Das Mikroskop gilt als eine der bemerkenswertesten Erfindungen in der wissenschaftlichen Welt. Es hat nicht nur dazu beigetragen, eine große grundlegende menschliche Neugier auf Dinge zu befriedigen, die zu klein sind, um sie mit bloßem Auge zu sehen, sondern es hat auch dazu beigetragen, unzählige Leben zu retten. Ohne Mikroskope wäre beispielsweise eine Vielzahl moderner diagnostischer Verfahren nicht möglich in der Welt der Mikrobiologie absolut unverzichtbar bei der Visualisierung von Bakterien, bestimmten Parasiten, Protozoen, Pilzen und Viren. Und ohne in der Lage zu sein, menschliche und andere tierische Zellen zu betrachten und zu verstehen, wie sie sich teilen, Das Problem der Entscheidung, wie man sich den verschiedenen Manifestationen von Krebs einfach nähert, würde ein vollständiges bleiben Geheimnis. Lebensspendende Fortschritte wie die In-vitro-Fertilisation verdanken ihre Existenz letztendlich den Wundern der Mikroskopie.
Wie alles andere in der Welt der Medizin- und sonstigen Technik sehen die Mikroskope von vor nicht allzu vielen Jahren wie Schnitzer und kuriose Relikte aus, wenn gegen die Besten des zweiten Jahrzehnts des 21. Jahrhunderts antreten – Maschinen, die eines Tages für sich selbst belächelt werden Veralten. Die Hauptakteure bei Mikroskopen sind ihre Objektive, denn diese vergrößern schließlich Bilder. Daher ist es nützlich zu wissen, wie die verschiedenen Arten von Linsen zusammenwirken, um die oft surrealen Bilder zu bilden, die ihren Weg in Biologie-Lehrbücher und ins World Wide Web finden. Einige dieser Bilder wären ohne einen speziellen Schnickschnack namens Kondensator nicht zu sehen.
Geschichte des Mikroskops
Das erste bekannte optische Instrument, das die Bezeichnung "Mikroskop" verdient, war wahrscheinlich das geschaffene Gerät von dem holländischen Youngster Zacharias Janssen, dessen Erfindung von 1595 wahrscheinlich erheblichen Einfluss von den Jungs hatte Vater. Die Vergrößerungsleistung dieses Mikroskops lag zwischen 3x und 9x. (Bei Mikroskopen bedeutet "3x" einfach, dass die erreichte Vergrößerung eine dreimalige Visualisierung des Objekts ermöglicht Größe, und entsprechend für andere numerische Koeffizienten.) Dies wurde erreicht, indem im Wesentlichen Linsen an beiden Enden eines Hohlraums platziert wurden Tube. So low-tech das auch erscheinen mag, Objektive selbst waren im 16. Jahrhundert nicht leicht zu bekommen.
1660 Robert Hooke, der vielleicht am besten für seinen Beitrag zur Physik (insbesondere zu den physikalischen Eigenschaften von Federn) bekannt ist, stellte ein zusammengesetztes Mikroskop her, das stark genug war, um das zu visualisieren, was wir heute Zellen nennen, und untersuchte den Kork in der Rinde der Eiche Bäume. Tatsächlich wird Hooke zugeschrieben, dass sie den Begriff "Zelle" in einem biologischen Kontext erfunden hat. Hooke klärte später auf, wie Sauerstoff an der menschlichen Atmung beteiligt ist, und beschäftigte sich auch mit Astrophysik; für einen so wahren Renaissancemenschen wird er heute merkwürdigerweise unterschätzt, verglichen mit Leuten wie Isaac Newton.
Anton van Leeuwenhoek, ein Zeitgenosse von Hooke, benutzte ein einfaches Mikroskop (dh eines mit einer einzigen Linse) anstelle eines zusammengesetzten Mikroskops (ein Gerät mit mehr als einer Linse). Dies lag vor allem daran, dass er aus einem benachteiligten Umfeld stammte und in einem eintönigen Job arbeiten musste, um wichtige Beiträge zur Wissenschaft zu leisten. Leeuwenhoek war der erste Mensch, der Bakterien und Protozoen beschrieb, und seine Ergebnisse halfen zu beweisen, dass die Blutzirkulation durch lebendes Gewebe ein zentraler Prozess des Lebens ist.
Arten von Mikroskopen
Erstens können Mikroskope nach der Art der elektromagnetischen Energie klassifiziert werden, die sie zur Visualisierung von Objekten verwenden. Die Mikroskope, die in den meisten Umgebungen verwendet werden, einschließlich Mittel- und Oberschulen sowie in den meisten Arztpraxen und Krankenhäusern, sind Lichtmikroskope. Genau so klingen sie und nutzen gewöhnliches Licht, um Objekte zu betrachten. Anspruchsvollere Instrumente verwenden Elektronenstrahlen, um interessierende Objekte zu "beleuchten". Diese Elektronenmikroskope Verwenden Sie Magnetfelder anstelle von Glaslinsen, um die elektromagnetische Energie auf die zu untersuchenden Objekte zu fokussieren.
Lichtmikroskope gibt es in einfachen und zusammengesetzten Varianten. Ein einfaches Mikroskop hat nur eine Linse, und heute haben solche Geräte nur sehr begrenzte Anwendungsmöglichkeiten. Der weitaus häufigere Typ ist das zusammengesetzte Mikroskop, das eine Art von Linsen verwendet, um den größten Teil der Bildvervielfachung zu erzeugen, und eine zweite, um das aus der ersten Art resultierende Bild sowohl zu vergrößern als auch zu fokussieren. Einige dieser zusammengesetzten Mikroskope haben nur ein Okular und sind somit monokular; häufiger haben sie zwei und heißen daher Fernglas.
Die Lichtmikroskopie kann wiederum unterteilt werden in Hellfeld und dunkles Feld Typen. Ersteres ist das häufigste; Wenn Sie jemals ein Mikroskop in einem Schullabor verwendet haben, stehen die Chancen gut, dass Sie sich mit einer Art Hellfeldmikroskopie mit einem binokularen Verbundmikroskop beschäftigt haben. Diese Geräte beleuchten einfach alles, was untersucht wird, und verschiedene Strukturen im Gesichtsfeld reflektieren unterschiedliche Mengen und Wellenlängen des sichtbaren Lichts basierend auf ihren individuellen Dichten und anderen Eigenschaften. In der Dunkelfeldmikroskopie wird ein spezielles Bauteil, ein sogenannter Kondensor, verwendet, um Licht dazu zu bringen, von der abzuprallen Gegenstand von Interesse in einem solchen Winkel, dass das Objekt in der gleichen allgemeinen Weise wie a. leicht zu visualisieren ist Silhouette.
Teile eines Mikroskops
Zunächst wird die flache, meist dunkle Platte, auf der Ihr präparierter Objektträger ruht (normalerweise werden betrachtete Objekte auf solchen Objektträgern platziert) als a. bezeichnet Bühne. Dies ist passend, da das, was sich auf der Folie befindet, nicht selten lebendige Materie enthält, die sich bewegen kann und somit für den Betrachter gewissermaßen "performt". Die Bühne enthält ein Loch im Boden namens an Öffnung, gelegen innerhalb der Membran, und die Probe auf dem Objektträger wird über diese Öffnung gelegt, wobei der Objektträger mit fixiert wird Bühnenclips. Unter der Blende ist die Illuminator, oder Lichtquelle. EIN Kondensator sitzt zwischen Bühne und Zwerchfell.
In einem zusammengesetzten Mikroskop die Linse, die dem Objekttisch am nächsten ist und zum Zwecke der Fokussierung auf und ab bewegt werden kann das Bild wird als Objektivlinse bezeichnet, wobei ein einzelnes Mikroskop typischerweise eine Reihe von diesen zur Auswahl anbietet von; die Linse (oder häufiger Linsen), durch die Sie schauen, werden Okularlinsen genannt. Das Objektiv kann mit zwei Drehknöpfen an der Seite des Mikroskops nach oben und unten bewegt werden. Das Grobeinstellungsknopf wird verwendet, um in den richtigen allgemeinen Sichtbereich zu gelangen, während die Feinjustierungsknopf wird verwendet, um das Bild maximal scharf zu fokussieren. Schließlich wird der Objektivrevolver verwendet, um zwischen Objektiven mit unterschiedlichen Vergrößerungsstärken zu wechseln; Dies geschieht durch einfaches Drehen des Stücks.
Mechanismen der Vergrößerung
Die Gesamtvergrößerung eines Mikroskops ist einfach das Produkt aus der Objektivlinsenvergrößerung und der Okularlinsenvergrößerung. Dies kann 4x für das Objektiv und 10x für das Okular für insgesamt 40 sein, oder es könnte 10x für jeden Linsentyp für insgesamt 100x sein.
Wie bereits erwähnt, haben einige Objekte mehr als eine zur Verwendung verfügbare Objektivlinse. Eine Kombination aus 4x, 10x und 40x Objektivlinsenvergrößerungsstufen ist typisch.
Der Kondensator
Die Funktion des Kondensors besteht nicht darin, das Licht in irgendeiner Weise zu vergrößern, sondern seine Richtung und Reflexionswinkel zu manipulieren. Der Kondensor steuert, wie viel Licht vom Illuminator durch die Blende nach oben durchgelassen wird, und steuert die Intensität des Lichts. Es reguliert auch kritisch den Kontrast. In der Dunkelfeld-Mikroskopie ist der Kontrast zwischen verschiedenen, eintönig gefärbten Objekten im Gesichtsfeld am wichtigsten, nicht ihr Aussehen an sich. Sie werden verwendet, um Bilder herauszukitzeln, die möglicherweise nicht erscheinen würden, wenn der Apparat einfach dazu verwendet würde, die gleiten Sie mit so viel Licht, wie die darüber liegenden Augen vertragen, und lassen Sie den Betrachter auf das Beste hoffen Ergebnisse.