顯微鏡是如何發展來的?背後的故事你知道多少?

2020-12-04 知識就是力量

本文來自:百度知道日報

學過生物的小夥伴都知道顯微鏡。顯微鏡把人類帶入了大自然中另一個奇妙的世界。它是窺視微觀世界奧秘的眼睛,是開啟微觀世界大門的金鑰匙。下面我們就一起來了解一下顯微鏡的發展歷程吧!

複式顯微鏡的出現

1595年的一天,荷蘭一位名叫詹森(H.Janssen)的少年,無意中把兩片大小不同的凸透鏡重疊在一起。當他把兩個鏡片移動至適當的距離時,發現很小的東西一下子被放大了好多倍。他把這個奇異的現象告訴了父親,父子兩人隨即動起手來,做出了第一個複式顯微鏡。複式顯微鏡的出現是一項裡程碑式的成就,我們今天所使用的光學生物顯微鏡就是由其發展而來的。

胡克製造的顯微鏡

英國物理學家胡克(Robert Hooke,1635~1703)的研究工作使顯微術變得流行。1665年,胡克自己設計製造了一架由上下兩塊透鏡組成的複式顯微鏡,觀察了櫟樹皮的薄片,第一次描述了植物細胞的構造,並為這些蜂巢狀的小室起名為「cellar」。細胞的英文「cell」即為他所定名,一直沿用至今。

其實,他所觀察到的只是纖維質的細胞壁,並非完整的活細胞,但這一發現開創了顯微鏡以後的發展方向。同年,他發表了《微觀畫集》一書,展示了他在顯微鏡底下看見的昆蟲器官的精細圖案。此外,他還對顯微觀察進行了最早的論述,並詳盡無遺地說明了有效使用顯微鏡的方法。

顯微鏡應用於生物醫學領域

最早把顯微鏡應用於生物醫學領域的是義大利人馬爾比基(Marcello Malpighi,1628~1694),他早期從事的工作是用顯微鏡研究青蛙的肺。馬爾比基還用顯微鏡研究了蠶,用顯微鏡發展了法布裡修斯和哈維所開創的胚胎學研究,對小雞在雞蛋中的發育過程做了仔細的觀察。

列文虎克做出重大貢獻

荷蘭的業餘科學家列文虎克( Avon Leeuwenhoek,1632~1723)為顯微鏡的發展和生物學的進步做出了重要貢獻。1665年列文虎克製成了一塊直徑只有0.3釐米的小透鏡,把這塊小透鏡鑲在架上,又在透鏡下邊裝了一塊銅板,上面鑽了一個小孔,使光線從這裡射進而反射出所觀察的東西,就這樣列文虎克的第一臺顯微鏡研製成功了。幾年後,他終於制出了能把物體放大300倍的顯微鏡。

18世紀顯微鏡的發展

伴隨著歷代科學家的艱辛探索,到18世紀顯微鏡已有許多改進,放大率、解析度及其他性能得到大幅的提升,應用也變得較為普遍,開始作為商品進行生產。到了19世紀,顯微鏡觀察微細結構的能力大為提高。1872~1873年,德國物理學家和數學家阿貝(Ernst Abbe,1840~1905)提出了光學顯微鏡的完善理論,從此,鏡頭的製作可按預先的科學計算進行。

同時德國化學家肖特(Friedrich Otto Schott,1851~1935)成功地研製出供製作透鏡的優質光學玻璃。他們和德國顯微鏡製作者卡爾·蔡司(CarlZeiss,1816~1888)合作,建立了蔡司光學儀器廠,於1886年生產出具復消色差油鏡的現代光學顯微鏡,達到了光學顯微鏡的分辨限度。這些都促進了顯微鏡製造和顯微觀察技術的迅速發展。

19世紀後期至20世紀顯微鏡的發展

從19世紀後期至20世紀,顯微鏡的發展已不拘泥於光學領域,各種原理各異、功能優越的顯微鏡被發明出來,如:偏光顯微鏡、暗視場顯微鏡、相差顯微鏡、幹涉差顯微鏡、螢光顯微鏡、電子顯微鏡以及共焦雷射掃描顯微鏡(CLSM)和掃描隧道電子顯微鏡(STM)。由此導致的新技術革命也如火如荼地展開,人類已經開始在微觀世界大顯身手,探尋更加深層次的未解之謎,在認識自我、認識自然界本源的路上不斷前行。

撰文/付森

繪圖/御風者漫畫工作室

本文選自《知識就是力量》雜誌

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