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北京中顯基礎知識：顯微鏡的發(fā)明與應用
閱讀：300 發(fā)布時間：2013-4-7
| zui早的顯微鏡出現(xiàn)在16世紀末。據(jù)載，1590年的某日，荷蘭*爾堡的眼鏡商漢斯·簡森（Hans Jansen）在自己的店鋪里觀看兒子查卡里亞斯·簡森（Zacharias Jansen,1580-1638）玩弄透鏡。當他偶然將兩塊大小不同的透鏡重疊在適當?shù)木嚯x時，可以見到遠處鐘樓的景象，并且增大了許多，他們驚異極了。老簡森以一個商人的敏感性，試將一塊凹透鏡與一塊凸透鏡分別裝在一根直徑1英寸、長1英尺半的銅管的兩端，世界上*臺原始的顯微鏡便誕生了，它的放大倍數(shù)約為8-12倍。于是老簡森開始將此“幻鏡"出售給市人。后來，簡森的鄰居眼鏡商里伯度將此鏡奉獻給荷蘭政府作戰(zhàn)爭的武器，從而使整個歐洲知道了望遠鏡。 將顯微鏡用于科學研究，是17世紀的事。zui早將顯微鏡用于科學研究工作的人，應說是伽利略。1609年伽利略訪問威尼斯，聽到有關望遠鏡的消息，他返回帕多瓦后，即自行研制望遠鏡用于天文學的研究，并取得了許多成就。他也試圖研究制造顯微鏡，卻遠沒有望遠鏡成功，因為放大倍數(shù)太小，應用價值不大。意大利人馬爾皮基（Marcello M,1628-1694）首先把顯微鏡用于生物物體組織結構的觀察，是組織學、胚胎學的。他于1661年發(fā)表通過顯微鏡研究得到的zui初成果，證實了毛細血管的存在，這一發(fā)現(xiàn)*了哈維血液循環(huán)學說的空白，使之更為完整。英國科學家虎克（Robert hooke,1635-1702）是科學實驗儀器的發(fā)明家與制造家，他于1665年出版了《顯微鏡學》（Micrographies），公布了他的研究成果，他制成可放大140倍的顯微鏡，并改進了顯微鏡的采光法，但他對生物學的貢獻不大。荷蘭科學家雷文虎克（Leeuwenhoek Anton van,1632-1723）是一位體魄強健、性格堅定、目光敏銳，而又具有滿足的好奇心與鍥而不舍的進取精神的長壽學者，在他90多年的生涯中，對顯微鏡的研究表現(xiàn)出極大的熱情。他制造及收集了250多個顯微鏡和400多個透鏡，zui高可放大200-300倍。他還應用顯微鏡進行許多精細的觀察，如對肌肉組織和精子活動的觀察，對微生物和紅細胞的觀察，并闡明了毛細血管的功能，補充了紅細胞形態(tài)學研究等。 總之，顯微鏡發(fā)明于16世紀末，而于17世紀始應用于科學研究中，它大大擴充了人類的視野，把人類的視覺從宏觀引入到微觀，了解到動物體內(nèi)的細微結構，給醫(yī)學界以極大的幫助，直接導致了19世紀細胞學、微生物學等學科的建立。 光 學 顯 微 鏡 的 發(fā) 明 過 程 顯微鏡的 房屋是用一塊塊磚石砌成的,植物體是由許多細胞組成的.所以說,細胞是構成植物體的基本單位.既然如此.那就讓我們先從細胞講起吧。在豐富多彩的生物世界里,要想探索生物體內(nèi)的奧秘,必須借助于顯微鏡.就說咱們現(xiàn)在要研究的細胞吧,離開顯微鏡能行嗎 當然不行，那么，顯微鏡是誰先發(fā)明的呢 讓我們順著歷史的腳步,在科學史的畫卷中,進行一番考證吧.提起顯微鏡的發(fā)明,那可是怪有趣味的! 原來,顯微鏡是16世紀末葉,荷蘭密得爾堡一個眼鏡店的老板詹森和他的父親罕斯發(fā)明的. 細說起來,詹森父子發(fā)明顯微鏡,還帶有一定的偶然性呢!事情的經(jīng)過是這樣的:1590年,一個晴朗無風的早晨,詹森的樓頂上閑玩.無意中,他把兩片凸玻璃片裝到一個金屬管子里,并用這個管子去看街道上的建筑物,奇怪的事情發(fā)生了,教堂高塔上大公雞的雕塑比原來大了好幾倍,這個意外的發(fā)現(xiàn),使詹森興奮起來,他高興地跑下樓去,把父親也拉上樓來觀看,一起和他分享這種新發(fā)現(xiàn)帶來的愉快.當然,偶然性的發(fā)現(xiàn)代替不了科學上的發(fā)明.值得強調的是,詹森父子倆的修養(yǎng)起了決定作用,他們抓住這個偶然的發(fā)現(xiàn),認真思索,反復實踐,用大大小小的凸玻璃片做各種距離不等的配合,終于發(fā)明了世界上*臺顯微鏡.當然,這臺顯微鏡只能稱為顯微鏡家族中的"始祖",無論是放大倍數(shù),還是分辨能力都是相當?shù)偷?后來,又經(jīng)過了許多科技工作者不斷的改進,才使得顯微鏡成為今天這個樣子. 十九世紀中期，人們發(fā)明了光學顯微鏡。 1665年，英國學者胡克（Robert Hooke）設計制造了首架光學顯微鏡，當時放大倍數(shù)為40~140倍，并用此觀察并描述了植物細胞，同年發(fā)表《顯微圖譜》一書。 此后，荷蘭學者列文o虎克（A。V。Leeuwenhoek）用自己設計的更*的顯微鏡觀察了動物細胞，并描述了細胞核的形態(tài)。直到今天，光學顯微技術已從普通復式光學顯微技術發(fā)展為熒光顯微技術、共焦點激光掃描顯微鏡技術、數(shù)字成象顯微鏡技術、暗場顯微鏡技術、相差和微分干涉顯微鏡技術和錄像增加反差顯微鏡技術等等。 可見，光學顯微技術已成為人類認識微觀世界的必要工具，借助它，使人們認識了細胞。然而，準確的理論計算表明，光學顯微鏡質量無論無何改善--不論是用多少組鏡片，使用油鏡頭還是加強光源，放大率至多1000~1500，分辨本領至多 。這就成為人類認識更小的物體：病毒和分子、原子的瓶頸問題。 物理學家海侖霍爾等人在理論上證明：限制光學顯微鏡分辨本領及放大率的因素是光的波長。因而人們轉向尋找一種成像媒介--波，它具有可視、可拍攝照片、波長短、且能用裝置改變波的運動路線的特點。 20世紀初，恰伊斯發(fā)明了紫外光顯微鏡，將分辨率提高為 ，這是一次質的飛躍，但紫外線仍不是的成像媒介，不能滿足科研和生產(chǎn)需要。 1926年，德國科學家蒲許指出，具有軸對稱性的磁場對電子束起著透鏡作用?？上а芯空邲]有考慮到利用它放大物體。 1932年，柏林科工大學壓力實驗室的年輕研究員盧斯卡和克諾爾對陰極射線示波器做了一些改進，成功得到放大幾倍后的銅網(wǎng)圖像，這大大鼓舞了人們，確立了電子顯微法。 1933年底，盧斯卡制成了能放大一萬倍的電子顯微鏡，并拍攝了金屬箔和纖維的放大像。使電子顯微鏡的放大倍數(shù)超過了光學顯微鏡。 1937年，柏林科工大學的克勞塞和穆勒成功的制出了分辨率為 的電子顯微鏡，西門子公司得知后，將主要精力轉到適用電子顯微鏡的制造上，并聘請了盧斯進行研究。次年，西門子公司*批分辨率為 的電子顯微鏡上市。 隨后，在人們的研究下，電子顯微鏡的質量不斷提高。如今，其分辨率和放大倍數(shù)達到了 和 倍。使人們能更準確地認識了病毒、分子、原子和夸克。 （一）顯微鏡的發(fā)明與細胞的發(fā)現(xiàn) Robert Hooke 與他制作的顯微鏡 Made by A.van Leeuwenhoek （1632-1723）. Magnification ranges at 50-275x. Large Student Microscope made by Charles Chevalier 1840 1752年,英國人J. Dollond 發(fā)明消色差顯微鏡. 1812年,蘇格蘭人D. Brewster 發(fā)明油浸物鏡,改進了體視顯微鏡. 1886年,德國人Ernst Abbe 發(fā)明復消差顯微鏡,并改進了油浸物鏡,至此普通光學顯微鏡技術基本成熟. 1932年,荷蘭籍德國人F. Zernike成功設計了相差顯微鏡（phase contrast microscope）,并因此獲1953年諾貝爾物理獎. 1932年,德國人M.Knoll和E.A.F.Ruska發(fā)明電鏡, 1940年,美,德制造出分辨力為0.2nm的商品電鏡 LCSM Image of a Xenopus Melanophore microtubule cytoskeleton （green） and the nucleus （blue） 1981年,瑞士人G.Binnig和H.RoherI在IBM蘇黎世實驗中心（Zurich Research Center）發(fā)明了掃描隧道顯微鏡而與電鏡Ruska同獲1986年度的諾貝爾物理學獎 | |