Использование прозрачного материала для увеличения объектов восходит к далекой истории, но первая иллюстрация линз для очков датируется примерно 1350 годом. Увеличительные очки для чтения появились еще до этой иллюстрации, начиная с конца 1200-х годов. Несмотря на такое раннее использование линз, открытие микроскопического мира бактерий, водорослей и простейших ждали почти 300 лет.
TL; DR (слишком длинный; Не читал)
Одно различие между увеличительным стеклом и составным световым микроскопом заключается в том, что в увеличительном стекле для увеличения объекта используется одна линза, а в составном микроскопе - две или более линзы. Еще одно отличие состоит в том, что увеличительные стекла можно использовать для просмотра непрозрачных и прозрачных объектов, но составной микроскоп требует, чтобы образец был достаточно тонким или достаточно прозрачным для прохождения света через. Кроме того, увеличительное стекло использует окружающий свет, а световые микроскопы используют источник света (от зеркала или встроенной лампы) для освещения объекта.
Увеличительное стекло и увеличительное стекло
Увеличительные линзы использовались веками. Разжигание огня и исправление плохого зрения были одними из самых первых применений и функций увеличительного стекла. Документированное использование линз началось в конце 13 века с луп и очков, чтобы помочь людям читать, поэтому связь очков с учеными восходит к началу 1300-х годов.
В лупах используется выпуклая линза, закрепленная в держателе. Выпуклые линзы по краям тоньше, чем посередине. Когда свет проходит через линзу, световые лучи отклоняются к центру. Увеличительное стекло фокусируется на объекте, когда световые волны встречаются на рассматриваемой поверхности.
Простой vs. Составной микроскоп
В простом микроскопе используется одна линза, поэтому увеличительные стекла - это простые микроскопы. Стереоскопические или рассекающие микроскопы обычно также являются простыми микроскопами. Стереоскопические микроскопы используют два окуляра или окуляра, по одному на каждый глаз, чтобы обеспечить бинокулярное зрение и обеспечить трехмерное изображение объекта. Стереоскопические микроскопы также могут иметь разные варианты освещения, позволяя освещать объект сверху, снизу или и то, и другое. Увеличительные стекла и стереоскопические микроскопы можно использовать для просмотра деталей непрозрачных объектов, таких как камни, насекомые или растения.
В составных микроскопах используются две или более линзы в ряд для увеличения объектов для просмотра. Как правило, сложные микроскопы требуют, чтобы исследуемый образец был достаточно тонким или достаточно прозрачным, чтобы сквозь него мог проходить свет. Эти микроскопы обеспечивают большое увеличение, но изображение является двухмерным.
Составной световой микроскоп
В составных световых микроскопах обычно используются две линзы, выровненные в корпусе тубуса. Свет от лампы или зеркала проходит через конденсор, образец и обе линзы. Конденсор фокусирует свет и может иметь диафрагму, с помощью которой можно регулировать количество света, проходящего через образец. Окуляр или окуляр обычно содержит линзу, которая увеличивает объект, чтобы он выглядел в 10 раз (также обозначается как 10x) больше. Нижнюю линзу или объектив можно изменить, повернув револьверную головку, в которой находятся три или четыре объектива, каждый из которых имеет линзу с разным увеличением. Чаще всего линзы объектива имеют четырехкратное (4х), 10-кратное (10-кратное), 40-кратное (40-кратное) и иногда 100-кратное (100-кратное) увеличение. Некоторые составные световые микроскопы также содержат вогнутую линзу для коррекции размытия по краям.
Предупреждения
Никогда не используйте солнце в качестве источника света, если используете составной микроскоп с зеркалом. Солнечный свет, сфокусированный через линзы, может повредить глаза.
Составные световые микроскопы обычно представляют собой светлопольные микроскопы. Эти микроскопы пропускают свет из конденсатора под образцом, делая образец темнее по сравнению с окружающей средой. Прозрачность образцов может затруднить просмотр деталей из-за низкого контраста. Поэтому образцы часто окрашивают для лучшего контраста.
Микроскопы Darkfield имеют модифицированный конденсор, который пропускает свет под углом. Угловой свет обеспечивает больший контраст, чтобы рассмотреть детали. Образец выглядит светлее фона. Микроскопы темного поля позволяют лучше наблюдать за живыми образцами.
В фазово-контрастных микроскопах используются специальные объективы и модифицированный конденсор, благодаря чему детали образца отображаются в контрастировать с окружающим материалом, даже если образец и окружающий материал оптически похожий. Конденсор и линза объектива усиливают даже небольшие различия в светопропускании и преломлении, увеличивая контраст. Как и в случае с светлопольными микроскопами, образец кажется темнее, чем окружающий материал.
Обретение увеличения микроскопов
Разница между увеличениями ручной линзы и микроскопа заключается в количестве линз. При использовании увеличительного стекла или ручной линзы увеличение ограничено одной линзой. Поскольку у объектива одно фокусное расстояние от объектива до точки фокусировки, увеличение фиксировано. В 1673 году Антоний ван Левенгук представил миру свои крошечные «анималькулы» с помощью простого микроскопа или ручного объектива с увеличением в 300 раз (300x) от фактического размера. Хотя Левенгук использовал двояковогнутую линзу, обеспечивающую лучшее разрешение (меньшее искажение) изображения, в большинстве увеличительных стекол используется выпуклая линза.
Чтобы найти увеличение в сложных микроскопах, необходимо знать увеличение каждой линзы, через которую проходит изображение. К счастью, линзы обычно имеют маркировку. У обычных классных микроскопов есть окуляр, который увеличивает объект, чтобы он выглядел в 10 (10 раз) больше, чем его реальный размер. Линзы объектива на составных микроскопах прикреплены к вращающейся револьверной головке, так что зрители могут изменять уровень увеличения, поворачивая револьверную головку на другую линзу.
Чтобы найти общее увеличение, умножьте увеличение линз вместе. Если смотреть на объект через объектив с наименьшим увеличением, изображение будет увеличено в 4 раза линзой объектива и 10-кратным увеличением линзы окуляра. Таким образом, общее увеличение будет:
4 \ раз 10 = 40
поэтому изображение будет в 40 раз (40 раз) больше, чем фактический размер.
За пределами микроскопа и увеличительного стекла
Компьютеры и цифровые изображения значительно расширили возможности ученых по изучению микроскопического мира.
Конфокальный микроскоп технически можно назвать составным микроскопом, потому что он имеет более одной линзы. Линзы и зеркала фокусируют лазеры для получения изображений освещенных слоев образца. Эти изображения проходят через отверстия, где они фиксируются в цифровом виде. Эти изображения затем можно сохранить и обработать для анализа.
Сканирующие электронные микроскопы (SEM) используют электронное освещение для сканирования позолоченных объектов. Эти сканы создают трехмерные черно-белые изображения внешнего вида объектов. В РЭМ используется одна электростатическая линза и несколько электромагнитных линз.
Просвечивающие электронные микроскопы (ПЭМ) также используют электронное освещение с помощью одной электростатической линзы и нескольких электромагнитных линз для формирования сканированных тонких срезов сквозь объекты. Полученные черно-белые изображения кажутся двумерными.
Значение микроскопов
Линзы появились раньше, чем первые упоминания об их использовании в конце 13 века. Человеческое любопытство почти потребовало, чтобы люди заметили способность линз рассматривать очень маленькие объекты. Арабский ученый X века Аль-Хазен предположил, что свет распространяется по прямым линиям и что видение зависит от света, отражающегося от объектов в глаза зрителя. Аль-Хазен изучал свет и цвет с помощью сфер воды.
Однако первое изображение линз в очках (очках) датируется примерно 1350 годом. Изобретение первого сложного микроскопа приписывают Захариасу Янссену и его отцу Гансу в 1590-х годах. В конце 1609 года Галилей перевернул сложный микроскоп, чтобы начать свои наблюдения за небом над ним, навсегда изменив человеческое восприятие Вселенной. Роберт Гук использовал свой самодельный составной световой микроскоп, чтобы исследовать микроскопический мир, названный узор, который он увидел в «клетках» пробковых срезов и опубликовал свои многочисленные наблюдения в «Micrographia». (1665). Исследования Гука и Левенгука в конечном итоге привели к теории микробов и современной медицине.