Eine kurze Geschichte des Mikroskops

Während dieser historischen Periode, die als Renaissance bekannt ist, nach der "Dunkelheit" Mittelaltergab es die Erfindungen von Drucken, Schießpulver und der Seefahrer Kompass, gefolgt von der Entdeckung Amerikas. Ebenso bemerkenswert war die Erfindung des Lichtmikroskops: ein Instrument, mit dem das menschliche Auge mit Hilfe einer Linse oder einer Kombination von Linsen vergrößerte Bilder winziger Objekte beobachten kann. Es machte die faszinierenden Details von Welten in Welten sichtbar.

Lange zuvor, in der dunstigen, nicht aufgezeichneten Vergangenheit, hob jemand ein Stück transparenten Kristalls auf, das in der Mitte dicker als an den Rändern war, schaute hindurch und stellte fest, dass es die Dinge größer aussehen ließ. Jemand fand auch heraus, dass ein solcher Kristall die Sonnenstrahlen fokussieren und ein Stück Pergament oder Stoff in Brand setzen würde. Lupen und "brennende Gläser" oder "Lupen" werden in den Schriften von Seneca und Plinius dem Älteren, römischen Philosophen im ersten Jahrhundert A, erwähnt. D., aber anscheinend wurden sie bis zur Erfindung von nicht viel verwendet

Das früheste einfache Mikroskop war lediglich ein Röhrchen mit einer Platte für das Objekt an einem Ende und am anderen Ende eine Linse, die eine Vergrößerung von weniger als zehn Durchmessern ergab - das Zehnfache der tatsächlichen Größe. Diese aufgeregten allgemeinen Wunder, wenn sie zum Betrachten von Flöhen oder winzigen kriechenden Dingen verwendet wurden, wurden als "Flohgläser" bezeichnet.

Um 1590 entdeckten zwei niederländische Brillenmacher, Zaccharias Janssen und sein Sohn Hans, als sie mit mehreren Linsen in einer Röhre experimentierten, dass Objekte in der Nähe stark vergrößert erschienen. Das war der Vorläufer des Verbundmikroskops und des Teleskop. Im Jahr 1609, GalileoDer Vater der modernen Physik und Astronomie hörte von diesen frühen Experimenten, erarbeitete die Prinzipien von Linsen und baute mit einem Fokussiergerät ein viel besseres Instrument.

Der Vater der Mikroskopie, Anton van Leeuwenhoek von Holland, begann als Lehrling in einem Trockenwarengeschäft, in dem Lupen verwendet wurden, um die Fäden in Stoff zu zählen. Er brachte sich selbst neue Methoden zum Schleifen und Polieren winziger Linsen mit großer Krümmung bei, die Vergrößerungen von bis zu 270 Durchmessern ergaben, die besten, die zu dieser Zeit bekannt waren. Diese führten zum Bau seiner Mikroskope und zu den biologischen Entdeckungen, für die er berühmt ist. Er war der erste, der Bakterien, Hefepflanzen, das Leben in einem Wassertropfen und die Zirkulation von Blutkörperchen in Kapillaren sah und beschrieb. Während eines langen Lebens benutzte er seine Linsen, um Pionierstudien über eine außergewöhnliche Vielfalt von Dingen zu machen, sowohl lebende als auch lebende nicht lebend und berichtete seine Ergebnisse in über hundert Briefen an die Royal Society of England und die French Academy.

Robert HookeDer englische Vater der Mikroskopie bestätigte erneut Anton van Leeuwenhoeks Entdeckungen der Existenz winziger lebender Organismen in einem Wassertropfen. Hooke machte eine Kopie von Leeuwenhoeks Lichtmikroskop und verbesserte dann sein Design.

Später wurden bis Mitte des 19. Jahrhunderts nur wenige wesentliche Verbesserungen vorgenommen. Dann begannen mehrere europäische Länder, feine optische Geräte herzustellen, aber keines war feiner als die wunderbaren Instrumente, die der Amerikaner Charles A. gebaut hatte. Spencer und die von ihm gegründete Industrie. Heutige Instrumente, die nur wenig verändert wurden, bieten bei normalem Licht Vergrößerungen von bis zu 1250 Durchmessern und bei blauem Licht bis zu 5000.

Ein Lichtmikroskop, selbst eines mit perfekten Linsen und perfekter Beleuchtung, kann einfach nicht zur Unterscheidung von Objekten verwendet werden, die kleiner als die halbe Wellenlänge des Lichts sind. Weißes Licht hat eine durchschnittliche Wellenlänge von 0,55 Mikrometern, von denen die Hälfte 0,275 Mikrometer beträgt. (Ein Mikrometer ist ein Tausendstel Millimeter, und es gibt ungefähr 25.000 Mikrometer pro Zoll. Mikrometer werden auch als Mikrometer bezeichnet.) Zwei beliebige Linien, die näher beieinander liegen als 0,275 Mikrometer, werden als a angesehen einzelne Linie, und jedes Objekt mit einem Durchmesser von weniger als 0,275 Mikrometern ist unsichtbar oder wird bestenfalls als angezeigt verwischen. Um winzige Partikel unter einem Mikroskop zu sehen, müssen Wissenschaftler das Licht vollständig umgehen und eine andere Art der "Beleuchtung" verwenden, eine mit einer kürzeren Wellenlänge.

Die Einführung des Elektronenmikroskops in den 1930er Jahren erfüllte die Rechnung. Ernst Ruska wurde 1931 von den Deutschen Max Knoll und Ernst Ruska miterfunden und erhielt 1986 für seine Erfindung die Hälfte des Nobelpreises für Physik. (Die andere Hälfte der Nobelpreis wurde zwischen Heinrich Rohrer und Gerd Binnig für die aufgeteilt STM.)

Bei dieser Art von Mikroskop werden Elektronen im Vakuum beschleunigt, bis ihre Wellenlänge extrem kurz ist, nur ein Hunderttausendstel der von weißem Licht. Strahlen dieser sich schnell bewegenden Elektronen werden auf eine Zellprobe fokussiert und von den Zellteilen absorbiert oder gestreut, um ein Bild auf einer elektronenempfindlichen Fotoplatte zu erzeugen.

Elektronenmikroskope können es ermöglichen, Objekte zu betrachten, die so klein wie der Durchmesser eines Atoms sind. Die meisten Elektronenmikroskope, mit denen biologisches Material untersucht wird, können bis zu 10 Angström "sehen" - eine unglaubliche Leistung, z Dies macht Atome zwar nicht sichtbar, ermöglicht es den Forschern jedoch, einzelne biologische Moleküle zu unterscheiden Bedeutung. Tatsächlich können Objekte bis zu 1 Million Mal vergrößert werden. Trotzdem weisen alle Elektronenmikroskope einen gravierenden Nachteil auf. Da kein lebendes Exemplar unter seinem Hochvakuum überleben kann, können sie die sich ständig ändernden Bewegungen, die eine lebende Zelle charakterisieren, nicht zeigen.

Anton van Leeuwenhoek konnte mit einem handflächengroßen Instrument die Bewegungen einzelliger Organismen untersuchen. Moderne Nachkommen von van Leeuwenhoeks Lichtmikroskop können über 6 Fuß groß sein, sind aber weiterhin unverzichtbar für Zellbiologen, weil Lichtmikroskope im Gegensatz zu Elektronenmikroskopen es dem Benutzer ermöglichen, lebende Zellen darin zu sehen Aktion. Die größte Herausforderung für Lichtmikroskopiker seit van Leeuwenhoeks Zeit bestand darin, den Kontrast zu verbessern zwischen blassen Zellen und ihrer blasseren Umgebung, so dass Zellstrukturen und Bewegung besser sichtbar sind leicht. Zu diesem Zweck haben sie ausgeklügelte Strategien entwickelt, die Videokameras, polarisiertes Licht und Digitalisierung umfassen Computer und andere Techniken, die im Gegensatz dazu enorme Verbesserungen bringen und eine Renaissance des Lichts auslösen Mikroskopie.