ความแตกต่างระหว่างแว่นขยายกับกล้องจุลทรรศน์แสงแบบผสมคืออะไร?

การใช้วัสดุใสในการขยายวัตถุมีมาช้านานในประวัติศาสตร์ แต่ภาพตัวอย่างแรกของเลนส์สำหรับแว่นตามีอายุประมาณ 1350 แว่นขยายสำหรับอ่านหนังสือเกิดขึ้นก่อนภาพประกอบนั้น ย้อนหลังไปถึงช่วงปลายทศวรรษ 1200 แม้จะมีการใช้เลนส์ในช่วงแรก แต่การค้นพบโลกแห่งแบคทีเรีย สาหร่ายและโปรโตซัวในกล้องจุลทรรศน์ยังรอเกือบ 300 ปี

ทีแอล; DR (ยาวเกินไป; ไม่ได้อ่าน)

ความแตกต่างอย่างหนึ่งระหว่างแว่นขยายกับกล้องจุลทรรศน์แบบใช้แสงแบบผสมคือแว่นขยายใช้เลนส์เดียวในการขยายวัตถุในขณะที่กล้องจุลทรรศน์แบบผสมใช้เลนส์สองตัวหรือมากกว่า ความแตกต่างอีกประการหนึ่งคือแว่นขยายสามารถใช้เพื่อดูวัตถุที่ทึบแสงและโปร่งใสได้ แต่ a กล้องจุลทรรศน์แบบผสมต้องการชิ้นงานที่บางเพียงพอหรือโปร่งใสเพียงพอที่แสงจะผ่านได้ ผ่าน. นอกจากนี้ แว่นขยายยังใช้แสงโดยรอบ และกล้องจุลทรรศน์แสงใช้แหล่งกำเนิดแสง (จากกระจกหรือหลอดไฟในตัว) เพื่อให้แสงสว่างแก่วัตถุ

เลนส์ขยายถูกใช้มานานหลายศตวรรษ การจุดไฟและการแก้ไขการมองเห็นที่ผิดพลาดเป็นหนึ่งในการใช้และการทำงานของแว่นขยายแบบแรกสุด การใช้เลนส์ที่มีเอกสารบันทึกไว้เริ่มขึ้นในปลายศตวรรษที่ 13 ด้วยแว่นขยายและแว่นสายตาเพื่อช่วยให้ผู้คนอ่าน ดังนั้นการเชื่อมโยงระหว่างแว่นตากับนักวิชาการจึงเกิดขึ้นตั้งแต่ช่วงต้นทศวรรษ 1300

แว่นตาขยายใช้เลนส์นูนที่ติดตั้งอยู่ในที่ยึด เลนส์นูนที่ขอบจะบางกว่าตรงกลาง เมื่อแสงผ่านเลนส์ รังสีแสงจะโค้งงอเข้าหาศูนย์กลาง แว่นขยายจะโฟกัสไปที่วัตถุเมื่อคลื่นแสงมาบรรจบกันที่พื้นผิวที่กำลังมอง

กล้องจุลทรรศน์ธรรมดาใช้เลนส์เดียว ดังนั้นแว่นขยายจึงเป็นกล้องจุลทรรศน์ธรรมดา กล้องจุลทรรศน์แบบสามมิติหรือแบบผ่ามักจะเป็นกล้องจุลทรรศน์ธรรมดาเช่นกัน กล้องจุลทรรศน์สามมิติใช้กล้องส่องทางไกลสองตาหรือเลนส์ใกล้ตาหนึ่งอันสำหรับตาแต่ละข้าง เพื่อให้มองเห็นด้วยสองตาและให้มุมมองสามมิติของวัตถุ กล้องจุลทรรศน์แบบสามมิติอาจมีตัวเลือกแสงที่แตกต่างกันเช่นกัน ทำให้วัตถุสามารถส่องจากด้านบน ด้านล่าง หรือทั้งสองอย่างได้ สามารถใช้แว่นขยายและกล้องจุลทรรศน์สามมิติเพื่อดูรายละเอียดเกี่ยวกับวัตถุทึบแสง เช่น หิน แมลง หรือพืช

กล้องจุลทรรศน์แบบผสมใช้เลนส์ตั้งแต่สองตัวขึ้นไปในแถวเพื่อขยายวัตถุสำหรับการดู โดยทั่วไปแล้ว กล้องจุลทรรศน์แบบผสมต้องการให้ชิ้นงานทดสอบบางเพียงพอหรือโปร่งใสเพียงพอที่แสงจะส่องผ่านได้ กล้องจุลทรรศน์เหล่านี้ให้กำลังขยายสูง แต่มุมมองเป็นแบบสองมิติ

กล้องจุลทรรศน์แบบใช้แสงแบบผสมมักใช้เลนส์สองตัวที่จัดแนวอยู่ในท่อของร่างกาย แสงจากหลอดไฟหรือกระจกส่องผ่านคอนเดนเซอร์ ชิ้นงานทดสอบ และเลนส์ทั้งสอง คอนเดนเซอร์โฟกัสแสงและอาจมีม่านตาที่สามารถใช้ปรับปริมาณแสงที่ผ่านตัวอย่างได้ เลนส์ใกล้ตาหรือตามักประกอบด้วยเลนส์ที่ขยายวัตถุให้ดูใหญ่ขึ้น 10 เท่า (เขียนด้วยว่า 10x) เลนส์หรือวัตถุด้านล่างสามารถเปลี่ยนแปลงได้โดยการหมุนชิ้นจมูกที่มีวัตถุสามหรือสี่ชิ้น ซึ่งแต่ละชิ้นมีเลนส์ที่มีกำลังขยายต่างกัน โดยทั่วไป จุดแข็งของเลนส์ใกล้วัตถุจะมีกำลังขยายสี่เท่า (4x), 10 เท่า (10x), 40 เท่า (40x) และบางครั้ง 100 เท่า (100x) กล้องจุลทรรศน์แบบผสมแสงบางชนิดยังมีเลนส์เว้าเพื่อแก้ไขการเบลอรอบขอบ

• ห้ามใช้ดวงอาทิตย์เป็นแหล่งกำเนิดแสงหากใช้กล้องจุลทรรศน์แบบผสมกับกระจก แสงแดดที่ส่องผ่านเลนส์จะทำให้ดวงตาเสียหาย

กล้องจุลทรรศน์แบบผสมแสงมักจะเป็นกล้องจุลทรรศน์แบบไบร์ทฟิลด์ ไมโครสโคปเหล่านี้ส่งแสงจากคอนเดนเซอร์ที่อยู่ด้านล่างของชิ้นงานทดสอบ ทำให้ชิ้นงานทดสอบมีสีเข้มขึ้นเมื่อเปรียบเทียบกับตัวกลางที่อยู่โดยรอบ ความโปร่งใสของชิ้นงานทดสอบอาจทำให้ดูรายละเอียดได้ยาก เนื่องจากมีความเปรียบต่างต่ำ ดังนั้น ตัวอย่างมักจะถูกย้อมเพื่อให้มีความเปรียบต่างที่ดีขึ้น

กล้องจุลทรรศน์ Darkfield มีคอนเดนเซอร์ดัดแปลงที่ส่งแสงจากมุมหนึ่ง แสงที่ทำมุมจะให้คอนทราสต์ที่มากขึ้นเพื่อดูรายละเอียด ตัวอย่างดูสว่างกว่าพื้นหลัง กล้องจุลทรรศน์ Darkfield ช่วยให้สามารถสังเกตการณ์ตัวอย่างที่มีชีวิตได้ดีขึ้น

ไมโครสโคปแบบ Phase-contrast ใช้วัตถุประสงค์พิเศษและคอนเดนเซอร์ที่ได้รับการดัดแปลงเพื่อให้รายละเอียดของชิ้นงานแสดงขึ้นใน ตรงกันข้ามกับวัสดุโดยรอบ แม้ว่าตัวอย่างและวัสดุโดยรอบจะมองเห็นได้ชัดเจน คล้ายคลึงกัน คอนเดนเซอร์และเลนส์ใกล้วัตถุขยายความแตกต่างเพียงเล็กน้อยในการส่งผ่านแสงและการหักเหของแสง เพิ่มความคมชัด เช่นเดียวกับกล้องจุลทรรศน์แบบไบร์ทฟิลด์ ชิ้นงานทดสอบจะมีสีเข้มกว่าวัสดุโดยรอบ

ความแตกต่างระหว่างกำลังขยายของเลนส์มือและกล้องจุลทรรศน์นั้นมาจากจำนวนเลนส์ ด้วยแว่นขยายหรือเลนส์มือถือ กำลังขยายจะจำกัดอยู่ที่เลนส์เดี่ยว เนื่องจากเลนส์มีความยาวโฟกัสหนึ่งทางจากเลนส์ถึงจุดโฟกัส กำลังขยายจึงคงที่ ในปี 1673 Antony van Leeuwenhoek ได้แนะนำให้โลกรู้จัก "สัตว์" ตัวเล็ก ๆ ของเขาโดยใช้กล้องจุลทรรศน์ธรรมดาหรือเลนส์มือที่มีกำลังขยาย 300 เท่า (300x) ขนาดจริง แม้ว่า Leeuwenhoek จะใช้เลนส์เว้าสองส่วนซึ่งให้ความละเอียดที่ดีกว่า (ความผิดเพี้ยนน้อยกว่า) ของภาพ แต่แว่นขยายส่วนใหญ่ใช้เลนส์นูน

การหากำลังขยายในกล้องจุลทรรศน์แบบผสมนั้นจำเป็นต้องทราบกำลังขยายของเลนส์แต่ละตัวที่ภาพผ่าน โชคดีที่เลนส์มักถูกทำเครื่องหมายไว้ กล้องจุลทรรศน์ในห้องเรียนทั่วไปมีเลนส์ใกล้ตาที่ขยายวัตถุให้ดูใหญ่กว่าขนาดจริงของวัตถุ 10 เท่า (10 เท่า) เลนส์ใกล้วัตถุบนกล้องจุลทรรศน์แบบผสมจะติดอยู่กับชิ้นจมูกที่หมุนได้ เพื่อให้ผู้ชมสามารถเปลี่ยนระดับกำลังขยายได้โดยการหมุนชิ้นจมูกเป็นเลนส์อื่น

ในการหากำลังขยายรวม ให้คูณกำลังขยายของเลนส์เข้าด้วยกัน หากดูวัตถุผ่านวัตถุที่มีกำลังต่ำที่สุด ภาพจะถูกขยาย 4 เท่าด้วยเลนส์ใกล้วัตถุ และขยาย 10 เท่าด้วยเลนส์ใกล้ตา กำลังขยายทั้งหมดจะเป็นดังนี้:

ดังนั้นรูปภาพจะปรากฏใหญ่กว่าขนาดจริง 40 เท่า (40x)

คอมพิวเตอร์และการถ่ายภาพดิจิทัลได้ขยายความสามารถของนักวิทยาศาสตร์ในการมองโลกด้วยกล้องจุลทรรศน์อย่างมาก

กล้องจุลทรรศน์แบบคอนโฟคอลในทางเทคนิคสามารถเรียกได้ว่าเป็นกล้องจุลทรรศน์แบบผสมเพราะมีเลนส์มากกว่าหนึ่งตัว เลนส์และกระจกสะท้อนแสงเลเซอร์เพื่อสร้างภาพชั้นเรืองแสงของชิ้นงานทดสอบ ภาพเหล่านี้ลอดผ่านรูเข็มที่ถูกจับด้วยระบบดิจิทัล รูปภาพเหล่านี้สามารถจัดเก็บและจัดการเพื่อการวิเคราะห์ได้

กล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนแบบส่องกราด (SEM) ใช้การส่องสว่างของอิเล็กตรอนเพื่อสแกนวัตถุที่เคลือบทอง การสแกนเหล่านี้สร้างภาพสามมิติแบบขาวดำจากภายนอกของวัตถุ SEM ใช้เลนส์ไฟฟ้าสถิตหนึ่งตัวและเลนส์แม่เหล็กไฟฟ้าหลายตัว

กล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนแบบส่องผ่าน (TEM) ยังใช้การส่องสว่างของอิเล็กตรอนด้วยเลนส์ไฟฟ้าสถิตหนึ่งตัวและเลนส์แม่เหล็กไฟฟ้าหลายตัวเพื่อสร้างการสแกนชิ้นบาง ๆ ผ่านวัตถุ ภาพขาวดำที่ปรากฏออกมาเป็นภาพสองมิติ

เลนส์ถือกำเนิดบันทึกการใช้งานครั้งแรกในช่วงปลายศตวรรษที่ 13 ความอยากรู้อยากเห็นของมนุษย์เกือบจะเรียกร้องให้ผู้คนสังเกตเห็นความสามารถของเลนส์ในการตรวจสอบวัตถุขนาดเล็กมาก Al-Hazen นักวิชาการชาวอาหรับในศตวรรษที่ 10 ตั้งสมมติฐานว่าแสงเดินทางเป็นเส้นตรงและการมองเห็นนั้นขึ้นอยู่กับแสงที่สะท้อนจากวัตถุและเข้าสู่ดวงตาของผู้ชม Al-Hazen ศึกษาแสงและสีโดยใช้ทรงกลมของน้ำ

อย่างไรก็ตาม ภาพแรกของเลนส์ในแว่น (แว่นตา) มีอายุราวๆ 1350 การประดิษฐ์กล้องจุลทรรศน์แบบผสมครั้งแรกนั้นให้เครดิตกับ Zacharias Janssen และ Hans พ่อของเขาในปี 1590 ในช่วงปลายปี ค.ศ. 1609 กาลิเลโอได้พลิกกล้องจุลทรรศน์แบบผสมกลับหัวเพื่อเริ่มการสังเกตการณ์ท้องฟ้าเหนือเขา ซึ่งทำให้การรับรู้ของมนุษย์เกี่ยวกับจักรวาลเปลี่ยนแปลงไปอย่างถาวร Robert Hooke ใช้กล้องจุลทรรศน์แสงแบบผสมที่สร้างขึ้นเองเพื่อสำรวจโลกด้วยกล้องจุลทรรศน์ชื่อ รูปแบบที่เขาเห็นใน "เซลล์" ชิ้นไม้ก๊อกและเผยแพร่ข้อสังเกตมากมายของเขาใน "Micrographia" (1665). การศึกษาโดย Hooke และ Leeuwenhoek ในที่สุดก็นำไปสู่ทฤษฎีเชื้อโรคและยาแผนปัจจุบัน