Princip činnosti a historie vývoje optického mikroskopu
Optický mikroskop (zkráceně OM) je optický přístroj, který využívá optické principy ke zvětšení a zobrazení drobných objektů, které lidské oko nedokáže rozlišit, aby lidé mohli extrahovat informace o mikrostruktuře.
Již v prvním století př. n. l. lidé zjistili, že při pozorování drobných předmětů prostřednictvím sférických průhledných předmětů je mohou zvětšit do podoby. Později jsem postupně pochopil zákon, že kulový skleněný povrch může předměty zvětšovat a zobrazovat. V roce 1590 vytvořili holandští a italští výrobci brýlí zvětšovací přístroje podobné mikroskopům. Kolem roku 1610 při studiu dalekohledů Galileo v Itálii a Kepler v Německu změnili vzdálenost mezi čočkou objektivu a okulárem, aby získali přiměřenou strukturu optické dráhy mikroskopu. Oční řemeslníci se v té době zabývali výrobou, propagací a zdokonalováním mikroskopů.
V polovině 17. století významně přispěli k vývoji mikroskopů Robert Hooke v Anglii a Leeuwenhoek v Nizozemsku. Kolem roku 1665 přidal Hooke mechanismy pro hrubé a jemné nastavení zaostření, osvětlovací systémy a pracovní stůl pro přenášení vzorků do mikroskopu. Tyto komponenty byly neustále zdokonalovány a staly se základními stavebními kameny moderních mikroskopů.
V období let 1673 až 1677 vyrobil Levin Hooke vysoce výkonné mikroskopy typu jednočlenné lupy, z nichž se do dnešních dnů dochovalo devět. Hooke a Levin Hooke dosáhli vynikajících úspěchů ve studiu mikroskopické struktury zvířat a rostlin pomocí vlastnoručně vyrobených mikroskopů. V 19. století vzhled vysoce kvalitních achromatických imerzních objektivů výrazně zlepšil schopnost mikroskopů pozorovat jemné struktury. V roce 1827 byl Amici první, kdo použil kapalný imerzní objektiv. V 70. letech 19. století položil německý Abbe klasický teoretický základ mikroskopického zobrazování. Ty podpořily rychlý rozvoj výroby mikroskopů a technologie mikroskopického pozorování a poskytly biologům a lékařským vědcům, včetně Kocha a Pasteura, mocné nástroje k objevování bakterií a mikroorganismů ve druhé polovině 19. století.
Zatímco struktura samotného mikroskopu se vyvíjí, technologie mikroskopického pozorování se také neustále inovuje: mikroskopie s polarizovaným světlem se objevila v roce 1850; interferenční mikroskopie se objevila v roce 1893; v roce 1935 holandský fyzik Zernik vytvořil mikroskopii s fázovým kontrastem. technika, za kterou mu byla v roce 1953 udělena Nobelova cena za fyziku.
Klasický optický mikroskop je pouze kombinací optických komponentů a přesných mechanických komponentů a využívá lidské oko jako přijímač k pozorování zvětšeného obrazu. Později bylo k mikroskopu přidáno fotografické zařízení a fotocitlivý film byl použit jako přijímač, který bylo možné zaznamenávat a ukládat. V moderní době se jako přijímač mikroskopu obecně používají optoelektronické součástky, trubice televizních kamer a nábojové spojky a po vybavení mikropočítačem se vytváří kompletní systém získávání a zpracování obrazových informací.
Optické čočky vyrobené ze zakřiveného skla nebo jiných průhledných materiálů mohou zvětšovat objekty do obrazů. Optické mikroskopy používají tento princip ke zvětšení drobných předmětů na velikost dostatečnou pro pozorování lidským zrakem. Moderní optické mikroskopy obvykle používají dva stupně zvětšení, které jsou doplněny čočkou objektivu a okulárem. Objekt, který má být pozorován, je umístěn před čočkou objektivu. Ten je v první fázi zvětšen čočkou objektivu a stává se převráceným skutečným obrazem. Poté se skutečný obraz zvětší okulárem ve druhém stupni a vytvoří virtuální obraz. To, co lidské oko vidí, je virtuální obraz. Celkové zvětšení mikroskopu je součinem zvětšení čočky objektivu a zvětšení okuláru. Zvětšení se týká poměru zvětšení lineárních rozměrů, nikoli poměru plochy.
