Partea principală a microscopului este lentila optică. Arta șlefuirii lentilelor optice și primele încercări de a le folosi datează din cele mai vechi timpuri.
În secolele XVI-XVII. această artă a înregistrat o dezvoltare semnificativă, mai ales în Olanda și Italia. Cererea de ochelari a provocat, de asemenea, industria corespunzătoare. Ochelarii puteau să apară practic doar atunci când au învățat să șlefuie ochelarii cu o distanță focală mare (sfârșitul secolului al XIII-lea, probabil 1285-1289). Ele au fost probabil proiectate sub influența ideilor lui Roger Bacon (c. 1214-1294) de către florentinul Salvino d'Amarto degli Armati sau compatriotul său Alessandro della Spina, deși nu există informații despre acest lucru sunt considerate suficient de sigure. Într-un fel sau altul, în prima jumătate a secolului al XIV-lea. ochelarii erau deja obișnuiți și utilizați pe scară largă în Europa.
Dar a fost nevoie de încă două secole pentru ca ideea unui microscop, care existase probabil de pe vremea lui Bacon, să fie realizată, iar lentilele optice au început să fie folosite ca dispozitiv care a făcut posibilă vedea „invizibilul”. Abia spre sfârșitul secolului al XVI-lea. Tehnica de realizare a lentilelor optice și practicarea utilizării acestora asigură condițiile pentru fabricarea unui microscop, și numai în secolul al XVII-lea. Lupele sunt folosite pentru a studia natura.
La cumpăna dintre secolele al XVI-lea și al XVII-lea. Aproape simultan, au fost inventate două instrumente care au oferit servicii neprețuite în știință: telescopul și microscopul. Istoria invenției microscopului nu este încă bine înțeleasă și este adesea înlocuită cu informații neverificate.
Până de curând, majoritatea istoricilor considerau că inventatorii microscopului erau maeștrii optici olandezi Hans și Zacharias Janssen, care erau angajați în fabricarea ochelarilor în Middelburg. Cu toate acestea, S. L. Sobol (1941-1943, 1949), pe baza unei analize critice a documentației istorice existente, contestă această poziție. Potrivit S. L. Sobol, inventarea microscopului a fost precedată de inventarea telescopului. Primul prototip de microscop, crede Sobol, a fost proiectat de Galileo în 1609-1610. prin alungirea telescopului (inventat de el ceva mai devreme) si marirea distantei dintre ocularul concav si lentila convexa. Se pare că Galileo a observat că acest lucru a făcut ca telescopul să mărească obiectele mici din apropiere. În eforturile suplimentare de a obține lentile cu distanță focală mai scurtă, Galileo a îmbunătățit designul original al microscopului prin reducerea lungimii tubului.
Cu toate acestea, proiectarea ulterioară a microscopului a luat o cale diferită, bazată pe instrumentul optic propus de Kepler, unde s-a folosit un ocular și un obiectiv sub formă de lentile convexe simple, care au dat o imagine inversă (inversată). Ideea unui astfel de instrument a fost prezentată de Kepler în 1611 și în 1613-1617. Aceasta a fost prima dată când a fost construit un astfel de telescop.
Prin urmare, consideră S. L. Sobol, invenția microscopului ar trebui atribuită anilor 1617-1619. În orice caz, unul dintre primele microscoape despre care s-au păstrat informații datează din 1619 - microscopul Drebbel. Cornelius Drebbel (1572-1634), țăran prin naștere, și-a câștigat faima prin experimente în care cunoștințele extraordinare ale fizicii erau amestecate cu magie, iar știința cu șarlamătul. După ce a trăit o viață bogată în aventuri, Drebbel a devenit astrolog la curtea regelui englez James I. Drebbel a fost implicat în proiectarea unui număr de instrumente fizice, inclusiv microscoape. Microscoapele realizate de Drebbel, al căror inventator pretindea el, s-au răspândit în toată Europa, pătrunzând din Anglia până în Franța și Italia. Este prezentată o reconstrucție a microscopului lui Drebbel, efectuată la direcția lui S. L. Sobol pe baza unei descrieri datând din 1619. Tubul acestui microscop are aproximativ o jumătate de metru lungime, cu un diametru de aproximativ 5 cm; era din cupru aurit si era sustinuta de trei delfini de arama pe un suport rotund din abanos. Pe stand, scrie un contemporan, „au fost amplasate diverse lucruri, pe care le-am văzut de sus într-o formă aproape incredibil de mărită”.
În primele patru decenii, designul microscopului a progresat lent, dar în locul unor lentile de genul lentile de ochelari Se folosesc treptat lentile cu distanță focală mai scurtă. Kircher (Atanasius Kircher, 1601-1680), naturalist german, a publicat la Roma un eseu intitulat „Marea artă a luminii și a umbrei” (Ars magna lucis et umbrae), unde a dat o listă cu microscoapele care existau la acea vreme ( S. L. Sobol, 1949).
La începutul secolului al XVII-lea, microscopul era tratat în primul rând ca o jucărie curioasă, cu ajutorul căreia, pentru distracție, poți examina mici insecte și diverse obiecte mici în general, dar pe care puțini oameni le considerau un instrument științific serios. „Microscoapele” de atunci erau un tub cu două pahare la capete; erau numite „sticlă de purici” sau „sticlă de țânțari” (vitrium pulicarium), ceea ce reflecta atitudinea frivolă față de instrumentul care era caracteristic acestei perioade, care servea de obicei la uimirea observatorilor cu dimensiunea imaginii. Hevelius (Jan Heveliusz, 1611-1687), un remarcabil astronom polonez, în „Selenografia”, publicată la Gdansk, descrie un astfel de „microscop” astfel: „Microscopul, care se numește de obicei sticlă de țânțari, arată corpuri mici și abia dacă animale vizibile de dimensiunea unei cămile sau a unui elefant, astfel încât provoacă o mare surpriză și amuzament. Este format din două pahare și un tub, de aproximativ un inch lungime, în fața cărora este plasat obiectul. Un pahar, situat în apropierea ochiului, este convex, măcinat dintr-un segment de minge mică, de cel mult doi inci în diametru; cealaltă sticlă, aflată la bază, unde se află obiectele în cauză, este o sticlă simplă plată, al cărei scop este transmiterea luminii.” Astfel, „microscoapele” care erau folosite pentru distracție erau cel mai adesea simple lupe sau, așa cum au fost numite mai târziu, „microscoape simple”. Dar, alături de aceasta, Hevelius descrie și un „microscop complex” de două lentile convexe precum un microscop Drebbel, în legătură cu care notează că „cu această metodă, cele mai mici obiecte viitoare care elud ochiul vor apărea mai clare și mai distincte decât în primul microscop.” (adică în „sticlă de purici”).
Utilizarea microscopului în scopuri științifice a fost inițiată pentru prima dată de Federico Cesi (1585-1630) în Academia Romană dei Lincei (Galileo a fost unul dintre membrii acesteia). Aparent, naturalistul italian Stelluti (Francesco Stelluti, 1577-1646) a fost unul dintre primii care a folosit un microscop pentru a studia un obiect biologic - o albină.
Primele microscoape nu aveau dispozitive de iluminare sau dispozitive pentru schimbarea focalizării. Obiectele au fost văzute în ele la lumina zilei în lumină incidentă. Desigur, aceste microscoape au produs imagini foarte slabe și distorsionate.
Prima îmbunătățire a microscopului și promovarea acestui dispozitiv ca instrument științific sunt asociate cu numele remarcabilului fizician englez Robert Hooke (1635-1703), care a descoperit pentru prima dată „celulele” din plante folosind microscopul său. Astfel, apariția conceptului de celulă aproape coincide cu perioada apariției microscopului și a nașterii microscopiei.
Hooke era familiarizat cu microscopul adus de Drebbel în Anglia în 1619. Fiind un inventator prin mentalitate, Hooke a devenit interesat de noul dispozitiv și și-a propus să reconstruiască microscopul lui Drebbel. Hooke a reușit să creeze un instrument care avea o serie de avantaje față de microscoapele existente. În Micrographia (1665) Hooke a dat descriere detaliatași o imagine a microscopului tău. Tubul avea aproximativ 8 cm diametru și aproximativ 18 cm lungime și era echipat cu dispozitive pentru modificarea ușoară a distanței lentilei față de obiect și modificarea înclinării tubului. O schimbare semnificativă în partea optică a microscopului a fost introducerea unei a treia lentile biconvexe plasate între ocular și obiectiv; Prin reducerea imaginii, acest obiectiv a făcut-o mai clară și a mărit câmpul vizual. Obiectul a fost așezat pe un disc rotund mic sau a fost înșirat pe un ac situat pe partea laterală a discului. La microscop a fost atașat un aparat de iluminat, care a constat dintr-o sursă de lumină, o minge de sticlă umplută cu apă și o lentilă biconvexă care concentra lumina pe obiect. Astfel, în microscopul lui Hooke, obiectul a fost văzut în lumină incidentă. Folosind acest microscop, Hooke a făcut observații uimitor de subtile, a căror descriere în Micrographia este însoțită de ilustrații frumoase care arată subtilitatea observațiilor acestui prim microscopist.
Concomitent cu Hooke, Eustachius Divini (1667) a lucrat la Roma pentru a îmbunătăți microscopul, realizând o îmbunătățire semnificativă prin introducerea unui ocular compus din două lentile plano-convexe, ale căror suprafețe convexe erau îndreptate una spre cealaltă. Acest lucru a creat un câmp vizual plat și o mărire mai uniformă a diferitelor părți ale obiectului vizualizat. Lentilele Diviney au fost mărite de la 41 la 143 de ori. Câțiva alți meșteri din Italia au fost implicați în proiectarea microscoapelor și au contribuit la răspândirea noului dispozitiv.
În 1672, opticianul german Sturm a introdus o nouă îmbunătățire microscopului: în loc de un obiectiv cu o lentilă, a realizat obiective din două lentile: una plan-convexă și una biconvexă sau din două lentile biconvexe cu curburi diferite ("dublete"). . Astfel, sunt introduse în practică microscoape cu o combinație de mai multe lentile în ocular și obiectiv. Inginerul vienez Grindel von Ach a proiectat un microscop cu 6 lentile în 1685. Aspectul general al acestui microscop este foarte asemănător cu descrierea microscopului Drebbel.
O nouă schimbare în designul microscopului a fost introdusă (în jurul anului 1665) de către italianul Camiaani (Giuseppe Campani), al cărui microscop avea o gaură în scenă și cleme pentru plăci de sticlă sau mica cu obiecte. Microscopul său era format din două lentile. Tortona (Carl Anton Tortona) a folosit același design pentru microscopul său cu trei lentile (circa 1685). Microscopul lui Tortona era alcătuit dintr-un tub, în capătul superior căruia a fost introdus un ocular, apoi a fost amplasată o lentilă de colectare, iar în partea de jos a fost fixată o lentilă. Toate lentilele au fost linte biconvexe. Pe tub a fost înșurubat un inel, legat de un suport de obiect format din două pahare, între care a fost așezat un obiect, văzut în lumină transmisă.
Este reprezentat modelul microscopului Bonannus - unul dintre cele mai complexe modele de la sfârșitul secolului al XVII-lea. Baza este preluată de la microscopul lui Tortona, completat cu o serie de dispozitive. Microscopul Bonanus este conceput astfel încât, fixând ferm poziția instrumentului, să elibereze mâinile observatorului (microscoapele Tortona, ca și primele microscoape Bonanus, trebuiau ținute în mâini) și să concentreze la maximum lumina asupra obiectului. Microscopul constă dintr-un tub (AB) care poartă lentile. Șurubul Z prinde alimentarea verticală a tubului montat în suportul U. Dispozitivul RTG, o parte din care este prezentată separat, vă permite să mutați tubul înainte și înapoi, adică să schimbați distanța focală. Aceasta este prima încercare la un dispozitiv mecanic pentru setarea focalizării în timp ce fixează obiectul nemișcat. Obiectul este plasat într-un suport special pentru CD, prins între două pahare încastrate în plăci de lemn I. Obiectul este iluminat de lampa Q, a cărei lumină este concentrată de condensatorul O; condensatorul se poate deplasa de-a lungul unui plan orizontal si vertical. Microscopul Bonanus conține deja rudimentele principalelor părți mecanice și dispozitive ale unui microscop ulterior: un tub mecanic de alimentare, un iluminator și o scenă. Obiectul a fost privit în lumină transmisă; Bonanus a introdus din nou iluminatul artificial în acest scop.
Părțile optice ale microscopului său constau din trei sau patru lentile, oferind o mărire de 200-300 de ori.
În ciuda tuturor acestor inovații, microscopul a rămas un instrument foarte imperfect, deoarece la utilizarea sistemelor de lentile combinate, aberațiile sferice și cromatice au fost simțite puternic, distorsionând grav imaginile la orice mărire mare. În aceasta trebuie să căutăm motivul pentru care unii cercetători remarcabili din secolele al XVII-lea și al XVIII-lea. nu a fost folosit microscop compus.
Swammerdam, un zootom remarcabil din secolul al XVII-lea, renumit pentru arta de a diseca obiecte mici, în special insecte, folosea doar o simplă lupă. A proiectat un dispozitiv în care era posibilă schimbarea rapidă a lupelor de diferite măriri, iar cu ajutorul acestui dispozitiv a trecut constant de la lentile slabe la cele puternice, fără a apela la combinarea lor.
Leeuwenhoek, al doilea mare microscopist olandez, nu a folosit nici un microscop compus real. „Microscoapele” lui Leeuwenhoek erau de fapt lupe. Este descris unul dintre instrumentele similare ale lui Leeuwenhoek. Era format din două plăci de argint cu un orificiu în care era introdusă o lentilă; Un suport de obiect este plasat în spate. Observatorul a luat „microscopul” cu un mâner special și a examinat obiectele în lumină transmisă. Leeuwenhoek a trebuit să facă diferiți suporturi pentru diferite obiecte și a făcut noi unelte în acest scop. Potrivit propriei sale declarații, Leeuwenhoek deținea 200 de „microscoape” care asigurau o mărire de la 40 la 270 de ori. Doar priceperea excepțională în șlefuirea sticlei i-a permis lui Leeuwenhoek să producă lentile cu o mărire atât de uimitoare (la urma urmei, o mărire de 270 de ori a fost obținută cu o singură lentilă), iar vigilența observatorului i-a permis lui Leeuwenhoek să facă descoperiri uimitoare.
Acestea sunt instrumentele cu care au lucrat microscopiştii secolului al XVII-lea şi au făcut descoperiri remarcabile. Este uimitor cum, cu instrumente atât de primitive, a fost posibil să descriem detaliile uneori uimitor de precise pe care le găsim în munca lor. Evident, perseverența, perspectiva descoperirii unor fapte noi, necunoscute, au ajutat la depășirea dificultăților pe care microscopul le punea observatorului în perioada timpurie a apariției sale.
La cele spuse, trebuie adăugat că obiectele studiate au fost examinate fără nicio prelucrare, direct în aer, aşezate pe sticlă (uneori între două pahare) sau prinse pe un ac. Diferența accentuată dintre indicile de refracție a aerului și obiectul a creat dificultăți suplimentare pentru studiu. În cele din urmă, în ciuda abilităților excepționale în șlefuirea lentilelor, ochelarii de atunci produceau aberații cromatice ascuțite, mai ales sensibile la microscoapele complexe, unde deficiențele unui sistem de sticlă erau amplificate de un al doilea sistem - ocularul.
Cu greu niciunul dintre microscopiştii moderni cu experienţă, răsfăţaţi de cele mai recente microscoape acromatice, a putut, cu ajutorul instrumentelor folosite în secolul al XVII-lea, să examineze ceea ce au văzut microscopiştii remarcabili ai vremii. Microscopul școlar modern simplu este o capodopera cu care aceste microscoape antice nu pot fi comparate. Și totuși, cu ajutorul lor, s-au descoperit fapte remarcabile. Una dintre ele a fost descoperirea din secolul al XVII-lea. structura celulară a plantelor.
Dacă găsiți o eroare, evidențiați o bucată de text și faceți clic Ctrl+Enter.
În secolul 21, dezvoltarea biologiei progresează cu un pas. Astăzi, această profesie a câștigat popularitate mulți părinți caută să-și trimită tinerii oameni de știință pe această cale. Într-adevăr, știrile despre descoperiri vin aproape zilnic din toate colțurile globului. Omenirea se maturizează intelectual. Cei care au inventat microscop- adevarate genii si profesionisti, au permis civilizatiei sa se dezvolte nu numai in medicina si in domeniul cunoasterii despre evolutie, ci si in toate celelalte domenii stiintifice si industriale. Datorită acestora, formele de viață sunt studiate în mod activ atât la nivel celular, cât și la nivel molecular, în plus, s-au obținut rezultate colosale în metalurgie, geologie și inginerie mecanică. Numele lor merită respectul generațiilor întregi cărora li s-a oferit fericirea de a se bucura de beneficii moderne.
Cine a inventat microscopul- poate de aici tinerii biologi, copiii deștepți și intelectualii pur și simplu curioși ar trebui să își înceapă călătoria uimitoare în microlume, care este plină de multe secrete și mistere, surprinzătoare și încântătoare indiferent de vârsta observatorului. Această invenție utilă a fost rodul multor ani de muncă minuțioasă a mai multor inventatori, o lovitură genială asupra unei ținte pe care alții pur și simplu nu o vedeau. Să ne amintim de ele și să luăm în considerare contribuția neprețuită a fiecăruia.
Fiind parțial de astronomie, Galileo Galilei a proiectat și construit un telescop, al cărui design optic a fost în curând folosit în primele microscoape compuse. Dispozitivul modificat a fost numit „ochiul mic” sau „Occhiolino”. Se poate spune că el a inventat-o în 1609, fiind foarte departe de orice experiment biologic (cu excepția, poate, a observării insectelor, care era un hobby)? Cu ceva întindere, probabil că da. Și majoritatea enciclopediilor sunt unanime în opinia lor.
Peste 6 decenii mai târziu, Antonie van Leeuwenhoek a inventat un microscop îmbunătățit, capabil să vizualizeze celulele vegetale și chiar organisme unicelulare, cum ar fi euglena și ciliați. În centrul său, era un dispozitiv constând dintr-o lentilă de pământ montată pe o placă metalică. În ciuda simplității sale evidente, a fost cel mai puternic, producând o creștere de peste 270 de ori! Probele au fost iluminate folosind lumina naturală îndreptată spre ele deschide fereastra sau o lumânare aprinsă.
Începând cu anii 1870, după ce Ernst Abbe a dezvoltat teoria microscopiei, producătorii au primit tehnologie gata făcută, iar compania germană Carl Zeiss a început pentru prima dată producția de masă, asigurându-și conducerea și chiar monopolul pentru mulți ani de acum încolo.
secolele XIX și XX au fost marcate de crearea de microscoape specializate, de exemplu, polarizante, luminiscente și metalografice. Pe lângă metodele clasice de cercetare (câmp deschis și întunecat), contrastul de fază a devenit utilizat pe scară largă. În condiții moderne, imaginea este înregistrată digital - sunt realizate fotografii și videoclipuri. Acest lucru s-a dovedit a fi posibil după apariția ocularului video, care vă permite să afișați o imagine pe ecranul computerului on-line.
Din secolul al V-lea î.Hr e. filozofii greci antici au început în teoriile lor să privească adevărata metodă de propagare a luminii. Pitagora cu o perspectivă uimitoare, el a crezut că obiectele devin vizibile datorită particulelor mici pe care le „împușcă” care cad în ochiul uman (ideea lui a fost mai târziu reînviată de două ori în secolele al XVII-lea și al XX-lea).
Optica este o știință care a fost deja asociată cu nevoile practice în cele mai vechi timpuri. Geometrii greci, după ce au început să studieze fenomenele optice, inclusiv optica atmosferică, au descoperit dreptateitatea aparentă a propagării luminii: umbrele proiectate de obiecte serveau drept indiciu. Atunci doctrina luminii a fost inclusă în sistemul geometriei liniare; au fost dezvoltate metode geometrice pentru a genera imagini atât dintr-o oglindă plată, cât și dintr-o oglindă curbată - studii pe care le-au numit catoptrică(știința reflectării razelor de pe suprafețele oglinzilor). Tehnica de urmărire a razelor pentru găsirea unei imagini, studiată în mod serios pentru prima dată pe vremea lui Pitagora, este utilizată pe scară largă în calculele optice astăzi.
În 444 î.Hr. filozof grec Empedocle a prezentat o teorie alternativă la Pitagora, conform căreia obiectele devin vizibile prin folosirea unui tentacul evaziv care se extinde din ochi și prinde obiectul vizibil. Această idee că a existat un fel de radiație care iese din ochi a devenit cunoscută sub numele de „teoria fasciculului ocular”. A devenit larg răspândit în antichitate și a fost discutat timp de secole, dar s-a întâlnit cu o opoziție puternică în 350 î.Hr. din afară Aristotel. Acesta din urmă considera lumina ca fiind o manifestare a unui anumit mediu rarefiat numit pelucideși umple tot spațiul. În opinia sa, prin acest mediu se transmite un anumit tip de influență de la obiect la ochi. Această idee este cu siguranță în concordanță cu cea exprimată în secolul al XIX-lea. ideea propagării luminii ca vibrații ale unui eter rarefiat.
Autorul primelor lucrări grecești de optică care au ajuns până la noi a fost Euclid. „Optica”, un tratat de teoria perspectivei, a ajuns la noi. El se referă la legea reflecției ca la ceva deja cunoscut: spune că această lege este dovedită în Catoptrics. Catoptrics a lui Euclid nu a supraviețuit. Probabil, deja în antichitate această lucrare a fost împinsă în fundal de mai voluminoasa „Catoptrica” Arhimede(acum și pierdut), care conține o prezentare strictă a tuturor realizărilor opticii geometrice grecești. Arhimede însuși nu a fost doar un teoretician optică, ci și un maestru al observațiilor optice, așa cum o demonstrează metoda pe care a descris-o pentru determinarea diametrului aparent al Soarelui.
Prin secolul al II-lea î.Hr. teoria construirii imaginilor cu oglinzi curbate a avansat suficient, justificând legenda conform căreia Arhimede a incendiat flotele romane de lângă Siracuza, concentrând lumina soarelui cu oglinzi concave „incendiare”. În plus, grecii antici erau conștienți și de efectul incendiar al lentilelor convergente, descrise pentru prima dată în secolul al V-lea. î.Hr. în comedia lui Aristofan „Norii”. Romanii scriu despre efectul incendiar al bilelor de sticla si cristal PliniuȘi Seneca.
În antichitatea târzie s-au efectuat cercetări optice Herodot al AlexandrieiȘi Ptolemeu.
Tratat Gerona„Catoptrics” conține o serie de puncte noi în comparație cu lucrările cu același nume ale lui Euclid și Arhimede. În acest tratat, Heron fundamentează rectitudinea razelor de lumină cu o viteză de propagare infinit de mare și oferă o dovadă a legii reflexiei, bazată pe presupunerea că calea parcursă de lumină trebuie să fie cea mai scurtă dintre toate posibile.
Într-un alt tratat - „Despre dioptrie” - Heron descrie un instrument universal de vedere - dioptrie(cum a numit-o autorul), combinând funcțiile teodolitului și sextantului create mult mai târziu.
De pe vremea lui Heron, toți oamenii de știință au început să împartă optica în catoptrice, adică știința reflexiei și dioptrie, adică știința schimbării direcției razelor de lumină atunci când intră în medii transparente, cum ar fi apa sau sticla, sau, așa cum spunem acum, refracția. Legile refracției au fost studiate de Euclid și Aristotel, dar au fost studiate cel mai amănunțit de când Cleomede(50 î.Hr.).
Astfel, efectele optice de bază descoperite în antichitate au determinat dezvoltarea atât a opticii fundamentale, cât și a aplicației și au stat la baza cercetărilor optice cantitative în Evul Mediu. Ignoranța structurii ochiului și a mecanismului vederii nu a permis oamenilor de știință lumea antica deschide posibilitatea de a construi imagini reale și, ca urmare, nu a fost creat de ei un singur dispozitiv optic (dioptria lui Heron nu a fost niciodată găsită aplicație practică).
După perioada străveche de dezvoltare a științei fenomenelor luminoase de aproape 900 de ani, cercetarea optică a adus puține noutăți. Reînvierea cunoștințelor antice și dezvoltarea ulterioară a științei au început în lumea arabă.
Arabii au numit optica „ilm al-manazir” - știința instrumentelor vizuale.
La acea vreme „Optică” Alhazena a fost primul studiu serios, care a rămas cel mai bun ghid până în secolul al XVII-lea, în ciuda completărilor și modificărilor aduse acestuia de cercetătorii de mai târziu. În tratatul său, el nu numai că stabilește posibilitatea obținerii de imagini reale folosind oglinzi și medii transparente de refracție, dar și infirmă teoria fasciculelor oculare și explică unele iluzii optice. El a studiat, de asemenea, „sfere transparente” din cristal de stâncă și sticlă, precum și segmentele lor sferice. Tratatul lui Alhazen a fost tradus în latină abia în 1572.
Cea mai mare lucrare despre optică scrisă în Evul Mediu a fost „Cartea opticii”. Ibn al-Hasayma. Pe baza studiului anatomiei ochiului, omul de știință examinează mecanismul vederii. În continuare, se discută percepția vizuală și iluziile optice și se studiază în detaliu reflexia luminii din oglinzi plate, sferice, cilindrice și conice și refracția luminii. Cercetarea optică a lui Ibn al-Hasaym s-a bazat exclusiv pe precizie ridicata experiment și utilizarea pe scară largă a demonstrațiilor matematice. Pe lângă „Cartea opticii”, Ibn al-Hasaym a scris o serie de tratate de optică, în special, „Cartea sferei incendiare”, care stă la baza teoriei lentilelor, două tratate despre oglinzi incendiare - cele menționate mai sus. tratat despre oglinzi parabolice și tratat despre oglinzi sferice și „Cartea formei eclipselor”, care conține teoria camerei obscure. „Cartea opticii” a lui Ibn al-Hasaym a fost revizuită în secolul al XIII-lea și a fost tradusă în latină sub titlul Opticae thesaurus („Comoara opticii”) și a constituit baza cercetării optice de către oamenii de știință din secolele XIII-XIV. Vitello, Peckam și Roger Bacon, și prin ei Kepler, a cărui „Astronomie optică” este subtitrat „Adăugare la Vitello”.
Indiferent de Ibn al-Hasaym, camera obscura a fost luată în considerare al-Biruniîn „Umbre”, unde au fost descrise pentru prima dată și fenomenele de difracție și interferență a luminii.
Crearea lentilei, tot în această perioadă, este prima încercare vreodată de a extinde capacitățile aparatul senzorial persoană. Dacă arabii ar fi creat optica și nimic altceva, atunci în acest caz ar fi adus o contribuție majoră la știință.
În Europa, după prăbușirea Imperiului Roman, până în secolele X - XI, viața culturală și științifică a cunoscut o perioadă de calm. În domeniul opticii, singura realizare importantă în această perioadă a fost invenția din secolul al XIII-lea. ochelari (au fost inventati primii ochelari Salvinio deli Arleatiîn Italia în 1285), moment în care au apărut în sfârșit primele cercetări serioase în optică.
Cele mai cunoscute lucrări din acest domeniu Roger Bacon, care a acordat multă atenție refracției și reflexiei în lentile și oglinzi. A investigat poziția focarului incendiar al unui reflector sferic și parabolic, a demonstrat matematic prezența unui aberatii la o oglindă sferică concavă, a ajuns la concluzia „... că corpurile transparente pot fi procesate în așa fel încât obiectele îndepărtate să pară mai aproape”.
Cartea scrisă în 1271 a avut o mare influență asupra cercetării optice medievale. tratat de optică în zece volume de către un fizician polonez Vitello, care descrie numeroase experimente și observații ale fenomenelor optice naturale și dezvoltă probleme importante de perspectivă pentru artiști. Fiind o compilație în mare măsură de succes a lucrărilor lui Euclid, Ptolemeu și Alhazen, tratatul a devenit timp de mulți ani baza cursurilor universitare de optică, relativ vag legate de problemele optice aplicate. Această separare a științei pure de practică explică faptul că cea mai mare invenție optică - ochelari- au fost descoperite în secolul al XIII-lea nu de oamenii de știință din universități, ci de maeștri italieni de șlefuire și lustruire empiric. Mai mult, este cunoscut recenzii negative oamenii de știință în optică din acea vreme despre purtarea ochelarilor: „Scopul principal al vederii este de a cunoaște adevărul, lentilele ochelarilor fac posibil să se vadă obiecte mai mari sau mai mici decât sunt în realitate, ... uneori inversate, deformate și eronate, prin urmare, acestea nu permiteți capacitatea de a vedea realitatea. Prin urmare, dacă nu doriți să fiți induși în eroare, nu folosiți lentile.” Cu toate acestea, a fost imposibil să se oprească dezvoltarea meșteșugului de ochelari și, începând de la sfârșitul secolului al XV-lea, a avut loc o schimbare bruscă a opticii în domeniul practic, în mare parte datorită lucrărilor lui Leonardo da Vinci.
Vorbind despre opera lui Leonardo, nu se poate separa activitățile sale de om de știință și inginer de activitatea sa artistică. El însuși nu a făcut o asemenea împărțire. Ideea unirii științei și practicii, care pătrunde în întreaga opera enciclopedică a lui Leonardo, s-a manifestat și în cercetările sale optice. În „Codexul Atlanticului” și în alte manuscrise, problemele construcției cursului razelor în ochi au fost puse și rezolvate și au fost luate în considerare întrebări. cazare Și adaptare ochi, se oferă o explicație științifică a acțiunii lentilelor, oglinzilor și ochelarilor, se ridică întrebări aberatii si desene caustic suprafețe, rezultatele primului fotometric cercetări, sunt descrise tehnologii pentru fabricarea lentilelor și oglinzilor. Studiu viziune binoculara l-a determinat pe Leonardo da Vinci să-l creeze în jurul anului 1500. stereoscop , el a inventat o serie de dispozitive de iluminat, inclusiv sticlă pentru lampă, pe care visa să le creeze telescop din lentile de ochelari. În 1509 el a propus proiectarea unei mașini pentru șlefuirea oglinzilor concave și a descris în detaliu producția de suprafețe parabolice.
În Olanda (1590) optici ereditari ZaharyȘi Hans Jansens a montat două lentile convexe în interiorul unui tub (Fig. 1), adică creând de fapt primul microscop și punând bazele creării de microscoape complexe.
Lucrarea începută de Leonado da Vinci a fost continuată de compatriotul său Giovanni Battsta de la Porta, care a dedicat cercetării optice două lucrări: „Natural Magic” și „On Refraction”. S-a perfecționat camera obscura , adăugând o lentilă convergentă și a venit cu ideea lampa de proiectie . Curând, de la Porta încearcă să construiască calea razelor în lentile și chiar dezvoltă un sistem optic telescop , susținând că a putut să vadă obiecte mici la mare distanță, dar nu oferă nicio dovadă. El își apără prioritatea în inventarea telescopului într-o scrisoare către principele Federico Cesi, scrisă în august 1609, care este însoțită de desenul unui telescop după „schema Galileo”, însă, în cartea a noua „Despre refracție”. , la care se referă Porta, nu există informații care să confirme cuvintele sale, prin urmare problema priorității sale în inventarea telescopului este nedovedită. Primul telescop a apărut la începutul secolelor al XVI-lea și al XVII-lea în Olanda, după cum a fost raportat în 1608. maestru de spectacol Lippersheim.
Această știre a îndemnat Galileo Galilei un an mai târziu, la Padova, pentru a-și construi propriul telescop (Fig. 2.) și astfel să pună bazele astronomiei moderne.
În 1610, a publicat lucrarea „Mesagerul înstelat”, care a devenit cea mai populară carte științifică a timpului. În el și-a conturat concis și clar observațiile. Cartea a făcut o senzație uriașă. Trebuie spus că multe dintre descoperirile lui Galileo au primit recunoaștere în cercurile bisericești. (Papa Urban al VIII-lea era considerat prietenul său.). Cu toate acestea, dominicanii și iezuiții s-au dovedit a fi mai puternici decât patronajul papal. Conform denunțului lor, în 1633 Galileo a fost judecat de Inchiziție la Roma și aproape că a împărtășit soarta lui Bruno. Numai cu prețul renunțării la opiniile sale și-a salvat viața. Dar „Mesagerul înstelat” a servit ca un stimulent puternic pentru crearea diferitelor modele de telescoape și alte instrumente optice. Prin raționament logic, Galileo a ajuns la concluzia că este necesar să se combine convexȘi concav lentile pentru a obține efectul de mărire dorit. A fost primul care a înțeles că calitatea fabricării lentilelor pentru ochelari și telescoape ar trebui să fie complet diferită, a îmbunătățit tehnologia de fabricație a lentilelor, ceea ce i-a permis să creeze un instrument care mărește de 32 de ori, în timp ce toate telescoapele care existau înaintea lui. a oferit doar o mărire de 32 de ori.
Galileo a avut prioritate și în proiectarea microscopului, pe care l-a creat selectând distanța corespunzătoare dintre lentile, la care erau mărite obiectele nu îndepărtate, ci apropiate. Există o înregistrare a observărilor de insecte din 1614 și în 1624. trimite microscopul pe care l-a proiectat Federico Cesi cu o descriere a focalizării. Rețineți că a fost creat în a doua jumătate a secolului al XVII-lea. Microscoapele cu o singură lentilă ale lui Leeuwenhoek erau mult mai simple și de calitate inferioară.
După moartea lui Galileo, elevul său a primit funcția de matematician de curte al ducelui de Toscana. Evangelista Torricelli(1608-1647), care era sortit să descopere secretul controlului calității pentru prelucrarea lentilelor. După ce a învățat arta șlefuirii lentilelor de la marele său profesor, el caută cu insistență un răspuns la întrebarea: cum să verifice acuratețea fabricării lentilelor? Întrucât fenomenele de interferență și difracție nu erau încă cunoscute în prima jumătate a secolului al XVII-lea, rezultatul muncii râșnițelor depindea în întregime de întâmplare. În 1646 a realizat o lentilă cu diametrul de 83 mm, care încă aparține clasei opticii moderne de precizie. Scrisorile lui Torricelli, datate 1644, dovedesc că nu a fost un accident: „La urma urmei... invenția sticlei este în mâinile mele. ...Pentru câteva ultimele zile Numai eu am prelucrat șase pahare, dintre care două nu au fost mai prejos decât cele mai bune dintre miile de pahare făcute în treizeci de ani. Fontana” (lentilele opticianului napolitan erau cele mai avansate la acea vreme). Deși Torricelli nu și-a descoperit niciodată secretul și nici nu a publicat vreo lucrare despre optică, se crede că a observat inele de interferență care au apărut la șlefuirea unei lentile pe o suprafață de matriță și le-a folosit pentru a evalua calitatea suprafeței prelucrate. Pe lângă realizarea de lunete și telescoape, Torricelli a fost implicat în construcția de microscoape simple, constând dintr-o singură lentilă minusculă, pe care le-a obținut dintr-o picătură de sticlă (prin topirea unei baghete de sticlă peste flacăra unei lumânări). Aceste microscoape au fost apoi răspândite datorită virtuozității lor Anthony van Leeuwenhoek. Așa cum în mâinile lui Galileo telescopul a descoperit secretul stelelor, microscopul în mâinile cercetătorilor secolului al XVII-lea (cu excepția lui Leeuwenhoek acest Malpighi, Cârligși altele) au deschis ușa către lumea infinitului de mici. Insecte, părți ale plantelor, bacterii etc. - toate acestea au devenit subiect de cercetare, ceea ce a dus la apariția și înflorirea multor discipline biologice
Bazele opticii științifice moderne a lentilelor au fost puse de un remarcabil astronom german Johannes Kepler, născut în 1571 Atunci când calculăm cu precizie lentilele optime pentru orice scop, este esențial să cunoști legea corectă a refracției luminii în sticlă. Această lege nu era încă cunoscută și, desigur, nici Kepler nu o cunoștea. Și totuși a venit cu astfel de sisteme de lentile pentru telescoape care și astăzi Ocular keplerian își găsește aplicație în dispozitivele optice moderne. Pe lângă studiile intensive în astronomie, inventează un telescop format din două lentile pozitive (telescopul Kepler) cu un câmp vizual mare și o imagine reală inversată intermediară, în planul căreia poate fi amplasat dispozitivul de ochire. În 1604 el a scris Suplimentul la Vitellius, care descrie clar imaginea inversată de pe retină, completând cercetările lui Alhazen și Leonardo da Vinci în domeniul fiziologiei vederii. Aici el oferă o formulă care conectează distanța focală a lentilei cu pozițiile obiectului și imaginile acestuia pe axa optică și introduce o serie de termeni noi ( convergenţă Și divergența fasciculului , axa optică , focalizarea sistemului ). Cu toate acestea, principala sa lucrare despre optică a fost „Dioptrics”, scrisă în doar două luni în 1610. inspirat de descoperirile lui Galileo. În 1611, Kepler a dezvoltat un microscop cu lentile multiple
Astfel, la prima aniversare a 10-a a secolului al XVII-lea. Kepler a explicat științific o serie de fenomene optice (reflexie, refracție). El a introdus mai întâi conceptul de focalizare și a făcut o analiză profundă a mecanismului vederii.
1642 - anul morții și anul nașterii lui Galileo Newton. Până în acest an, imaginea veche a lumii a fost distrusă, locul ei a fost luat de pozițiile inițiale ale celei noi. Newton a dezvoltat conceptele fundamentale ale unei noi imagini a lumii, numită clasică. Descoperirile sale în optică nu sunt mai puțin semnificative. Deja la vârsta de 26 de ani devine succesorul profesorului său Barrow ca profesor la Catedra de Matematică. Primele sale prelegeri au vizat optică. În ele, el și-a conturat descoperirile și a conturat teoria corpusculară a luminii, conform căreia lumina este un flux de particule și nu unde, așa cum se pretindea. Huygensși Hooke.
În 1668 Newton cu propriile mele mâini a construit un telescop reflectorizant (Fig. 3.) - și l-a folosit pentru a observa sateliții lui Jupiter. El și-a propus, fără îndoială, să verifice dacă mișcarea acestor sateliți respectă legea gravitației universale. Când a fost ales la Societatea Regală în 1672, Newton a prezentat lucrări despre telescoape și teoria corpusculară a luminii. Pentru a revizui lucrările despre optică, a fost numită o comisie de trei persoane, inclusiv Hooke, care a contrastat teoria sa - teoria undelor - cu cea a lui Newton.
Newton a fost primul care a încercat să evite interferența colorării unui obiect atunci când îl privea printr-un telescop (fenomenul aberatie cromatica
). Printr-o combinație strălucitoare de tehnică experimentală și logică, el a reușit să demonstreze că culorile nu au fost create de o prismă sau de un curcubeu, ci erau componente ale culorii obișnuite alb.
Cam în aceiași ani interferență lumina a fost studiată de un fizician englez Robert Hooke. A studiat culorile foliilor de săpun și ale plăcilor subțiri de mica. În același timp, a descoperit că aceste culori depind de grosimea foliei de săpun sau a plăcii de mica. Hooke a explicat fenomenul de interferență a luminii în peliculele subțiri prin faptul că undele de lumină sunt reflectate de pe suprafețele superioare și inferioare ale unei pelicule subțiri, cum ar fi săpunul, care, la intrarea în ochi, produc senzația de culori diferite. Fiind un om de știință versatil, Hooke a studiat mecanica, astronomia, optica, acustica, geologia și anatomia, în 1655. a schițat o secțiune a unui dop cu celule, pe care l-a numit „celule”.
Îmbunătățirile în optică au făcut posibil acest lucru Anthony van Leeuwenhoek(1632-1723) în 1674 pentru a produce lentile cu o mărire suficientă pentru a efectua observații științifice simple (Fig. 4.). Alături de Leeuwenhoek în secolul al XVII-lea. mai mulți oameni de știință au fost implicați în microscopie deodată. Descartesîn cartea sa „Dioptrics” (1637) a descris un microscop complex compus din două lentile - un plat-concav (ocular) și unul biconvex (obiectiv).
Observațiile lui Leeuwenhoek au adus omenirea față în față cu cel mai mare dintre mistere - misterul materiei vii. De atunci, microscopia obiectelor biologice a devenit un motor puternic al științei.
In 1680 - Livenhoek a descoperit ciliati, globule rosii, spermatozoizi (impreuna cu Gumm), mai târziu a descoperit și lumea bacteriilor. Marcelo Malpighi(1628-1694) a studiat dezvoltarea unui pui într-un ou. El a fost primul care a folosit un microscop pentru a studia structura creierului, a retinei, a nervilor, a splinei, a rinichilor etc. Folosind un microscop cu o mărire de 180 de ori, el a descris (1661) o rețea de vase capilare care leagă arterele cu venele. În 1666 a observat tubii renali și a formulat primele idei despre urinare. Malpighi este considerat fondatorul anatomiei nevertebratelor, pe care a început-o în Tratatul său despre viermele de mătase. . El a descoperit elementele vasculare ale tulpinii și a stabilit prezența curenților ascendenți și descendenți ai substanțelor în plante. Alte lucrări botanice au vizat anatomia externă a plantelor: organele lor reproducătoare, frunzele. Malpighi este autorul lucrării în două volume „Anatomia plantelor” (1675–1679). Multe organe și structuri descoperite de el poartă numele lui Malpighi: corpusculi malpighieni (în rinichi și splină), stratul malpighian (în piele), vase malpighiene.
Secolul XVII a fost o perioadă de tensiune excepțională. Evenimentele ulterioare s-au dezvoltat mult mai calm. În general, secolul al XVIII-lea nu strălucește cu descoperiri uimitoare ale geniului, în ciuda faptului că aceasta este epoca organizării cercetării științifice și a înființării academiilor în multe țări. Societatea londoneză a apărut cu puțin înainte de sfârșitul secolului al XVII-lea, societatea franceză – aproximativ în aceiași ani; în 1725 Petru I a înființat Academia din Sankt Petersburg, iar înainte de 1750 au apărut academii în aproape toate țările europene. Fără îndoială, peste tot se făcea o muncă enormă, dar nu era atât de vizibilă. Deci, cel puțin, vă puteți explica strălucirea secolului al XVII-lea în comparație cu secolul al XVIII-lea.
În secolul al XVIII-lea, zoologia și botanica au apărut ca științe independente. anatomie microscopică, embriologie, prin 1800 - histologie (Anatostul francez K. Biche și-a prezentat învățăturile (1801)). A jucat un rol important în dezvoltarea histologiei teoria celulei, care a fost formulată până în 1839. SchleidenȘi Schwann
Dezvoltarea rapidă a științei a necesitat din ce în ce mai multe echipamente microscopice cu o optică din ce în ce mai de calitate.
Primul telescop al lui Galileo, prin care a observat lumea lui Jupiter, și microscopul lui Leeuwenhoek au fost simple lentile non-acromatice. Newton era convins că în general acromatizare , distrugerea marginilor colorate este imposibilă.
În toate microscoapele complexe din secolele al XVII-lea - al XVIII-lea. la măriri de peste 120 - 150 de ori, aberațiile sferice și cromatice au distorsionat foarte mult imaginea. Prin urmare, devine clară preferința pe care microscopiștii din acea vreme, începând cu A. Leeuwenhoek, o acordau unui microscop simplu cu o singură lentilă.
Au fost totuși făcute experimente în această direcție și Dollondu, un maestru englez, a reușit, fără nicio teorie, să construiască o lentilă acromatică pentru un telescop printr-o serie de teste reușite și Euler a explicat teoretic eroarea lui Newton și, împreună cu studentul său, academician Tam-tam, a dat rețeta exactă despre cum se face un microscop acromatic. Academician al Academiei din Sankt Petersburg Epinus a făcut un astfel de microscop. Conform descrierilor, acest instrument are un aspect foarte ciudat și imperfect pentru noi. Are 1 m lungime, obiectivul său are o distanță focală de 18 cm (nu milimetri) și mărirea maximă este de 70. Adică oferă o mărire mai mică decât lentilele Leeuwenhoek.
Un obstacol imens în materie de acromatizare a fost lipsa de bine Cremene .
Toate ochelari optici diferă unele de altele prin natura dependenței indicelui de refracție de lungimea de undă. Principalele caracteristici ale sticlei sunt indicatorul refracție pentru lungimea de undă principală, dispersie totală Și coeficientul de dispersie relativ (numărul Abbe). Cu cât este mai mic numărul Abbe, cu atât este mai mare dispersia, adică mai puternică dependența indicelui de refracție de lungimea de undă. Conform numărului Abbe, ochelarii optici sunt împărțiți în două grupuri:
- coroane ,
- cremene.
Combinația de ochelari aparținând unor grupuri diferite face posibilă crearea unor sisteme optice de înaltă calitate. Coroanele și cremenele sunt principalele grupuri de ochelari optici. Acromatizarea necesită două pahare: coroană și silex. Acesta din urmă reprezintă sticla, în care una dintre părțile principale este oxidul de plumb greu, care are o dispersie disproporționat de mare. Din cauza gravitației de topire, aceasta cade pe fundul oalei, iar din moment ce nu știau să amestece sticla în acel moment, paharul obținut era de o compoziție foarte aleatorie și foarte eterogenă. Apoi s-au amestecat, scufundând cartofi și bucăți de lemn pe un băț de fier, astfel încât să ajungă la fundul oalei. Masa arzătoare a clocotit, a clocotit și a amestecat cel puțin parțial paharul.
Alți pași către acromatizarea microscopului au fost făcuți simultan de diferiți maeștri din Germania, Anglia și Franța.
Inițiativa elvețianilor a avut un succes uriaș în domeniul opticii Ginana, care și-a dedicat întreaga viață producției de sticlă omogenă. A scufundat un con de argilă refractară gol în sticlă topită și l-a mutat în oală cu un cârlig de fier, mișcându-l ore întregi, uneori zile. Acestea sunt tehnicile de amestecare care sunt, în esență, folosite și astăzi. Descendenții lui Guinan și-au adus metoda la Paris ( Bonton) și Birmingham (frații Șanse), unde secretele lui Guinan au fost păstrate cu grijă până la războiul mondial din 1914.
În 1824, microscopul a devenit un succes uriaș datorită unei idei simple, practice. Sallig, reprodus de o companie franceza Cavaler. Lentila, care anterior consta dintr-o singură lentilă, a fost disecată în părți și a început să fie făcută din mulți lentile acromatice . Astfel, prin creșterea numărului de parametri, a devenit posibilă corectarea erorilor în sistemul optic și, pentru prima dată, a devenit posibil să se vorbească cu adevărat despre măriri mari - de 500 și chiar de 1000 de ori. Limita vederii finale s-a mutat de la doi la un micron.
Biologia a răspuns cu succes rapid.
Influența teoriei celulare și succesele tehnologiei microscopice începând cu anii 40 ai secolului al XIX-lea au determinat o dezvoltare rapidă studii citologice . Botanistii si zoologii au facut descoperiri importante in domeniul structurii si dezvoltarii celulelor. În esență, atunci apar tocmai acele științe care sunt „microscopice” în esență - citologie - stiinta celulara si bacteriologie (microbiologie) .
Firme microscopice OberhauserȘi Hartnack, Cavaler, Nachet, Ross si in special Amici concurează între ei pentru a vedea cine poate pregăti mai bine un obiectiv complex format din mai multe lentile. Determinată pur empiric numărul de lentile , al lor distante Și curbura suprafetelor lor . În practica vastă a concurenților, se dovedește că viziunea celor mai mici obiecte este de o importanță deosebită dimensiunea unghiului , sub care razele intră în primul pahar al lentilei.
Merge înaintea tuturor Amici, care a adus acest unghi la 100° sau mai mult. Este prima dată când folosește imersiunea. In 1827 se dezvolta Amici segment frontal aplanic . Acest profesor florentin de fizică și producător de microscoape era la acea vreme liderul dintre toți inventatorii în microscopie.
1846 acest concurs a inclus Carl Zeiss, creând un atelier de mecanică de precizie și optică la Jena, iar în 1847 a început producția în serie de microscoape. Ca urmare, la mijlocul secolului al XIX-lea, limita de vizibilitate s-a retras de la un micron la jumătate de micron.
În anii 70, datorită activităților Dr. Ernst Abbe(1840-1905) crearea microscoapelor a primit o bază teoretică.
În vremurile pre-Abbe, microscoapele nu erau calculate, dar lentilele obiective erau îmbunătățite prin încercări graduale. Dacă luați cea mai avansată carte despre microscopie din acea vreme - Harting 1859, atunci nu există aproape nicio formulă în el. Conține o mulțime de rețete interesante despre cum să faci microscoape, o mulțime de informații istorice. Dar cineva simte că arta de a face microscoape era atunci tocmai o artă, și nu o întreprindere tehnică bazată pe date științifice precise.
Abbe a schimbat toate astea. S-a format un sediu de oameni de știință, optici și informaticieni care lucrează la compania Zeiss. În lucrările majore ale lui Abbe este dată teoria microscopului și a instrumentelor optice în general. A fost dezvoltat un sistem de măsurători pentru a determina calitatea microscopului. Abbe a efectuat astfel de lucrări, ceea ce i-a permis în 1872 să ofere o gamă de lentile, inclusiv 17 tipuri, inclusiv trei sisteme de imersiune, care au făcut posibilă obținerea unei calități a imaginii fără precedent înainte de acel moment. Toate acestea au dus la următoarele:
În primul rând, limita de rezoluție s-a mutat de la ½ micron la ¼ de micron.
În al doilea rând, în construcția microscopului, în locul empirismului brut, a fost introdus un nivel înalt de știință.
În al treilea rând, și în cele din urmă, sunt prezentate limitele unui posibil microscop cu lumină: nu puteți vedea obiecte mai scurte de jumătate de lungime de undă - afirmă teoria difracției lui Abbe - și nu puteți obține imagini mai scurte de jumătate de lungime de undă, adică. mai mic de 0,2 microni (formula pentru rezoluția teoretic posibilă a unui microscop este d = λ/2n sinα).
Când a devenit clar că tipurile existente de sticlă nu pot îndeplini cerințele științifice, au fost create sistematic noi tipuri de sticlă optică. Un alt om de știință dedicat, chimist în domeniul sticlei, apare la compania Zeiss Otto Schott(1851-1935). Numeroase experimente necesare pentru obținerea de noi tipuri de sticlă și determinarea proprietăților acestora au fost asociate cu costuri ridicate. Drept urmare, nu numai microscopia a beneficiat, ci și cele celebre în lume Fabrica de sticlă din Jena „Schott&Genossen”. Dincolo de secretele moștenitorilor lui Guinan - Para Mantua la Paris şi ŞansăÎn Birmingham, Schott a fost cel care a re-dezvoltat metode de topire a sticlei optice.
Profesor August Köhler(1866-1948) a fost inițial un colaborator al lui Carl Zeiss în Jena și a publicat linii directoare pentru iluminarea corectă a preparatelor microscopice deja în 1893.
El a dezvoltat un sistem de iluminare superb proiectat pentru microscop, permițând utilizarea în practică a puterii de rezoluție completă a lentilelor Abbe, în special pentru microfotografie. Tipul de iluminare introdus de Köhler prin utilizarea unui condensator dezvoltat de Abbe face posibilă obținerea unei iluminări uniforme a obiectului și imaginii, precum și obținerea unei creșteri a rezoluției.
Astfel, până la sfârșitul secolului al XIX-lea, microscoapele ușoare s-au apropiat de rezoluția teoretic acceptabilă. Regiunea vizibilă a spectrului este în intervalul 0,4-0,7 microni și de atunci teoretic rezoluția este ½ lungime de undă, apoi 0,2 µm este limita pentru rezoluția unui microscop cu lumină.
În anii următori, au fost dezvoltate noi metode de contrast în microscopie - câmp întunecat, contrast de fază, Opticianul englez G. Sorby a creat primul microscop pentru observarea obiectelor în lumina polarizata , metoda fluorescentă (luminiscentă). (creat în 1911 de botanistul rus M.S. Tsvet), contrast de interferență (primul microscop bazat pe această metodă a fost dezvoltat și creat în 1930 de Lebedev) și altele.
Bazele opticii
Toate fenomenele optice, inclusiv formarea imaginilor la microscop, sunt studiate de optica - doctrina fenomenelor fizice asociate cu propagarea și interacțiunea cu materia undelor electromagnetice, a căror lungime se află în intervalul 10 -4 - 10 -9 m.
În fig. 5. prezintă secţiunea scalei radiaţiilor electromagnetice în lungimi de undă corespunzătoare domeniului optic. Limitele intervalului optic, precum și limitele dintre secțiunile sale, sunt stabilite pe baza datelor experimentale și nu sunt absolut exacte.
Orez. 5. Gama optică.
Marea importanță a acestei regiuni a spectrului undelor electromagnetice pentru activitatea practică umană se datorează în primul rând faptului că în cadrul acesteia, într-un interval restrâns de lungimi de undă de la 0,4 la 0,7 microni, se află o regiune de lumină vizibilă percepută direct de ochiul uman. (Fig. 6).
Pentru frecvențele mai mici decât frecvențele domeniului optic, este imposibil să construiți sisteme optice conform legile opticii geometrice, iar radiația electromagnetică este mai mare. frecvente inalte, de regulă, fie trece prin orice substanță, fie o distruge.
Specificul gamei optice constă în cele două caracteristici principale ale sale:
În domeniul optic, legile opticii geometrice sunt îndeplinite,
În domeniul optic, lumina interacționează foarte slab cu materia.
Cea mai completă imagine a formării imaginii este dată de așa-numitul. optică geometrică, care se bazează pe ideea propagării rectilinie a luminii. Optica geometrică, făcând abstracție de natura ondulatorie a luminii, descrie propagarea acesteia cu ajutorul razelor.
Și acum vom încerca să analizăm principiile de bază ale opticii geometrice
Ray- aceasta este o linie dreaptă sau curbă de-a lungul căreia se propagă energia câmpului luminos. În optica cu undă, fasciculul de lumină coincide cu direcția normalei față de frontul de undă, iar în optica corpusculară, cu traiectoria particulei. În cazul unei surse punctiforme într-un mediu omogen, razele de lumină sunt linii drepte care ies din sursă în toate direcțiile. La interfețele dintre medii omogene, direcția razelor de lumină se poate modifica din cauza reflexiei sau refracției, dar în fiecare dintre medii acestea rămân drepte. De asemenea, conform experienței, se acceptă că în acest caz direcția razelor de lumină nu depinde de intensitatea luminii.
Reflecţie.
Când lumina se reflectă pe lustruit suprafață plană, unghiul de incidență (măsurat de la normală la suprafață) este egal cu unghiul de reflexie (Fig. 7), iar raza reflectată, normala și raza incidentă se află în același plan. Dacă un fascicul de lumină cade pe o oglindă plată, atunci la reflectare forma fasciculului nu se schimbă; pur și simplu se răspândește într-o altă direcție. Prin urmare, atunci când vă uitați într-o oglindă, se poate vedea o imagine a unei surse de lumină (sau a unui obiect iluminat), iar imaginea pare să fie aceeași cu obiectul original, dar situată în spatele oglinzii la o distanță egală cu distanța de la obiectul la oglindă. Linia dreaptă care trece prin obiectul punctual și imaginea acestuia este perpendiculară pe oglindă.
Reflecție din suprafete curbate are loc după aceleași legi ca și din liniile drepte, iar normala în punctul de reflexie este trasată perpendicular pe planul tangent în acest punct. Cel mai simplu, dar cel mai important caz este reflexia de pe suprafețele sferice. În acest caz, normalele coincid cu razele. Există două opțiuni aici:
1. Oglinzi concave : lumina cade din interior pe suprafata sferei. Când un fascicul de raze paralele cade pe o oglindă concavă (Fig. 8, A), razele reflectate se intersectează într-un punct situat la jumătatea distanței dintre oglindă și centrul său de curbură. Acest punct se numește focalizarea în oglindă, iar distanța dintre oglindă și acest punct este distanta focala. Distanţă s de la obiect la oglindă, distanță s de la oglindă la imagine și distanță focală fînrudit prin formula 1/ f = (1/s) + (1/s), unde toate mărimile ar trebui considerate pozitive dacă sunt măsurate la stânga oglinzii, ca în Fig. 9, A. Când un obiect se află la o distanță mai mare decât distanța focală,
ÎN lumea modernă Microscopul este considerat un dispozitiv optic indispensabil. Fără el, este dificil de imaginat astfel de domenii ale activității umane precum biologia, medicina, chimia, cercetarea spațială și ingineria genetică.
Microscoapele sunt folosite pentru a studia o mare varietate de obiecte și permit ca structurile care sunt invizibile cu ochiul liber să fie văzute în detaliu. Cui îi datorează omenirea aspectul acestui dispozitiv util? Cine a inventat microscopul și când?
Când a apărut primul microscop?
Istoria dispozitivului datează din cele mai vechi timpuri. Capacitatea suprafețelor curbate de a reflecta și refracta lumina soarelui a fost observată în secolul al III-lea î.Hr. de exploratorul Euclid. În lucrările sale, omul de știință a găsit o explicație pentru mărirea vizuală a obiectelor, dar apoi descoperirea sa nu și-a găsit aplicație practică.
Cele mai vechi informații despre microscoape datează de la secolul al XVIII-lea. În 1590, maestrul olandez Zachary Jansen a plasat două lentile de ochelari într-un tub și a putut vedea obiectele mărite de 5 până la 10 ori. 
Mai târziu, celebrul explorator Galileo Galilei a inventat telescopul și a atras atenția asupra caracteristică interesantă: Dacă o împingeți departe, puteți mări semnificativ obiectele mici.
Cine a construit primul model de dispozitiv optic?
O adevărată descoperire științifică și tehnică în dezvoltarea microscopului a avut loc în secolul al XVII-lea. În 1619, inventatorul olandez Cornelius Drebbel a inventat un microscop cu lentile convexe, iar la sfârșitul secolului, un alt olandez, Christiaan Huygens, și-a prezentat modelul în care ocularele puteau fi reglate.
Un dispozitiv mai avansat a fost inventat de inventatorul Anthony Van Leeuwenhoek, care a creat un dispozitiv cu o lentilă mare. În următorul secol și jumătate, acest produs a oferit cea mai înaltă calitate a imaginii, motiv pentru care Leeuwenhoek este adesea numit inventatorul microscopului.
Cine a inventat primul microscop compus?
Există o părere că dispozitivul optic nu a fost inventat de Leeuwenhoek, ci de Robert Hooke, care în 1661 a îmbunătățit modelul lui Huygens adăugându-i o lentilă suplimentară. Tipul de dispozitiv rezultat a devenit unul dintre cele mai populare în comunitatea științifică și a fost utilizat pe scară largă până la mijlocul secolului al XVIII-lea. 
Ulterior, mulți inventatori au contribuit la dezvoltarea microscopului. În 1863, Henry Sorby a inventat un dispozitiv de polarizare care a făcut posibilă studiul, iar în anii 1870 Ernst Abbe a dezvoltat teoria microscoapelor și a descoperit valoarea adimensională „numărul Abbe”, care a contribuit la fabricarea unor echipamente optice mai avansate.
Cine este inventatorul microscopului electronic?
În 1931, omul de știință Robert Rudenberg a brevetat un nou dispozitiv care putea mări obiecte folosind fascicule de electroni. Dispozitivul a fost numit microscop electronic și și-a găsit o aplicație largă în multe științe datorită rezoluției sale înalte, de mii de ori mai mare decât optica convențională.
Un an mai târziu, Ernst Ruska a creat un prototip al unui dispozitiv electronic modern, pentru care a fost distins cu Premiul Nobel. Deja la sfârșitul anilor 1930, invenția sa a început să fie utilizată pe scară largă în cercetarea științifică. În același timp, Siemens a început să producă microscoape electronice destinate utilizării comerciale.
Cine este autorul nanoscopului?
Cel mai inovator tip de microscop optic de astăzi este nanoscopul, dezvoltat în 2006 de un grup de oameni de știință condus de inventatorul german Stefan Hell. 
Noul dispozitiv permite nu numai depășirea barierei numerice Abbe, dar oferă și capacitatea de a observa obiecte care măsoară 10 nanometri sau mai puțin. În plus, dispozitivul oferă imagini tridimensionale de înaltă calitate ale obiectelor, care anterior nu erau disponibile cu microscoapele convenționale.
Înainte de inventarea microscopului, cel mai mic lucru pe care oamenii îl puteau vedea avea aproximativ aceeași dimensiune ca un păr uman. După inventarea microscopului în jurul anului 1590, am aflat brusc că mai există un microcosmos uimitor de viețuitoare peste tot în jurul nostru.
Adevărat, nu este complet clar cui trebuie să i se acorde laurii creării unui microscop. Unii istorici susțin că a fost Hans Lipperhey, care este renumit pentru că a depus primul brevet pentru un telescop. Alte dovezi indică Hans și Zachary Janssen, tată și fiu, o adevărată echipă de inventatori entuziaști care locuiau în același oraș cu Lippershey.
Lippershey sau Janssens?
Hans Lippershey s-a născut la Wesel în Germania în 1570, dar mai târziu s-a mutat în Olanda, care a devenit apoi un loc al inovației în arte și științe, o epocă numită „Epoca de aur olandeză”. Lipperhey s-a stabilit în Middelburg, unde a inventat ochelari, binoclu și unele dintre cele mai vechi microscoape și telescoape.
Hans și Zachary Janssen locuiau în Middelburg. Unii istorici atribuie invenția microscopului lui Janssens, datorită scrisorilor de la diplomatul olandez William Boreel.
În anii 1650, Boreel a scris o scrisoare medicului regelui francez în care a descris microscopul. În scrisoarea sa, Boreel a spus că Zachary Janssen a început să-i scrie despre microscop la începutul anilor 1590, deși Boreel însuși a văzut microscopul ani mai târziu. Unii istorici susțin că Hans Janssen a ajutat la construirea microscopului de când Zachariah era adolescent în anii 1590.
Microscoape timpurii
Primele microscoape Janssen erau microscoape compuse care foloseau cel puțin două lentile. Lentila obiectiv este poziționată aproape de obiect și creează o imagine care este captată și mărită și mai mult de o a doua lentilă numită ocular.
Muzeul Middelburg are unul dintre primele microscoape Janssen, datând din 1595. Avea trei tuburi glisante pentru diferite lentile fără trepied și era capabil să mărească de trei până la nouă ori dimensiunea reală a unui obiect. Știrile despre microscoape s-au răspândit rapid în toată Europa.
Galileo Galilei a îmbunătățit în curând designul microscopului compus în 1609. Galileo și-a numit dispozitivul occhiolino sau „ochi mic”.
Omul de știință englez Robert Hooke a îmbunătățit și microscopul și a studiat structura fulgilor de zăpadă, puricilor, păduchilor și plantelor. Hooke a examinat structura lemnului de balsa și a inventat termenul de „celulă” din latinescul cella, care înseamnă „cameră mică”, deoarece a comparat chiliile pe care le-a văzut în lemn de balsa cu camerele mici în care locuiau călugării. În 1665, el a descris în detaliu observațiile sale în cartea Micrographia.
Microscopul lui Hooke în jurul anului 1670
Microscoapele compuse timpurii au oferit o mărire mult mai mare decât microscoapele cu o singură lentilă. Totuși, în același timp, au distorsionat mai mult imaginea obiectului. Omul de știință olandez Antoine van Leeuwenhoek a dezvoltat microscoape puternice cu o singură lentilă în anii 1670. Folosind invenția sa, el a fost primul care a descris sperma de câini și oameni. De asemenea, a studiat drojdia, globulele roșii, bacteriile orale și protozoarele. Microscoapele Leeuwenhoek cu o singură lentilă pot mări de 270 de ori dimensiunea reală a obiectului în cauză. După o serie de îmbunătățiri în anii 1830, acest tip de microscop a devenit foarte popular.
Oamenii de știință au dezvoltat, de asemenea, noi modalități de preparare și colorare a probelor. În 1882, medicul german Robert Koch și-a prezentat descoperirea Mycobacterium tuberculosis, bacilii responsabili de tuberculoză. Koch a continuat să folosească tehnica sa de colorare pentru a izola bacteriile responsabile de holeră.
Cele mai bune microscoape se apropiau de limitele puterii lor de mărire până la începutul secolului al XX-lea. Un microscop optic (luminos) tradițional nu poate mări obiecte mai mici decât lungimea de undă a luminii vizibile. Dar în 1931, această barieră teoretică a fost depășită odată cu crearea unui microscop electronic de către doi oameni de știință din Germania, Ernst Ruska și Max Knoll.
Microscoapele evoluează
Ernst Ruska s-a născut ultimul dintre cei cinci copii în ziua de Crăciun 1906 la Heidelberg, Germania. A studiat electronica la Colegiu tehnic la München și a continuat să studieze tehnologia de înaltă tensiune și vid la Colegiul Tehnic din Berlin. Acolo Ruska și consilierul său, dr. Max Knoll, au inventat pentru prima dată „lentila” câmpului magnetic și curentului electric. În 1933, oamenii de știință au reușit să construiască un microscop electronic care a reușit să depășească limita de mărire a unui microscop cu lumină.
În 1986, Ernst a primit Premiul Nobel pentru Fizică pentru invenția sa. O creștere a rezoluției microscopului electronic a fost realizată datorită faptului că lungimea de undă a electronului era chiar mai mică decât lungimea de undă a luminii vizibile, mai ales atunci când electronii au fost accelerați în vid.
În secolul al XX-lea, dezvoltarea microscoapelor electronice și ușoare nu s-a oprit. Astăzi, laboratoarele folosesc diverse etichete fluorescente, precum și filtre polarizate pentru a studia probe sau folosesc computere pentru a procesa imagini care nu sunt vizibile la ochiul uman. Sunt disponibile microscoape de reflexie, microscoape cu contrast de fază, microscoape confocale și microscoape ultraviolete. Microscoapele moderne pot chiar imaginea un singur atom.
