Optiskā mikroskopa darbības princips un attīstības vēsture
Optiskais mikroskops (saīsināts kā OM) ir optisks instruments, kas izmanto optiskos principus, lai palielinātu un attēlotu sīkus objektus, kurus cilvēka acs nevar atrisināt, lai cilvēki varētu iegūt informāciju par mikrostruktūru.
Jau pirmajā gadsimtā pirms mūsu ēras cilvēki ir atklājuši, ka, vērojot sīkus objektus caur sfēriskiem caurspīdīgiem objektiem, tie var padarīt tos par attēliem. Vēlāk es pamazām sapratu likumu, ka sfēriskā stikla virsma var padarīt objektus palielinātus un attēlotus. 1590. gadā Nīderlandes un Itālijas briļļu ražotāji bija izveidojuši mikroskopiem līdzīgus palielināmos instrumentus. Ap 1610. gadu, pētot teleskopus, Galileo Itālijā un Keplers Vācijā mainīja attālumu starp objektīva lēcu un okulāru, lai iegūtu saprātīgu mikroskopa optiskā ceļa struktūru. Optikas amatnieki tajā laikā nodarbojās ar mikroskopu ražošanu, popularizēšanu un uzlabošanu.
17. gadsimta vidū izcilu ieguldījumu mikroskopu izstrādē sniedza Roberts Huks Anglijā un Lēvenhuks Nīderlandē. Ap 1665. gadu Huks pievienoja rupja un smalka fokusa regulēšanas mehānismus, apgaismojuma sistēmas un darbagaldu paraugu pārnešanai uz mikroskopu. Šīs sastāvdaļas ir nepārtraukti pilnveidotas un kļuvušas par mūsdienu mikroskopu pamatelementiem.
Laikā no 1673. līdz 1677. gadam Levins Huks izgatavoja lieljaudas vienas vienības palielināmā stikla tipa mikroskopus, no kuriem deviņi ir saglabājušies līdz mūsdienām. Huks un Levins Huki guva izcilus sasniegumus dzīvnieku un augu mikroskopiskās struktūras izpētē, izmantojot paštaisītus mikroskopus. 19. gadsimtā augstas kvalitātes ahromatiskās iegremdēšanas objektīvu parādīšanās ievērojami uzlaboja mikroskopu spēju novērot smalkas struktūras. 1827. gadā Amici bija pirmais, kas izmantoja šķidruma iegremdēšanas objektīvu. 20. gadsimta 70. gados vācu abats ielika klasisko teorētisko pamatu attēlveidošanai ar mikroskopu. Tie ir veicinājuši strauju mikroskopu ražošanas un mikroskopisko novērošanas tehnoloģiju attīstību un nodrošinājuši spēcīgus instrumentus biologiem un medicīnas zinātniekiem, tostarp Koham un Pastēram, lai atklātu baktērijas un mikroorganismus 19. gadsimta otrajā pusē.
Kamēr paša mikroskopa struktūra attīstās, arī mikroskopiskās novērošanas tehnoloģija pastāvīgi pilnveidojas: polarizētās gaismas mikroskopija parādījās 1850. gadā; interferences mikroskopija parādījās 1893. gadā; 1935. gadā holandiešu fiziķis Zerniks izveidoja fāzes kontrasta mikroskopiju. tehniku, par ko viņam 1953. gadā tika piešķirta Nobela prēmija fizikā.
Klasiskais optiskais mikroskops ir tikai optisko komponentu un precīzijas mehānisko komponentu kombinācija, un tas izmanto cilvēka aci kā uztvērēju, lai novērotu palielinātu attēlu. Vēlāk mikroskopam tika pievienota fotoierīce, un kā uztvērējs tika izmantota gaismjutīga filma, ko varēja ierakstīt un uzglabāt. Mūsdienās kā mikroskopa uztvērēju parasti izmanto optoelektroniskos komponentus, TV kameru lampas un lādiņu savienotājus, un pēc aprīkošanas ar mikrodatoru tiek izveidota pilnīga attēla informācijas iegūšanas un apstrādes sistēma.
Optiskās lēcas, kas izgatavotas no izliekta stikla vai citiem caurspīdīgiem materiāliem, var palielināt objektus attēlos. Optiskie mikroskopi izmanto šo principu, lai palielinātu sīkus objektus līdz izmēram, kas ir pietiekams cilvēka acīm. Mūsdienu optiskie mikroskopi parasti izmanto divus palielinājuma posmus, kurus pabeidz attiecīgi objektīvs un okulārs. Vērojamais objekts atrodas objektīva lēcas priekšā. Pirmajā posmā tas tiek palielināts ar objektīva palīdzību un kļūst par apgrieztu reālu attēlu. Pēc tam reālais attēls tiek palielināts ar okulāru otrajā posmā, lai izveidotu virtuālu attēlu. Tas, ko redz cilvēka acs, ir virtuāls attēls. Kopējais mikroskopa palielinājums ir objektīva lēcas palielinājuma un okulāra palielinājuma rezultāts. Palielinājums attiecas uz lineāro izmēru palielinājuma attiecību, nevis uz laukuma attiecību.
