我们有一系列关于显微镜的功能、历史和类型的帖子。
一、背景及简介
- 显微镜是什么?-功能和放大
- 谁发明了显微镜?显微术的历史
- 显微镜是一样的吗?-目前显微镜系列介绍
本文涵盖了
显微镜的早期历史——从简单的玻璃放大镜到复合显微镜
能弯曲和聚焦光线的凸透镜
显微镜放大图像的关键是凸透镜。
最古老的类似镜片的物体可以追溯到3000年前。这个“尼姆鲁德透镜”是一个凸出形状的水晶圆盘，属于古代近东帝国亚述。它被用作放大镜或燃烧镜，通过聚光来点火。也有记录表明，古希腊人知道充满水的球体的光学特性。
[在图中]左图:亚述人的“尼姆鲁德透镜”是一块3000年前的水晶，出土于今天的伊拉克。它陈列在伦敦的大英博物馆。右图:意大利佛罗伦萨乌菲齐美术馆的一幅壁画展示了希腊数学家阿基米德的镜子燃烧的罗马军舰。朱利奥·帕里吉于1600年创作。镜子是否真的能让它热到起火还不得而知。然而，它证明古希腊人可能已经学会了聚焦光束的力量。
第一个简单的显微镜(或放大镜)
已知最早使用简单的显微镜或放大镜(只有一个凸透镜)可以追溯到13世纪。当时，镜片在意大利的使用开始流行起来，这可能会导致简单显微镜的广泛使用。然而，这些单透镜放大镜只有最小的放大倍率。
Van Leeuwenhoek的显微镜
安东尼·范·列文虎克(1632-1723)是荷兰商人和科学家。他被称为“微生物学之父”，也是最早的显微镜学家和微生物学家之一。
[在图中](A)安东尼·范·列文虎克，简·维尔科耶画。范·列文虎克最著名的是他在显微镜学方面的开创性工作，以及他对建立微生物学作为一门科学学科的贡献。(B)列文虎克画的可能是第一个细菌观察到。(C)列文虎克从兔子和狗身上提取精子。(D)列文虎克观察到的轮虫。他将这些微小生物命名为“轮子微生物”。
安东尼·范·列文虎克制作了500多个光学透镜。他还发明了至少25种不同类型的单镜头显微镜。列文虎克修改了他的显微镜，使其能够放大275倍。列文虎克用他的显微镜报告了第一个发现原生生物(他称之为infusoria)在1674年细菌(他称之为“小动物”或微生物)。他还观察了细胞内的液泡、精子的流动性和肌肉纤维上的带状图案。
[在图中](A)范列文虎克显微镜的复制品。它只有5厘米长。镜片在一个小孔里。显微镜的另一侧有一个大头针，样品被固定在那里，以保持接近镜头。(B)范列文虎克显微镜的爆炸设计。如果你想学习如何制作一个，请点击查看这篇很棒的文章．(C)使用范列文虎克显微镜的方法。在看太阳的方向时，你必须把镜片放在眼睛前面非常近的地方。(不要看太阳，它会伤害你的眼睛。)
[在这个视频中]一个很酷的视频，展示了如何制作纸质列文虎克显微镜。
第一台复合显微镜
复合显微镜的真正发明者是谁尚不清楚，尽管多年来已经有许多说法。在这些主张中，詹森兄弟他们被认为在17世纪早期发明了第一台复合显微镜。
[在图中]杨森的复合显微镜由两个连续排列的凸透镜组成:靠近物体或标本的物体-玻璃(物镜);和目镜(眼部)更接近观察者的眼睛。
伽利略(意大利天文学家)有时也被认为是复合显微镜的发明者。他发现他可以通过望远镜的另一端观察小物体。在看到别人建造的复合显微镜后，伽利略建造了自己的改进版本。
“显微镜”的名称
在1625年,乔凡尼法伯尔发明了"显微镜"这个名字。"这个名字来自希腊单词“micro”，意思是“小的”，“scope”，意思是“看”。
[在图中]“显微镜”这个名字是由“micro”和“scope”这两个词组成的。
Robert Hooke和细胞理论
“复合显微镜”的能力是允许的罗伯特胡克(1635-1703)建立了细胞理论，认为所有生物都是由细胞组成的，所有生命功能都发生在细胞中，所有细胞都来自其他细胞。
当胡克通过显微镜观察软木时，他看到了微小的空腔，并将其描述为细胞。胡克的发现使人们认识到细胞是生命的最小单位——细胞理论的基础。
[在图中]左图:罗伯特·胡克用来发现“细胞”的复合显微镜。右图:由Robert Hooke拍摄的软木的细胞结构字体过小, 1665年。
[在图中]收藏的“古董”显微镜可以追溯到显微镜的早期发展。安东·冯·列文虎克的显微镜是一个简单的玻璃放大镜，只有一个凸透镜。他用这个简单的显微镜发现了许多微生物，比如草履虫。杨森兄弟发明了第一个带有两个对齐凸透镜的复合显微镜。它看起来很像管状望远镜。(C) Robert Hooke使用改良的复合显微镜观察“细胞”。他用油灯作为光源，用水壶聚焦光束。
图片来源:奥林匹斯山．
复合显微镜成为一种流行和必要的科学仪器
18和19世纪见证了复合显微镜在机械和光学质量上的巨大改进。机床的进步使制造更精密的光学部件成为可能。新发明的透镜纠正了妨碍显微图像质量的光学像差(球形和彩色)。许多英国和德国的显微镜制造商在这一时期蓬勃发展。
[在图中]在18和19世纪，机床的进步使得更复杂的显微镜部件可以被制造出来。许多英国和德国制造商开始销售商用显微镜。图中所示的显微镜是由休·鲍威尔和彼得·利兰于1850年左右在伦敦制造的。蔡司实验室显微镜的经典设计产生于20世纪早期。这种类型的显微镜功能非常强大，许多至今仍在使用。
图片来源:奥林匹斯山．
光学显微镜成为一个非常强大的工具
今天，显微镜的家族有了显著的扩展。显微镜已经成为现代技术、研究和工业中必不可少的仪器。在光学(或光学)显微镜的家族树中，原理仍然是相同的:“通过可见光和被测物的相互作用产生放大图像。”然而，科学家们已经取得了巨大的进步，可以看到更具体的(如荧光)、更深入的(如细胞和组织的3D图像)、更快的(如自动化系统)，甚至更小的(如超越光的衍射极限)。点击显微镜类型了解更多。
[图中]当前光学显微镜的概述。
家族树展示了光学显微镜的演变。
电子显微镜改变了游戏规则
为了看到更小的东西，科学家们必须找到一种波长比可见光小得多的照明。在20世纪30年代初，他们意识到电子可以做到这一点，因此发明了透射电子显微镜(TEM)。
根据现代物理学，电子既具有粒子的性质，又具有波的性质。因此，电子有一个波长(称为德布罗意波长)，取决于它的能量(或速度)。例如，如果一个电子在真空管中被加速到每秒1,000,000米(相当于每小时220万英里!)，我们得到的德布罗意波长大约是十分之一纳米，大约是一个原子的大小。
[在此图中]冠状病毒具有晕状或冠状(冠状)外观。
新病毒COVID-19是冠状病毒的一种。原始的电子显微镜图像总是黑白的。颜色是人为绘制的，以便更好地显示(右)。图片来源:CDC。
显微技术的进步从未停止
科学家们从未放弃发明新型显微镜，不断突破极限，想要看到看不见的东西。有关详情，请参阅“先进的显微镜．”
3D打印技术还有助于开发更小、更便宜的显微镜。你可以在家里DIY显微镜(开源)，也可以在实验室里使用专业显微镜。
总结
在这篇文章中，我们学到了:
- 简易显微镜是最早的一种显微镜。它只有一个透镜，用作放大镜。
- 安东·冯·列文虎克(1632-1723)用他的简易显微镜发现了许多微生物，如原生生物和细菌。他被认为是微生物学的先驱。
- 复合显微镜使用两个凸透镜以获得更高的放大倍率。第一台复合显微镜发明于17世纪早期。
- 罗伯特·胡克(Robert Hooke, 1635-1703)用改良的复合显微镜观察“细胞”，并建立了细胞理论，认为细胞是生命的基本单位。
- 在20世纪，显微镜已经成为新技术的基本工具和推动力。许多新的显微镜，如电子显微镜，继续发展。
参考文献
”显微镜解剖:导论”
