Кратка историја микроскопа

Током тог историјског периода познатог као Ренесанса, после "мрачног" Средњи век, догодили су се изуми штампање, барут и поморски компас, праћено открићем Америке. Једнако изванредан био је изум светлосног микроскопа: инструмента који омогућава људском оку помоћу лећа или комбинација сочива да опажа увећане слике сићушних предмета. То је учинило видљивим фасцинантне детаље о световима унутар светова.

Дуго пре тога, у магловитој бележеној прошлости, неко је подигао комад провидног кристала, дебљи у средини него на ивицама, погледао га и открио да ствари чине веће. Неко је такође открио да ће такав кристал усредсредити сунчеве зраке и запалити комад пергамента или крпу. Лупе и „горуће наочаре“ или „повећале“ помињу се у списима Сенеке и Плинија Старијег, римских филозофа током првог века А. Д., али очигледно се нису много користили све до проналаска наочале, поткрај 13. века. Названи су лећама јер су у облику сјемена леће.

Најранији једноставни микроскоп био је само цев са плочом за објекат на једном крају, а на другом лећа која је повећавала мање од десет пречника - десет пута већа од стварне величине. Ова узбуђена општа чуда су коришћена за гледање бува или ситних пузавих ствари и тако су је називали "наочњацима од бува".

Око 1590. године, два холандска произвођача спектакла, Зацаријас Јанссен и његов син Ханс, експериментишући са неколико сочива у епрувети, открили су да се оближњи предмети појављују увелико повећани. То је била претеча сложених микроскопа и телескоп. 1609 год. Галилео, отац модерне физике и астрономије, чуо је за ове ране експерименте, радио принципе сочива и направио много бољи инструмент са уређајем за фокусирање.

Отац микроскопије, Антон ван Лееуенхоек из Холланд-а, започео као приправник у продавници сухе робе у којој су лупе коришћене за бројање нити у тканини. Научио је нове методе брушења и полирања сићушних сочива велике закривљености које су повећавале до 270 пречника, најпознатијих у то време. То је довело до изградње његових микроскопа и биолошких открића по којима је познат. Био је први који је видео и описао бактерије, биљке квасца, живот у капљици воде и циркулацију крвних зрнаца у капиларима. Током дугог живота користио је своја сочива да би направио пионирске студије о изузетној разноликости ствари, како живих тако и неживи и извештава о својим налазима у преко стотину писама Краљевском друштву Енглеске и Француској академији.

Роберт Хооке, енглески микроскопски отац, поново је потврдио Антона ван Лееувенхоека открића о постојању ситних живих организама у капљици воде. Хооке је направио копију светлосног микроскопа Лееувенхоек и затим је побољшао свој дизајн.

Касније је неколико средњих побољшања извршено све до средине 19. века. Тада је неколико европских земаља почело да производи фину оптичку опрему, али ништа лепшу од чудесних инструмената које је изградио Американац, Цхарлес А. Спенцер и индустрија коју је основао. Данашњи инструменти, промењени али мало, увећавају се до 1250 пречника са обичном светлошћу и до 5000 са плавом светлошћу.

Светлосни микроскоп, чак и онај са савршеним сочивима и савршеним осветљењем, једноставно се не може користити за разликовање објеката мањих од половине таласне дужине светлости. Бело светло има просечну таласну дужину од 0,55 микрометара, од чега половина 0,275 микрометара. (Један микрометар представља хиљаду милиметра, а постоји око 25.000 микрометара на инч. Микрометри се такође називају и микрони.) Свака две линије које су ближе једнаком од 0,275 микрометра видеће се као а једна линија и сваки предмет пречника мањег од 0,275 микрометара биће невидљив или ће се, у најбољем случају, приказати као замагљивање. Да би видели мајушне честице под микроскопом, научници морају потпуно заобићи светлост и користити другачију врсту "осветљења", оне са краћом таласном дужином.

Увођење електронског микроскопа 1930-их испунило је рачун. Суосмислили су је Немци, Мак Кнолл и Ернст Руска 1931. године, а Ернст Руска је за свој проналазак добио половину Нобелове награде за физику 1986. године. (Друга половина Нобелова награда подељен је између Хајнриха Рохрера и Герда Биннига СТМ.)

У овом се микроскопу електрони убрзавају у вакууму све док њихова таласна дужина није крајње кратка, само сто хиљадна од беле светлости. Зракови ових брзорастућих електрона фокусирани су на ћелијски узорак и делови ћелије апсорбују се или распршују тако да формирају слику на фотографској плочи која је осетљива на електроне.

Ако су гурнути до крајњих граница, електронски микроскопи могу омогућити преглед објеката малих димензија пречника. Већина електронских микроскопа који се користе за проучавање биолошког материјала могу „видети“ до отприлике 10 ангстрома - невероватан подвиг, за иако то не чини атоме видљивим, то омогућава истраживачима да разликују појединачне молекуле биолошких значај. У ствари, може увећати предмете до милион пута. Ипак, сви електронски микроскопи имају озбиљну ману. Будући да ниједан живи узорак не може преживјети под њиховим високим вакуумом, они не могу приказати стално промјењиве покрете који карактеришу живу ћелију.

Помоћу инструмента величине длана, Антон ван Лееувенхоек је био у стању да проучи кретање једноцеличних организама. Савремени потомци светлосног микроскопа ван Лееувенхоека могу бити високи и преко 6 стопа, али и даље су неопходни ћелијским биолозима јер, за разлику од електронских микроскопа, светлосни микроскопи омогућавају кориснику да види живе ћелије у њима поступак. Главни изазов светлосних микроскопа још од времена Ван Лееувенхоека био је појачање контраста између блиједих ћелија и њихове блијеђе околине, тако да се ћелијске структуре и кретање више могу видјети лако. Да би то учинили, осмислили су генијалне стратегије које укључују видео камере, поларизовану светлост, дигитализацију рачунари и друге технике које доносе огромна побољшања, насупрот томе, подстичу ренесансу у светлости микроскопија.