داخل جسم المجهر نفسه أو داخل العدسة.
ثم يتم عرض الصورة الحقيقية على عين الشخص باستخدام المجهر. تقوم العدسة العينية بذلك كعدسة مكبرة بسيطة. يوضح هذا النظام من الهدف إلى العين كيف يعمل نظاما العدسة واحدًا تلو الآخر.
يتيح نظام العدسة المركبة للعلماء والباحثين الآخرين إنشاء صور ودراستها بتكبير أعلى بكثير لم يتمكنوا من تحقيقه إلا باستخدام مجهر واحد. إذا كنت ستحاول استخدام مجهر بعدسة واحدة لتحقيق هذه التكبيرات ، فسيتعين عليك وضع العدسة بالقرب من عينك أو استخدام عدسة واسعة جدًا.
تشريح أجزاء ووظائف المجهر
يمكن أن يوضح لك تشريح أجزاء ووظائف المجهر كيف تعمل جميعها معًا عند دراسة العينات. يمكنك تقسيم أقسام المجهر تقريبًا إلى الرأس أو الجسم والقاعدة والذراع بحيث يكون الرأس في الأعلى والقاعدة في الأسفل والذراع بينهما.
يحتوي الرأس على عينية وأنبوب عيني يثبت العدسة في مكانها. يمكن أن تكون العدسة إما أحادية أو مجهر ، ويمكن أن تستخدم الأخيرة حلقة ضبط الديوبتر لجعل الصورة أكثر اتساقًا.
يحتوي ذراع المجهر على الأهداف التي يمكنك اختيارها ووضعها لمستويات مختلفة من التكبير. تستخدم معظم المجاهر عدسات 4x و 10x و 40x و 100x تعمل كمقابض متحدة المحور تتحكم في عدد مرات تكبير العدسة للصورة. هذا يعني أنها مبنية على نفس المحور الذي يستخدمه المقبض للتركيز الدقيق ، كما تشير كلمة "متحد المحور". العدسة الشيئية في وظيفة المجهر
في الجزء السفلي توجد القاعدة التي تدعم المسرح ومصدر الضوء الذي ينطلق من خلال فتحة ويسمح للصورة بمشروعها من خلال بقية المجهر. عادةً ما تستخدم معدلات التكبير الأعلى مراحل ميكانيكية تتيح لك استخدام مقبضين مختلفين لتحريك كل من اليسار واليمين والأمام والخلف.
يتيح لك حامل الحامل التحكم في المسافة بين العدسة الموضوعية والشريحة لإلقاء نظرة فاحصة على العينة.
يعد ضبط الضوء القادم من القاعدة أمرًا مهمًا. تستقبل المكثفات الضوء الوارد وتركزه على العينة. يتيح لك الحجاب الحاجز اختيار مقدار الضوء الذي يصل إلى العينة. تستخدم العدسات الموجودة في المجهر المركب هذا الضوء في إنشاء الصورة للمستخدم. تستخدم بعض المجاهر المرايا لعكس الضوء مرة أخرى على العينة بدلاً من مصدر الضوء.
التاريخ القديم لعدسات المجهر
لقد درس البشر كيف ينحني الزجاج للضوء لعدة قرون. استخدم عالم الرياضيات الروماني القديم كلوديوس بطليموس الرياضيات لشرح زاوية الانكسار الدقيقة حول كيفية انكسار صورة العصا عند وضعها في الماء. سوف يستخدم هذا لتحديدثابت الانكسار أو معامل انكسار الماء.
يمكنك استخدام مؤشر الانكسار لتحديد مقدار تغير سرعة الضوء عند تمريره إلى وسط آخر. بالنسبة لوسط معين ، استخدم معادلة معامل الانكسار
n = \ frac {c} {v}
لمؤشر الانكسارن، سرعة الضوء في الفراغج(3.8 × 108 م / ث) وسرعة الضوء في المتوسطالخامس.
توضح المعادلات كيف يتباطأ الضوء عند دخوله وسائط مثل الزجاج أو الماء أو الثلج أو أي وسيط آخر سواء كان صلبًا أو سائلًا أو غازيًا. أثبت عمل بطليموس أنه ضروري للفحص المجهري وكذلك البصريات ومجالات الفيزياء الأخرى.
يمكنك أيضًا استخدام قانون سنيل لقياس الزاوية التي ينكسر عندها شعاع من الضوء عندما يدخل إلى وسط ، بنفس الطريقة التي استنتجها بطليموس. قانون سنيل
\ frac {n_1} {n_2} = \ frac {\ sin {\ theta_2}} {\ sin {\ theta_1}}
لθ1كزاوية بين خط شعاع الضوء وخط حافة الوسط قبل أن يدخل الضوء إلى الوسط وθ2كزاوية بعد دخول الضوء.ن1ون2هي مؤشرات الانكسار للضوء المتوسط الذي كان موجودًا في السابق ويدخل الضوء المتوسط.
مع إجراء المزيد من الأبحاث ، بدأ العلماء في الاستفادة من خصائص الزجاج حوالي القرن الأول الميلادي. بحلول ذلك الوقت ، اخترع الرومان الزجاج وبدأوا في اختباره لاستخداماته في تكبير ما يمكن رؤيته من خلاله.
بدأوا في تجربة أشكال وأحجام مختلفة من النظارات لاكتشاف أفضل طريقة لذلك تكبير شيء من خلال النظر من خلاله بما في ذلك كيفية توجيه أشعة الشمس إلى الأجسام الضوئية إطلاق النار. وأطلقوا على هذه العدسات "المكبرات" أو "النظارات المحترقة".
المجاهر الأولى
قرب نهاية القرن الثالث عشر ، بدأ الناس في صناعة النظارات باستخدام العدسات. في عام 1590 ، أجرى رجلان هولنديان ، زاكرياس يانسن ووالده هانز ، تجارب باستخدام العدسات. اكتشفوا أن وضع العدسات واحدة فوق الأخرى في أنبوب يمكن أن يكبر الصورة في تكبير أكبر بكثير مما يمكن أن تحققه عدسة واحدة ، وسرعان ما اخترع زكريا مجهر. يُظهر هذا التشابه مع نظام العدسة الموضوعية للمجاهر إلى أي مدى تعود فكرة استخدام العدسات كنظام.
استخدم مجهر Janssen حامل ثلاثي نحاسي بطول قدمين ونصف. صنع يانسن الأنبوب النحاسي الأساسي الذي استخدمه المجهر بحوالي بوصة أو نصف بوصة في دائرة نصف قطرها. يحتوي الأنبوب النحاسي على أقراص في القاعدة وكذلك في كل طرف.
بدأت تصاميم المجهر الأخرى في الظهور من قبل العلماء والمهندسين. استخدم بعضهم نظامًا من أنبوب كبير يحتوي على أنبوبين آخرين ينزلقان بداخلهما. هذه الأنابيب المصنوعة يدويًا من شأنها أن تكبر الأشياء وتكون بمثابة أساس لتصميم المجاهر الحديثة.
ومع ذلك ، لم تكن هذه المجاهر قابلة للاستخدام للعلماء حتى الآن. كانوا يكبّرون الصور تسع مرات تقريبًا بينما يتركون الصور التي صنعوها صعبة الرؤية. بعد سنوات ، بحلول عام 1609 ، كان عالم الفلك جاليليو جاليلي يدرس فيزياء الضوء وكيف سيتفاعل مع المادة بطرق من شأنها أن تكون مفيدة للميكروسكوب والتلسكوب. أضاف أيضًا جهازًا لتركيز الصورة على مجهره الخاص.
استخدم العالم الهولندي أنتوني فيليبس فان ليوينهوك مجهرًا أحادي العدسة عام 1676 عندما كان يستخدم مجهرًا صغيرًا أصبحت الكرات الزجاجية أول إنسان يراقب البكتيريا مباشرة ، وأصبح يُعرف باسم "والد علم الاحياء المجهري."
عندما نظر إلى قطرة ماء من خلال عدسة الكرة ، رأى البكتيريا تطفو في الماء. سيواصل اكتشافات في تشريح النبات واكتشاف خلايا الدم وصنع مئات المجاهر بطرق جديدة للتكبير كان أحد هذه المجاهر قادرًا على استخدام التكبير بمعدل 275 مرة باستخدام عدسة واحدة بنظام مكبر مزدوج محدب.
التطورات في تقنية المجهر
جلبت القرون القادمة المزيد من التحسينات على تكنولوجيا المجهر. شهد القرنان الثامن عشر والتاسع عشر تحسينات على تصاميم المجهر لتحسين الكفاءة والفعالية ، مثل جعل المجاهر نفسها أكثر استقرارًا وأصغر. عالجت أنظمة العدسات المختلفة وقوة العدسات نفسها قضايا التشويش أو عدم الوضوح في الصور التي تنتجها المجاهر.
أدت التطورات في علم البصريات إلى فهم أكبر لكيفية انعكاس الصور على المستويات المختلفة التي يمكن أن تخلقها العدسات. يتيح هذا لمنشئي المجاهر إنشاء صور أكثر دقة خلال هذه التطورات.
في تسعينيات القرن التاسع عشر ، نشر طالب الدراسات العليا الألماني آنذاك أوغست كولر عمله على إضاءة كولر التي من شأنها توزيع الضوء على تقليل الوهج البصري ، وتركيز الضوء على موضوع المجهر واستخدام طرق أكثر دقة للتحكم في الضوء جنرال لواء. اعتمدت هذه التقنيات على مؤشر الانكسار وحجم فتحة التباين بين العينة وضوء المجهر جنبًا إلى جنب مع المزيد من التحكم في المكونات مثل الحجاب الحاجز والعينة.
عدسات المجاهر اليوم
تختلف العدسات اليوم من تلك التي تركز على ألوان معينة إلى العدسات التي تنطبق على مؤشرات انكسار معينة. تستخدم أنظمة العدسات الموضوعية هذه العدسات لتصحيح الانحراف اللوني ، وتباينات الألوان عندما تختلف ألوان الضوء المختلفة قليلاً في الزاوية التي تنكسر فيها. يحدث هذا بسبب الاختلافات في الطول الموجي لألوان الضوء المختلفة. يمكنك معرفة العدسة المناسبة لما تريد دراسته.
تُستخدم العدسات اللونية لعمل مؤشرات انكسار لطولين موجيين مختلفين للضوء متماثلًا. يتم تسعيرها عمومًا بسعر معقول ، وبالتالي فهي مستخدمة على نطاق واسع.العدسات شبه أحادية اللون، أو عدسات الفلوريت ، تغير مؤشرات الانكسار لثلاثة أطوال موجية من الضوء لجعلها متماثلة. هذه تستخدم في دراسة التألق.
العدسات أحادية اللونمن ناحية أخرى ، استخدم فتحة كبيرة للسماح بمرور الضوء وتحقيق دقة أعلى. تُستخدم في الملاحظات التفصيلية ، لكنها عادةً ما تكون أكثر تكلفة. تعالج عدسات الخطة تأثير انحراف انحناء المجال ، وفقدان التركيز عندما تخلق العدسة المنحنية التركيز الأكثر حدة للصورة بعيدًا عن المستوى الذي من المفترض أن تعرض الصورة عليه.
تعمل العدسات الغاطسة على زيادة حجم الفتحة باستخدام سائل يملأ الفراغ بين العدسة الشيئية والعينة ، مما يزيد أيضًا من دقة الصورة.
مع التقدم في تكنولوجيا العدسات والمجاهر ، يحدد العلماء والباحثون الآخرون الأسباب الدقيقة للمرض والوظائف الخلوية المحددة التي تحكم العمليات البيولوجية. أظهر علم الأحياء الدقيقة عالمًا كاملاً من الكائنات الحية خارج العين المجردة مما سيؤدي إلى مزيد من التنظير والاختبار لما يعنيه أن يكون كائنًا حيًا وكيف كانت طبيعة الحياة.