Historia powstania mikroskopu

Od starożytnych czasów ludzie zastanawiali się, czy istnieje świat niewidoczny ludzkim okiem. Najpewniej przez przypadek zauważono, że soczewki potrafią powiększać obraz- pierwsze przekształcenia obrazu wykorzystywano już ponad 2000 lat temu. Był to jednak zaledwie początek niesamowicie barwnej i długiej drogi, której swoistym zwieńczeniem było wynalezienie pierwszego mikroskopu. Zapraszamy do lektury!

Historia powstania mikroskopu

Namiastki soczewek już 2700 lat temu

Miano „pierwszej soczewki” przypasuje się wypolerowanemu kryształowi kwarcu stworzonemu 750-710 lat p.n.e. w Kalhu (starożytne miasto w północnej Mezopotamii). Zapewne nie był wykorzystywany jako narzędzie, lecz jako biżuteria. Soczewka ma ogniskową 12-13 cm i jest w stanie powiększyć 3-krotnie.

Soczewka z Nimrud znaleziony w starożytnym mieście Kalchu
750 r. p.n.e.: Soczewka z Nimrud znaleziony w starożytnym mieście Kalchu

Myśliciele starożytnej Grecji i Rzymu znaczyli eksperymentować z przekształcaniem obrazu. W V wieku p.n.e. greccy opisywali zjawisko zniekształcenia obrazu przez kulę wypełnioną wodą, tworząc zaczątek nauki o światle.

Kropla wody działająca jak soczewka.
Kropla wody działająca jak soczewka.

W wyniku kolejnych lat badani i eksperymentować powstała namiastka pierwszych okularów. Rzymski cesarz Neron w 60 r.n. e. do oglądania wal gladiatorów używał wklęsłych szmaragdów. Miały za zadanie zniwelować jego krótkowzroczność. Jednak cały czas zastosowanie soczewek było sporadyczne.

Stagnacja w średniowieczu

Przez kolejne kilkaset lat nie udało się z soczewkami zrobić niczego imponującego. Perski matematyk Ibn al-Hajsam (965-1040 r.) opisał podstawowe zachowania światła. Wytłumaczył proces widzenia. Wyjaśnił zjawisko brzasku i zmierzchu jako efekt załamania światła szacując wysokość atmosferę ziemską na 15 km. Jego prace trafił do Europy w 12 wieku i do 1704 (teoria o Optyce Isaac Newton) roku były główną wiedzą o optyce.

Soczewki były wykorzystywane jako lupy, do powiększania bliskich rzeczy. Powstały również pierwsze okulary niwelujące wady wzroku. Jednak wykorzystanie jednej soczewki nie dawało dużych efektów i miało małe zastosowanie w nauce

Wiek wielu wybitnych wynalazców

Hans Lippershey

W roku 1608 niemiecko-holenderski wynalazca Hans Lippershey (1570-1619 r.) złożył patent na instrument, który nazwał: „Do widzenia rzeczy z daleka, jakby były w pobliżu”. Była to tuba z dwoma soczewkami w środku. Jedna soczewka pełni rolę obiektywu druga zaś okularu. Tym wynalazkiem otworzył drzwi do powstawania pierwszych lornet i teleskopów

Pierwsze lornety.
Rok 1606: Opatentowane przez Lipperhey Hans połączenie dwóch soczewek pozwoliło na budowę lornetki. Stosowane głównie przez marynarzy i odkrywców.

W ciągu kilku następnych lat inni wynalazcy udoskonalali kolejne lornety dając możliwość powiększania od 5 do 15-krotnego.

Galileo Galilei

Galileusz (1564-1642 r.) w 1624-1625 zaprezentował swój mikroskop składający się z 3 soczewek zamkniętych w jednej tubie. Dawały one możliwość powiększenia obrazu 30-krotnie. Jednak zastosowanie 3 soczewek i braku źródła światła powodowało bardzo ciemny i niewyraźny obraz.

Mikroskop Galileusza
Rok 1624: Konstrukcja Galileusza to prosta tuba z 3 soczewkami w środku.

Robert Hooke

Angielski naukowiec Robert Hooke (1635-1703 r.) widząc ten problem, ulepszył mikroskop Galileusza. Jego mikroskop w mniejszym powiększeniu używał 3 soczewek (jak u Galileusza), jednak po ustawieniu pozycji próbki i oświetlenia wyjmował jedną soczewkę, uzyskując większe powieszenie. Tak dobrze przeczytaliście, zbudował on urządzenie umożliwiające precyzyjnie oświetlanie badanej próbki.

Mikroskop Hooka
Rok 1665: Mikroskop Hooka powiększał 50-krotnie

Mikroskop Hooka miał już wszystkie elementy budowy współczesnego mikroskopu. Były one połączone ze sobą i umożliwiały precyzyjne ustawianie pozycji poszczególnych elementów. Takie urządzenie dało możliwość powiększenia 50-krotnego, zachowując wyraźny obraz dzięki dobremu naświetleniu.

W roku 1665 opublikował pracę o tytule „Micrographia”, w którym zamieścił szkice rzeczy widzianych pod swym mikroskopem. Między innymi były to powiększenia wszy, muchy, oko muchy czy struktura tkanek korka.

Mikroskop Leeuwenhoeka-co to takiego?

Antoni van Leeuwenhoek
Antoni van Leeuwenhoek (1632-1723 r.)

Ogromny wpływ na upowszechnienie mikroskopów miały obserwacje holenderskiego naukowcy Antoniego van Leeuwenhoek. Inni konstruowali urządzenia pozwalające uzyskać powierzenia do 50-krotn, to dopiero Antonii odkrył potencjał naukowy wynikający z obserwacji mikroświata. Czym stworzył nową dziedzinę nauki, jaką jest mikrobiologia.

W latach 1654-1659 prowadził sklep z płótnami. By ocenić autentyczności płótna, przydatne był urządzenia powiększające. W roku 1660 otrzymał posadę miejskiego urzędnika odpowiadającego za: za clenie wina, badanie autentyczności produktów, pomiary geodezyjne. W jego zawodzie urządzenia optyczne znacząco ułatwiały życie. W tym celu tworzył własne soczewki i konstruował swoje „mikroskopy”. Łącznie stworzył 500 soczewek i 25 mikroskopów, które trzymał w tajemnicy. Była to jego przewagą w biznesie, jak i w świecie nauki.

Mikroskop Leeuwenhoeka Mikroskop Leeuwenhoeka
Rok 1673: Mikroskop Leeuwenhoeka, to małe niepozorne urządzenie jako pierwsze posłużyło do zobaczenia mikroświata.

Pomysł holenderskiego naukowca był kompletnie różny od reszty świata nauki. Jego celem było stworzenie możliwie najmniejszej i jak najbardziej precyzyjnej soczewki. Dzięki takiemu podejściu światło w bardzo małym stopniu ulegało przyciemnieniu. Czy jedna soczewka wystarczy do budowy rewolucyjnego mikroskop? Tak, dzięki precyzji ustawiania elementów i bardzo małych odległości od oka. Całe światło trafiające do oka przechodzi przez małą dziurkę z soczewką. Soczewka ta zaś skupia skupiająca światło na próbce. Dzięki takiemu rozwiązaniu udało mu się osiągnąć powiększenie 270 razy. Swego urządzenia nikomu nie udostępniał, zamiast tego sam oddał się obserwowaniu pod mikroskopem wszystko, co tylko się dało. Jako pierwszy człowiek na świecie ujrzał bakterie czy czerwone krwinki. Wysłał ponad 500 listów do Towarzystwa Królewskiego ze szkicami rzeczy, które zaobserwował. Naukowcy osobiście przyjechali sprawdzić, czy to możliwe. Im również nie pokazał urządzenia, jednak dał możliwość spojrzenia przez otwór w zasłonie, za którą było ustawione urządzenie. Od tej pory wszyscy wierzyli w jego odkrycia i przyjmowali kolejne szkice jako fakt.

Wiek oświecenia i rewolucja mikroskopii

Przez kolejne 200 lat mikroskopy był kolejnymi udoskonaleniami mikroskopu Hooka. Głównym problemem polegał na braku dobrego oświetlenia. W roku 1893 August Köhler (1866-1948 r.) opracował zasady oświetlania próbek. Dzięki temu udało się dojść do teoretycznej granicy rozdzielczości mikroskopu optycznego. Powstały kolejne techniki obserwacji mikroskopowej, które już w nieznacznym stopniu zwiększały rozdzielczość.

Prawdziwą przełomem było jednak wynalezienie mikroskopu elektronowego w 1931 roku (jego wynalazcy dostali Nagrodę Nobla).

Mikroskop elektronowy na przestrzeni lat
Mikroskop elektronowy z 1933, z lat 70 i współczesny.

To właśnie mikroskop elektronowy umożliwił obejrzenie obiektu z milionowym powiększeniem, a z czasem po wprowadzeniu licznych aktualizacji do nawet jednego atomu! Na bazie tych wszystkich osiągnięć powstały coraz bardziej rozbudowane mikroskopy, które w zależności od potrzeb wykorzystywano w wielu dziedzinach życia. Dobrym przykładem jest mikroskop biologiczny, który stosuje się w laboratoriach np. podczas analizy komórek krwi. Mikroskopy biomedyczne znajdują zastosowanie także w szpitalach i instytucjach badawczych.

Co ciekawe, rozwój nowych technologii umożliwił również stworzenie tzw. mikroskopu cyfrowego na bazie zwykłego mikroskopu optycznego. W tym wypadku funkcję detektora przejmuje kamera, a obserwator podgląda obraz na monitorze. Mikroskopy cyfrowe wykorzystuje się m.in. podczas badań kontrolujących oraz tworzeniu dokumentacji. Można nimi prowadzić również analizy w 2D i 3D. Tego typu urządzenia spotkamy w badaniach w metrologii powierzchni ziemi, w kryminalistyce, medycynie czy produkcji przemysłowej. Ich cechą szczególną jest to, że można tutaj bez problemu na bieżąco przesyłać obraz na ekran, by np. prezentować wyniki badań.

Artomyst

Dziękujemy za przeczytanie naszego artykułu. Byłoby nam bardzo miło, gdybyś zaobserwował nas w Google News. Będziesz na bieżąco z naszymi publikacjami.

Google News Obserwuj

Inne artykuły

Jak oprawić plakat?

Jak oprawić plakat?

Wiele osób po zakupie swojego wymarzonego plakatu zastanawia się, w jaki sposób zamontować go na ścianie. Najpopularniejszymi rozwiązaniami są tutaj: klasyczna rama, antyrama oraz listwa plakatowa. Stworzyliśmy przydatny poradnik wraz z filmikiem instruktażowym.

Czytaj
Ciekawostki o kolorach

Ciekawostki o kolorach

W kolorach drzemie ogromna moc, która wpływa na nas każdego dnia. Jedne odzwierciedlają smutek albo ból, inne radość i szczęście, a jeszcze inne – miłość lub nadzieję. Chociaż świat barw rzadko zaprząta nam myśli, przez jego pryzmat oceniamy i poznajemy. Zapraszamy Was do dowiedzenia się czegoś więcej.

Czytaj
Mikroskopy – 5 ciekawych typów

Mikroskopy – 5 ciekawych typów

Typów mikroskopów jest wiele, w tym artykule przedstawimy 5 ciekawych typów mikroskopów. Dowiesz się, czy obraz widziany w „prostym” mikroskopie optycznym może być 3D i od czego to zależy. Na sam koniec przedstawimy współczesny mikroskop prezentujący obraz 3D.

Czytaj
Montowanie płótna na blejtramie

Montowanie płótna na blejtramie

Montaż płótna na krosno malarskie nie jest tak trudny na jaki wygląda. Cały proces nie zajmie więcej niż 20min. Narzędzia potrzebne do tej czynności to młotek, nóż i zszywacz. Wspólnie przejdziemy przez cały montaż krok po kroku.

Czytaj
Czym jest makrofotografia?

Czym jest makrofotografia?

Makrofotografię zapoczątkował brytyjski przyrodnik F. Percy Smith na początku XX wieku. Bardzo szybko ze zdjęć naukowych trafiły do kina, stając się sztuką. Sam przyrodnik stał się pioniera filmów przyrodniczych. Początki makrofotografii można dopatrywać w mikrofotografii, granica między nimi jest bardzo cienką.

Czytaj
Budowa mikroskopu

Budowa mikroskopu

Zaprojektowanie mikroskopu było jednym z kluczowych dla ludzkości kamieni milowych, które zapoczątkowały dalsze technologiczne rewolucje. Nie byłoby to jednak możliwe bez szczególnej i unikatowej konstrukcji mikroskopu. Jak jest on zbudowany i co warto na jego temat wiedzieć?

Czytaj
Fascynujące obrazy spod mikroskopu

Fascynujące obrazy spod mikroskopu

Nie da się ukryć, że świat widziany pod mikroskopem skrywa mnóstwo fantastycznych tajemnic. Dzięki dobrodziejstwom nowych technologii obrazy te można jednak przenieść na unikatowy plakat, będący świetną dekoracją i dość nietypową dekoracją mieszkania. W tym artykule przybliżymy Wam najciekawsze projekty, które znajdziecie w naszym sklepie.

Czytaj
Czym jest mikroskop fluorescencyjny

Czym jest mikroskop fluorescencyjny

Używany do badania substancji organicznych. Obserwowany objekt jest naświetlany wysokoenergetyczną wiązką światła. Światło odbija się od obserwowanej próbki i w drodze powrotnej napotyka element fluorescencyjny który w wyniku wzbudzenia emituje światło widzialne. Metoda pozwala osiągnąć duży kontrast.

Czytaj
Mikroskop elektronowy

Mikroskop elektronowy

Mikroskop do badania preparatu używa wiązki elektronowej, co mu uzyskać rozdzielczości rozmiaru pojedynczych atomów. Zazwyczaj próbka musi znajdować się w próżni w związku z tym zachodzi potrzeba pokrycia warstwą złota próbek biologicznych

Czytaj
Techniki obserwacji

Techniki obserwacji

By uzyskać wyraźny obraz spod mikroskopu optycznego stosuje się wiele różnych technik. Im bardziej chcemy się pokusić na większe powiększenie tym zadanie staje się trudniejsze. Poznaj najpopularniejsze metody obserwacji mikroskopowej.

Czytaj