Ποια είναι η διαφορά μεταξύ ενός μεγεθυντικού φακού και ενός μικροσκοπίου σύνθετου φωτός;

Η χρήση καθαρού υλικού για μεγέθυνση αντικειμένων χρονολογείται από την ιστορία, αλλά η πρώτη απεικόνιση φακών για γυαλιά χρονολογείται περίπου στο 1350. Μεγεθυντικά γυαλιά για ανάγνωση προηγούνται αυτής της εικόνας, που χρονολογείται στα τέλη της δεκαετίας του 1200. Παρά αυτές τις πρώιμες χρήσεις φακών, η ανακάλυψη του μικροσκοπικού κόσμου των βακτηρίων, των φυκών και των πρωτόζωων περίμενε σχεδόν 300 χρόνια.

TL; DR (Πάρα πολύ καιρό; Δεν διαβάστηκε)

Μία διαφορά μεταξύ ενός μεγεθυντικού φακού και ενός σύνθετου μικροσκοπίου φωτός είναι ότι ένας μεγεθυντικός φακός χρησιμοποιεί έναν φακό για να μεγεθύνει ένα αντικείμενο ενώ ένα σύνθετο μικροσκόπιο χρησιμοποιεί δύο ή περισσότερους φακούς. Μια άλλη διαφορά είναι ότι τα μεγεθυντικά γυαλιά μπορούν να χρησιμοποιηθούν για την προβολή αδιαφανών και διαφανών αντικειμένων, αλλά a το σύνθετο μικροσκόπιο απαιτεί το δείγμα να είναι αρκετά λεπτό ή αρκετά διαφανές για να περάσει το φως διά μέσου. Επίσης, ένας μεγεθυντικός φακός χρησιμοποιεί φως περιβάλλοντος και τα φωτεινά μικροσκόπια χρησιμοποιούν μια πηγή φωτός (από έναν καθρέφτη ή μια ενσωματωμένη λάμπα) για να φωτίσουν το αντικείμενο.

Οι μεγεθυντικοί φακοί έχουν χρησιμοποιηθεί για αιώνες. Η εκκίνηση των πυρκαγιών και η διόρθωση ελαττωματικής όρασης ήταν από τις πρώτες χρήσεις και λειτουργίες του μεγεθυντικού φακού. Η τεκμηριωμένη χρήση των φακών ξεκίνησε στα τέλη του 13ου αιώνα με μεγεθυντικά γυαλιά και γυαλιά για να βοηθήσει τους ανθρώπους να διαβάσουν, οπότε η σύνδεση των γυαλιών με τους μελετητές χρονολογείται στις αρχές του 1300.

Τα μεγεθυντικά γυαλιά χρησιμοποιούν έναν κυρτό φακό τοποθετημένο σε ένα στήριγμα. Οι κυρτοί φακοί είναι πιο λεπτοί στις άκρες από ότι στη μέση. Καθώς το φως περνά μέσα από το φακό, οι ακτίνες φωτός κάμπτονται προς το κέντρο. Το μεγεθυντικό φακό εστιάζεται στο αντικείμενο όταν τα κύματα φωτός συναντώνται στην επιφάνεια που βλέπει.

Ένα απλό μικροσκόπιο χρησιμοποιεί έναν μόνο φακό, έτσι τα μεγεθυντικά γυαλιά είναι απλά μικροσκόπια. Τα στερεοσκοπικά ή τεμαχισμένα μικροσκόπια συνήθως είναι απλά μικροσκόπια επίσης. Τα στερεοσκοπικά μικροσκόπια χρησιμοποιούν δύο οφθαλμούς ή προσοφθάλμιους φακούς, ένα για κάθε μάτι, για να επιτρέψουν τη διοφθαλμική όραση και να παρέχουν μια τρισδιάστατη όψη του αντικειμένου. Τα στερεοσκοπικά μικροσκόπια μπορεί επίσης να έχουν διαφορετικές επιλογές φωτισμού, επιτρέποντας στο αντικείμενο να ανάβει από πάνω, κάτω ή και από τα δύο. Μεγεθυντικά γυαλιά και στερεοσκοπικά μικροσκόπια μπορούν να χρησιμοποιηθούν για την προβολή λεπτομερειών σχετικά με αδιαφανή αντικείμενα όπως βράχους, έντομα ή φυτά.

Τα σύνθετα μικροσκόπια χρησιμοποιούν δύο ή περισσότερους φακούς στη σειρά για να μεγεθύνουν αντικείμενα για προβολή. Γενικά, τα σύνθετα μικροσκόπια απαιτούν το δείγμα που πρέπει να δει να είναι αρκετά λεπτό ή αρκετά διαφανές ώστε να μπορεί να περάσει το φως. Αυτά τα μικροσκόπια παρέχουν υψηλή μεγέθυνση, αλλά η θέα είναι δισδιάστατη.

Τα μικροσκόπια σύνθετου φωτός χρησιμοποιούν συνήθως δύο φακούς ευθυγραμμισμένους στο σωληνάριο. Το φως από μια λάμπα ή καθρέφτη περνά μέσα από έναν συμπυκνωτή, το δείγμα και τους δύο φακούς. Ο συμπυκνωτής εστιάζει το φως και μπορεί να έχει μια ίριδα που μπορεί να χρησιμοποιηθεί για τη ρύθμιση της ποσότητας φωτός που διέρχεται από το δείγμα. Το προσοφθάλμιο φακό ή ο οφθαλμός συνήθως περιέχει έναν φακό που μεγεθύνει το αντικείμενο ώστε να φαίνεται 10 φορές μεγαλύτερο (επίσης γραμμένο ως 10x). Ο κάτω φακός ή ο αντικειμενικός φακός μπορεί να αλλάξει περιστρέφοντας ένα μύτη που έχει τρεις ή τέσσερις στόχους, καθένας από τους οποίους έχει έναν φακό με διαφορετική μεγέθυνση. Συνήθως, οι αντικειμενικές αντοχές φακού έχουν τέσσερις φορές (4x), 10 φορές (10x), 40 φορές (40x) και, μερικές φορές, 100 φορές (100x) μεγεθύνσεις. Ορισμένα σύνθετα μικροσκόπια περιέχουν επίσης έναν κοίλο φακό για διόρθωση για θόλωση γύρω από τις άκρες.

• Ποτέ μην χρησιμοποιείτε τον ήλιο ως πηγή φωτός εάν χρησιμοποιείτε σύνθετο μικροσκόπιο με καθρέφτη. Το φως του ήλιου που εστιάζεται στους φακούς θα προκαλέσει βλάβη στα μάτια.

Τα μικροσκόπια σύνθετου φωτός είναι συνήθως μικροσκόπια φωτεινού πεδίου. Αυτά τα μικροσκόπια μεταδίδουν φως από τον συμπυκνωτή κάτω από το δείγμα, κάνοντας το δείγμα να φαίνεται πιο σκοτεινό σε σύγκριση με το περιβάλλον μέσο. Η διαφάνεια των δειγμάτων μπορεί να κάνει δύσκολη την προβολή των λεπτομερειών λόγω της χαμηλής αντίθεσης. Τα δείγματα, επομένως, συχνά χρωματίζονται για καλύτερη αντίθεση.

Τα μικροσκόπια Darkfield έχουν έναν τροποποιημένο συμπυκνωτή που μεταδίδει φως υπό γωνία Το γωνιακό φως παρέχει μεγαλύτερη αντίθεση για να δείτε λεπτομέρειες. Το δείγμα φαίνεται ελαφρύτερο από το φόντο. Τα μικροσκόπια Darkfield επιτρέπουν καλύτερες παρατηρήσεις για ζωντανά δείγματα.

Τα μικροσκόπια αντίθεσης φάσης χρησιμοποιούν ειδικούς στόχους και έναν τροποποιημένο συμπυκνωτή έτσι ώστε να εμφανίζονται οι λεπτομέρειες του δείγματος αντίθεση με το περιβάλλον υλικό, ακόμη και όταν το δείγμα και το περιβάλλον υλικό είναι οπτικά παρόμοιος. Ο συμπυκνωτής και ο αντικειμενικός φακός ενισχύουν ακόμη και μικρές διαφορές στη μετάδοση και τη διάθλαση του φωτός, αυξάνοντας την αντίθεση. Όπως με τα μικροσκόπια φωτεινού πεδίου, το δείγμα εμφανίζεται πιο σκούρο από το περιβάλλον υλικό.

Η διαφορά μεταξύ μεγεθυντικών φακών χειρός και μικροσκοπίου προέρχεται από τον αριθμό των φακών. Με μεγεθυντικό φακό ή φακό χειρός, η μεγέθυνση περιορίζεται στον απλό φακό. Δεδομένου ότι ο φακός έχει ένα εστιακό μήκος από το φακό στο σημείο εστίασης, η μεγέθυνση είναι σταθερή. Το 1673, ο Antony van Leeuwenhoek εισήγαγε τον κόσμο στα μικροσκοπικά του «ζώα» χρησιμοποιώντας ένα απλό μικροσκόπιο ή φακό χειρός με μεγέθυνση 300 φορές (300x) πραγματικού μεγέθους. Παρόλο που ο Leeuwenhoek χρησιμοποίησε έναν διπλό κοίλο φακό που παρείχε καλύτερη ανάλυση (λιγότερη παραμόρφωση) της εικόνας, τα περισσότερα μεγεθυντικά γυαλιά χρησιμοποιούν έναν κυρτό φακό.

Η εύρεση μεγέθυνσης σε σύνθετα μικροσκόπια απαιτεί τη γνώση της μεγέθυνσης κάθε φακού από τον οποίο περνά η εικόνα. Ευτυχώς, οι φακοί συνήθως σημειώνονται. Τα κοινά μικροσκόπια στην τάξη έχουν ένα προσοφθάλμιο φακό που μεγεθύνει το αντικείμενο ώστε να φαίνεται 10 φορές (10x) μεγαλύτερο από το πραγματικό μέγεθος του αντικειμένου. Οι αντικειμενικοί φακοί στα σύνθετα μικροσκόπια είναι προσαρτημένοι σε ένα περιστρεφόμενο μύτη έτσι ώστε οι θεατές να μπορούν να αλλάξουν το επίπεδο μεγέθυνσης περιστρέφοντας το μύτη σε διαφορετικό φακό.

Για να βρείτε τη συνολική μεγέθυνση, πολλαπλασιάστε τη μεγέθυνση των φακών μαζί. Εάν προβάλλετε ένα αντικείμενο μέσω του στόχου χαμηλότερης ισχύος, η εικόνα θα μεγεθυνθεί 4 φορές από τον αντικειμενικό φακό και θα μεγεθυνθεί 10 φορές από τον φακό προσοφθάλμιου φακού. Η συνολική μεγέθυνση θα είναι επομένως:

έτσι η εικόνα θα εμφανιστεί 40 φορές (40x) μεγαλύτερη από το πραγματικό μέγεθος.

Οι υπολογιστές και η ψηφιακή απεικόνιση έχουν επεκτείνει σημαντικά την ικανότητα των επιστημόνων να βλέπουν τον μικροσκοπικό κόσμο.

Το συνεστιακό μικροσκόπιο τεχνικά θα μπορούσε να ονομαστεί σύνθετο μικροσκόπιο επειδή έχει περισσότερους από έναν φακούς. Οι φακοί και οι καθρέφτες εστιάζουν τα λέιζερ για να παράγουν εικόνες φωτιζόμενων στρωμάτων του δείγματος. Αυτές οι εικόνες περνούν μέσα από τρύπες όπου συλλαμβάνονται ψηφιακά. Αυτές οι εικόνες μπορούν στη συνέχεια να αποθηκευτούν και να χρησιμοποιηθούν για ανάλυση.

Τα ηλεκτρονικά μικροσκόπια σάρωσης (SEM) χρησιμοποιούν φωτισμό ηλεκτρονίων για τη σάρωση επίχρυσων αντικειμένων. Αυτές οι σαρώσεις παράγουν τρισδιάστατες ασπρόμαυρες εικόνες του εξωτερικού των αντικειμένων. Το SEM χρησιμοποιεί έναν ηλεκτροστατικό φακό και αρκετούς ηλεκτρομαγνητικούς φακούς.

Τα ηλεκτρονικά μικροσκόπια μετάδοσης (TEM) χρησιμοποιούν επίσης φωτισμό ηλεκτρονίων με έναν ηλεκτροστατικό φακό και αρκετούς ηλεκτρομαγνητικούς φακούς για να σχηματίσουν σαρώσεις λεπτών φετών μέσω αντικειμένων. Οι ασπρόμαυρες εικόνες που παράγονται εμφανίζονται δισδιάστατες.

Οι φακοί προηγήθηκαν των πρώτων δίσκων της χρήσης τους στα τέλη του 13ου αιώνα. Η ανθρώπινη περιέργεια σχεδόν απαιτούσε από τους ανθρώπους να παρατηρήσουν την ικανότητα των φακών να εξετάζουν πολύ μικρά αντικείμενα. Ο Άραβας μελετητής του 10ου αιώνα Al-Hazen υπέθεσε ότι το φως ταξίδεψε σε ευθείες γραμμές και ότι το όραμα εξαρτιόταν από το φως που αντανακλούσε τα αντικείμενα και στα μάτια του θεατή. Ο Al-Hazen μελέτησε το φως και το χρώμα χρησιμοποιώντας σφαίρες νερού.

Ωστόσο, η πρώτη εικόνα των φακών σε γυαλιά (γυαλιά) χρονολογείται περίπου στο 1350. Η εφεύρεση του πρώτου σύνθετου μικροσκοπίου πιστώνεται στον Zacharias Janssen και τον πατέρα του, Hans, το 1590. Στα τέλη του 1609, ο Γαλιλαίος γύρισε το σύνθετο μικροσκόπιο ανάποδα για να ξεκινήσει τις παρατηρήσεις του για τους ουρανούς πάνω του, αλλάζοντας μόνιμα την ανθρώπινη αντίληψη για το σύμπαν. Ο Ρόμπερτ Χουκ χρησιμοποίησε το αυτο-χτισμένο σύνθετο μικροσκόπιο φωτός για να εξερευνήσει τον μικροσκοπικό κόσμο, που ονομάζεται το μοτίβο που είδε σε φέτες φελλού "κύτταρα" και δημοσίευσε τις πολλές παρατηρήσεις του στην "Μικρογραφία" (1665). Μελέτες των Hooke και Leeuwenhoek οδήγησαν τελικά στη θεωρία των μικροβίων και στη σύγχρονη ιατρική.