הצצה למיקרוסקופ יכולה לקחת אתכם לעולם אחר. הדרכים בהן מיקרוסקופים מתקרבים לאובייקטים בקנה מידה קטן דומים לאופן שבו משקפיים ומשקפי זכוכית מגדלים יכולים לתת לך לראות טוב יותר.
מיקרוסקופים מורכבים במיוחד עובדים באמצעות סידור של עדשות לשבירת האור כדי להתקרב לתאים ולדגימות אחרות כדי לקחת אותך לעולם בגודל מיקרו. מיקרוסקופ נקרא מיקרוסקופ מורכב כאשר הוא מורכב ביותר ממערכת עדשות אחת.
מיקרוסקופים מורכבים, המכונה גם מיקרוסקופים אופטיים או אור, פועלים על ידי כך שתמונה נראית הרבה יותר גדולה באמצעות שתי מערכות עדשות. הראשון הוא העדשת עינית או עינית, שאתה בודק כאשר אתה משתמש במיקרוסקופ שמגדיל בדרך כלל בטווח שבין חמש פעמים ל 30 פעמים. השנייה היא המערכת עדשות אובייקטיביותהמתקרב באמצעות סדר גודל של ארבע פעמים עד פי 100, ובמיקרוסקופים מורכבים יש בדרך כלל שלושה, ארבעה או חמישה כאלה.
עדשות במיקרוסקופ מורכב
מערכת העדשות האובייקטיביות משתמשות במוקד קטן, המרחק בין העדשה לדגימה או לאובייקט הנבדק. הדימוי האמיתי של הדגימה מוקרן דרך העדשה האובייקטיבית כדי ליצור תמונת ביניים מהאירוע על העדשה המוקרן על גבי העדשה.מישור תמונה אובייקטיבי מצומדאו מישור התמונה הראשוני.
שינוי הגדלת עדשות אובייקטיביות משנה את אופן הגדלת התמונה הזו בהקרנה זו. האורך הצינור האופטימתייחס למרחק ממישור המוקד האחורי של המטרה למישור התמונה הראשוני בתוך גוף המיקרוסקופ. מישור התמונה העיקרי נמצא בדרך כלל בתוך גוף המיקרוסקופ עצמו או בתוך העינית.
לאחר מכן מוקרן התמונה האמיתית על עינו של האדם המשתמש במיקרוסקופ. עדשת העין עושה זאת כעדשה מגדילה פשוטה. מערכת זו מאובייקטיבית לעינית מראה כיצד שתי מערכות העדשות עובדות זו אחר זו.
מערכת העדשות המורכבות מאפשרת למדענים וחוקרים אחרים ליצור ולחקור תמונות בהגדלה הרבה יותר גבוהה שאחרת הם יכלו להשיג רק במיקרוסקופ אחד. אם היית מנסה להשתמש במיקרוסקופ עם עדשה אחת כדי להשיג הגדלות אלה, היית צריך למקם את העדשה קרוב מאוד לעין שלך או להשתמש בעדשה רחבה מאוד.
לנתח חלקים ופונקציות של מיקרוסקופ
ניתוח חלקים ופונקציות של מיקרוסקופ יכול להראות לך כיצד כולם עובדים יחד בעת לימוד דגימות. אתה יכול לחלק בערך חלקים של המיקרוסקופ לראש או לגוף, לבסיס ולזרוע כאשר הראש בראש, הבסיס בתחתית והזרוע ביניהם.
בראש יש עינית וצינור עינית המחזיקים את העינית במקום. העינית יכולה להיות חד-עינית או דו-עינית, כאשר האחרונה יכולה להשתמש בטבעת התאמת דיופטר כדי להפוך את התמונה לעקבית יותר.
זרוע המיקרוסקופ מכילה את היעדים שתוכלו לבחור ולהציב עבור רמות הגדלה שונות. ברוב המיקרוסקופים משתמשים בעדשות 4x, 10x, 40x ו- 100x שעובדות ככפתורים קואקסיאליים השולטים כמה פעמים העדשה מגדילה את התמונה. פירוש הדבר שהם בנויים על אותו ציר כמו הכפתור המשמש למיקוד עדין, כפי שמשמעות המילה "קואקסיאלי". העדשה האובייקטיבית בתפקוד המיקרוסקופ
בתחתית הבסיס התומך בבמה ובמקור האור שמקרין דרך צמצם ומאפשר לתמונה להשליך דרך שאר המיקרוסקופ. הגדלות גבוהות בדרך כלל משתמשות בשלבים מכניים המאפשרים לך להשתמש בשתי ידיות שונות כדי לנוע שמאלה וימינה וקדימה ואחורה.
עצירת המתלה מאפשרת לך לשלוט על המרחק בין העדשה האובייקטיבית לשקופית כדי לראות מקרוב עוד יותר את הדגימה.
חשוב להתאים את האור שמגיע מהבסיס. מעבים מקבלים את האור הנכנס וממקדים אותו בדגימה. הסרעפת מאפשרת לך לבחור כמה אור מגיע לדגימה. העדשות במיקרוסקופ מורכב משתמשות באור זה ביצירת התמונה עבור המשתמש. יש מיקרוסקופים שמשתמשים במראות כדי להחזיר את האור חזרה לדגימה במקום מקור אור.
היסטוריה עתיקה של עדשות מיקרוסקופ
בני אדם למדו כיצד זכוכית מכופפת אור במשך מאות שנים. המתמטיקאי הרומאי העתיק קלאודיוס תלמי השתמש במתמטיקה כדי להסביר את זווית השבירה המדויקת לגבי אופן שבירתו של מקל מקל כאשר הוא מונח במים. הוא ישתמש בזה כדי לקבוע אתקבוע השבירה או אינדקס השבירה למים.
אתה יכול להשתמש באינדקס השבירה כדי לקבוע עד כמה מהירות האור משתנה כאשר עוברים למדיום אחר. עבור מדיום מסוים, השתמש במשוואה לאינדקס השבירה
n = \ frac {c} {v}
לאינדקס השבירהנ, מהירות האור בחלל ריקג(3.8x108 m / s) ומהירות האור במדיוםv.
המשוואות מראות כיצד האור מאט כשנכנס לתקשורת כגון זכוכית, מים, קרח או כל אמצעי אחר, בין אם זה מוצק, נוזלי או גז. עבודתו של תלמי תוכיח שהיא חיונית למיקרוסקופיה, כמו גם אופטיקה ותחומי פיזיקה אחרים.
אתה יכול גם להשתמש בחוק של סנל כדי למדוד את הזווית בה קרן אור נשברת כאשר היא נכנסת למדיום, כמעט באותה צורה שהסיק תלמי. החוק של סנל הוא
\ frac {n_1} {n_2} = \ frac {\ sin {\ theta_2}} {\ sin {\ theta_1}}
לθ1כזווית בין קו קרן האור לקו קצה המדיום לפני שהאור נכנס למדיום וθ2כמו שהזווית אחרי שנכנס האור.נ1ונ2האם מדדי השבירה של האור הבינוני היה בעבר והאור הבינוני נכנס.
ככל שנעשו מחקרים נוספים, החוקרים החלו לנצל את תכונות הזכוכית בסביבות המאה הראשונה לספירה. באותה תקופה המציאו הרומאים את הזכוכית והחלו לבדוק אותה לשימושים שלה בהגדלת מה שניתן לראות דרכה.
הם התחילו להתנסות בצורות ובגדלים שונים של משקפיים כדי להבין את הדרך הטובה ביותר להגדיל משהו על ידי התבוננות דרכו כולל איך זה יכול לכוון את קרני השמש לחפצים קלים אֵשׁ. הם כינו את העדשות הללו "מגדלות" או "משקפיים בוערות".
המיקרוסקופים הראשונים
לקראת סוף המאה ה -13 אנשים החלו ליצור משקפיים באמצעות עדשות. בשנת 1590 ביצעו שני גברים הולנדים, זכריאס יאנסן ואביו הנס, ניסויים באמצעות העדשות. הם גילו כי הצבת העדשות אחת על השנייה בצינור יכולה להגדיל תמונה ב הגדלה הרבה יותר גדולה ממה שיכולה להשיג עדשה בודדת, וזכריאס המציא עד מהרה את מִיקרוֹסקוֹפּ. דמיון זה למערכת העדשות האובייקטיביות של מיקרוסקופים מראה עד כמה הרעיון להשתמש בעדשות כמערכת.
מיקרוסקופ Janssen השתמש בחצובה פליז באורך של כ -2 וחצי מטרים. יאנסן עיצב את צינור הפליז העיקרי שהמיקרוסקופ השתמש בו ברדיוס של סנטימטר וחצי סנטימטר. בצינור הפליז היו דיסקים בבסיס וכן בקצהו.
עיצובים אחרים של מיקרוסקופים החלו להתעורר על ידי מדענים ומהנדסים. חלקם השתמשו במערכת של צינור גדול שהכיל שני צינורות אחרים שהחליקו לתוכם. צינורות עבודת יד אלה מגדילים חפצים ומשמשים בסיס לעיצוב של מיקרוסקופים מודרניים.
מיקרוסקופים אלה עדיין לא היו שמישים עבור מדענים. הם היו מגדילים תמונות בערך תשע פעמים תוך שהם משאירים את התמונות שיצרו קשה לראות. שנים מאוחר יותר, עד 1609, האסטרונום גלילאו גליליי חקר את הפיזיקה של האור וכיצד הוא יתקשר עם החומר בדרכים שיוכיחו תועלת למיקרוסקופ ולטלסקופ. הוא גם הוסיף מכשיר למיקוד התמונה למיקרוסקופ שלו.
המדען ההולנדי אנטוני פיליפס ואן ליוונהוק השתמש במיקרוסקופ עם עדשה אחת בשנת 1676, כאשר היה משתמש בקטן כדורי זכוכית שהפכו לאדם הראשון שצפה ישירות בחיידקים, ונודע בכינויו "אביו של מִיקרוֹבִּיוֹלוֹגִיָה."
כשהסתכל בטיפת מים מבעד לעדשת הכדור, הוא ראה את החיידקים מסתובבים במים. הוא היה ממשיך לגילוי באנטומיית הצמחים, מגלה תאי דם ויוצר מאות מיקרוסקופים עם דרכים חדשות להגדלה. מיקרוסקופ אחד כזה הצליח להשתמש בהגדלה 275 פעמים באמצעות עדשה אחת עם מערכת זכוכית מגדלת כפולה קמורה.
התקדמות הטכנולוגיה במיקרוסקופ
המאות הבאות הביאו לשיפורים נוספים בטכנולוגיית המיקרוסקופ. במאות ה -18 וה -19 ראו חידודים בתכנון מיקרוסקופים כדי לייעל את היעילות והיעילות, כמו הפיכת המיקרוסקופים עצמם ליותר יציבים וקטנים יותר. מערכות עדשות שונות ועוצמתן של עדשות עצמן התייחסו לסוגיות הטשטוש או חוסר הבהירות בתמונות שהמיקרוסקופים הפיקו.
ההתקדמות באופטיקה של המדע הביאה הבנה רבה יותר כיצד תמונות משתקפות במישורים שונים שהעדשות יכולות ליצור. זה מאפשר ליוצרים של מיקרוסקופים ליצור תמונות מדויקות יותר במהלך ההתקדמות הללו.
בשנות ה -90 של המאה העשרים פרסם סטודנט לתואר שני הגרמני דאז אוגוסט קוהלר את עבודתו על תאורת קוהלר שתפיץ אור ל להפחית את הסנוור האופטי, למקד את האור בנושא המיקרוסקופ ולהשתמש בשיטות מדויקות יותר לשליטה באור כללי. טכנולוגיות אלה הסתמכו על אינדקס השבירה, גודל ניגודיות הצמצם בין הדגימה ואור המיקרוסקופ לצד שליטה רבה יותר ברכיבים כמו הסרעפת והעינית.
עדשות מיקרוסקופים היום
עדשות כיום משתנות מאלה שמתמקדות בצבעים ספציפיים ועדשות המתייחסות למדדי שבירה מסוימים. מערכות עדשות אובייקטיביות משתמשות בעדשות אלה כדי לתקן סטייה כרומטית, פערים בצבעים כאשר צבעי אור שונים שונים מעט בזווית בה הם נשברים. זה קורה בגלל ההבדלים באורכי הגל של צבעי אור שונים. אתה יכול להבין איזו עדשה מתאימה למה שאתה רוצה ללמוד.
עדשות אכרומטיות משמשות להכנת מדדי שבירה של שני אורכי גל שונים של אור זהים. הם בדרך כלל מתומחרים במחיר סביר, וככאלה הם נמצאים בשימוש נרחב.עדשות חצי אפוכרומטיות, או עדשות פלואוריט, משנים את מדדי השבירה של שלושה אורכי גל כדי להפוך אותם זהים. אלה משמשים ללימוד פלואורסצנטי.
עדשות אפוכרומטיות, לעומת זאת, השתמש בצמצם גדול כדי להעביר אור ולהשיג רזולוציה גבוהה יותר. הם משמשים לתצפיות מפורטות, אך בדרך כלל הם יקרים יותר. עדשות תוכנית מתייחסות להשפעה של סטייה בעקמומיות השדה, אובדן המיקוד כאשר עדשה מעוקלת יוצרת את המיקוד החריף ביותר של תמונה הרחק מהמישור עליו היא מקרינה את התמונה.
עדשות טבילה מגדילות את גודל הצמצם באמצעות נוזל הממלא את החלל שבין העדשה האובייקטיבית לדגימה, מה שמגדיל גם את הרזולוציה של התמונה.
עם ההתקדמות הטכנולוגית של עדשות ומיקרוסקופים, מדענים וחוקרים אחרים קובעים את הגורמים המדויקים למחלה ולתפקודים תאיים ספציפיים ששלטו על תהליכים ביולוגיים. המיקרוביולוגיה הראתה עולם שלם של אורגניזמים מעבר לעין בלתי מזוינת, שתוביל לתיאוריית ובדיקה רבה יותר של המשמעות של היותו אורגניזם ואיך טבע החיים.