Микроскоп
Микроско́п (др.-греч. μικρός «маленький» + σκοπέω «смотрю»[2]) — прибор, предназначенный для получения увеличенных изображений, а также измерения объектов или деталей структуры, невидимых или плохо видимых невооружённым глазом.
_(19123930303).jpg.webp) Микроскоп Левенгука XVII века с увеличением до 30x.[1] |  Микроскоп, 1876 год |  Бинокулярный (стерео) микроскоп Olympus_SZIII Stereo microscope. Модель 1970-х годов |
 Микроскопы 18 века |  Рисунок микроскопа из английского словаря 1911 года. 1 — окуляр; 2 — револьвер для смены объективов; 3 — объектив; 4 — кремальера для грубой наводки; 5 — микрометрический винт для точной наводки; 6 — предметный столик; 7 — зеркало; 8 — конденсор. |
Совокупность технологий и методов практического использования микроскопов называют микроскопией.
История создания
Первые микроскопы, изобретённые человечеством, были оптическими, и первого их изобретателя не так легко выделить и назвать. Возможность скомбинировать две линзы так, чтобы достигалось большее увеличение, впервые предложил в 1538 году итальянский врач Дж. Фракасторо. Самые ранние сведения о микроскопе относят к 1590 году и городу Мидделбург, что в Голландии, и связывают с именами Иоанна Липперсгея (который также разработал первый простой оптический телескоп) и Захария Янсена, которые занимались изготовлением очков[3]. Чуть позже, в 1624 году Галилео Галилей представляет свой составной микроскоп, который он первоначально назвал «оккиолино»[4] (occhiolino итал. — маленький глаз). Годом спустя его друг по Академии Джованни Фабер предложил для нового изобретения термин микроскоп.
Разрешающая способность
Разрешающая способность микроскопа — это способность выдавать чёткое раздельное изображение двух близко расположенных точек объекта. Степень проникновения в микромир, возможности его изучения зависят от разрешающей способности прибора. Эта характеристика определяется прежде всего длиной волны используемого в микроскопии излучения (видимое, ультрафиолетовое, рентгеновское излучение). Фундаментальное ограничение заключается в невозможности получить при помощи электромагнитного излучения изображение объекта, меньшего по размерам, чем длина волны этого излучения.
«Проникнуть глубже» в микромир возможно при применении излучений с меньшими длинами волн.
Классификация
| Группа | Макс. достигнутое разрешение | Виды |
|---|---|---|
| Оптические микроскопы | около 10 *10−9 м | |
| Электронные микроскопы | 3,9 *10−11 м[5] | |
| Сканирующий зондовый микроскоп | ||
| Рентгеновские микроскопы | около 5 *10−9 м |
|
| Дифференциальный интерференционно-контрастный микроскоп |
Оптические микроскопы
Человеческий глаз представляет собой естественную оптическую систему, характеризующуюся определённым разрешением, то есть наименьшим расстоянием между элементами наблюдаемого объекта (воспринимаемыми как точки или линии), при котором они ещё могут быть отличны один от другого. Для нормального глаза при удалении от объекта на т. н. расстояние наилучшего видения (D = 250 мм), среднестатистическое нормальное разрешение составляет ~0,2 мм. Размеры микроорганизмов, большинства растительных и животных клеток, мелких кристаллов, деталей микроструктуры металлов и сплавов и т. п. значительно меньше этой величины.
До середины XX века работали только с видимым оптическим излучением, в диапазоне 400—700 нм, а также с ближним ультрафиолетом (люминесцентный микроскоп). Оптические микроскопы не могли давать разрешающей способности менее полупериода волны опорного излучения (диапазон длин волн 0,2—0,7 мкм, или 200—700 нм). Таким образом, оптический микроскоп способен различать структуры с расстоянием между точками до ~0,20 мкм, поэтому максимальное увеличение, которого можно было добиться, составляло ~2000 крат.
Электронные микроскопы
Пучок электронов, которые обладают свойствами не только частицы, но и волны, может быть использован в микроскопии.
Длина волны электрона зависит от его энергии, а энергия электрона равна E = Ve, где V — разность потенциалов, проходимая электроном, e — заряд электрона. Длины волн электронов при прохождении разности потенциалов 200 000 В составляет порядка 0,1 нм. Электроны легко фокусировать электромагнитными линзами, так как электрон — заряженная частица. Электронное изображение может быть легко переведено в видимое.
Разрешающая способность электронного микроскопа в 1000—10000 раз превосходит разрешение традиционного светового микроскопа и для лучших современных приборов может быть меньше одного ангстрема.
Сканирующие зондовые микроскопы
Класс микроскопов, основанных на сканировании поверхности зондом.
Сканирующие зондовые микроскопы (СЗМ) — относительно новый класс микроскопов. На СЗМ изображение получают путём регистрации взаимодействий между зондом и поверхностью. На данном этапе развития возможно регистрировать взаимодействие зонда с отдельными атомами и молекулами, благодаря чему СЗМ по разрешающей способности сопоставимы с электронными микроскопами, а по некоторым параметрам превосходят их.
Рентгеновские микроскопы
Рентге́новский микроско́п — устройство для исследования очень малых объектов, размеры которых сопоставимы с длиной рентгеновской волны. Основан на использовании электромагнитного излучения с длиной волны от 0,01 до 1 нанометра.
Рентгеновские микроскопы по разрешающей способности находятся между электронными и оптическими микроскопами. Теоретическая разрешающая способность рентгеновского микроскопа достигает 2-20 нанометров, что на порядок больше разрешающей способности оптического микроскопа (до 150 нанометров). В настоящее время существуют рентгеновские микроскопы с разрешающей способностью около 5 нанометров[6].
Галерея оптических микроскопов
Лабораторные микроскопы
Бинокулярные лабораторные микроскопы
Оптическая схема бинокулярной насадки микроскопа
Стереоскопический микроскоп
Микроскопические объективы
Микроскопические объективы
Микроскопические объективы
Окуляры микроскопа
Окуляры с микрометрической шкалой
Окуляры стереомикроскопа
Окуляры микроскопа
Окуляры микроскопа
Узлы и механизмы оптического микроскопа
Предметный столик с препаратоводителем
Револьвер с объективами
Макро- и микровинт
Тубус микроскопа без окуляра
Станина, отражающее зеркало
Предметный столик снизу — конденсор, ножки станины
Отражающее зеркало под конденсором
Диафрагма и конденсор
Макровинт
Макро- и микровинт
Предметный столик
Примечания
- A glass-sphere microscope. Funsci.com. Дата обращения: 13 июня 2010. Архивировано 11 июня 2010 года.
- σκοπέω
- Microscopes: Time Line. Nobel Web AB. Дата обращения: 27 января 2010. Архивировано 22 августа 2011 года.
- Gould, Stephen Jay. Chapter 2: The Sharp-Eyed Lynx, Outfoxed by Nature // The Lying Stones of Marrakech: Penultimate Reflections in Natural History (англ.). — New York, N.Y: Harmony, 2000. — ISBN 0-224-05044-3.
- Rachel Courtland. The microscope revolution that’s sweeping through materials science (EN) // Nature. — 2018-11-21. — Т. 563. — С. 462. — doi:10.1038/d41586-018-07448-0.
- Достигнут новый предел разрешения рентгеновского микроскопа
Литература
- Микроскопы. Л., 1969
- Проектирование оптических систем. М., 1983
- Иванова Т. А., Кирилловский В. К. Проектирование и контроль оптики микроскопов. М., 1984
- Кулагин С. В., Гоменюк А. С. и др. Оптико-механические приборы. М., 1984
Ссылки
- Микроскоп // Энциклопедический словарь Брокгауза и Ефрона : в 86 т. (82 т. и 4 доп.). — СПб., 1890—1907.
- Microscope (англ.). — статья из Encyclopædia Britannica Online. Дата обращения: 29 марта 2019.
- Микроскоп — статья из энциклопедии «Кругосвет»
 | |
|---|---|
| В библиографических каталогах |