科学·技术·社会　人类探索微观世界不可缺少的工具——显微镜

在那个被称为文艺复兴的历史时期 在 黑暗 中世纪之后 出现了印刷 火药 和水手指南针的发明 随后发现了美国 同样值得注意的是光学显微镜的发明 一种通过镜头或镜头组合使人眼能够观察到微小物体的放大图像的仪器 它让 世界各地的世界变得迷人 玻璃透镜 玻璃透镜的发明 很久以前 在朦胧的未经记录的过去 有人拿起一块透明的水晶 中间比边缘 更厚 看着它 发现它让东西看起来更大 有人还发现 这样的水晶会聚焦太 阳光线 并放火烧成一块羊皮纸或布料 在公元一世纪的罗马哲学家 Seneca 和 Pliny the Elder 的着作中提到了放大镜和 燃烧的眼镜 或 放大镜 但显然它 们在眼镜发明之前并未使用太久 直到 13 世纪末世纪 它们被命名为镜片 因 为它们的形状像扁豆的种子 最早的简单显微镜仅仅是在一端具有用于物体的 板的管 而在另一端是具有小于 10 倍直径的放大率的透镜 实际尺寸的十倍 当用于观看跳蚤或微小的爬行物时 这些令人兴奋的一般奇迹被称为 跳蚤眼镜 光学显微镜的诞生 大约 1590 年 两个荷兰眼镜制造商 Zaccharias Janssen 和他的儿子汉斯在试管 几个镜头的同时 发现附近的物体看起来大大放大了 那是复合显微镜和望远 镜的先驱 1609 年 现代物理学和天文学之父伽利略听说过这些早期实验 制 定了镜头原理 并用聚焦装置制作了更好的乐器 Anton van Leeuwenhoek 1632 1723 显微镜之父 Anton van Leeuwenhoek 荷兰人 在干货商店开始学徒 用放大镜计 算布料中的线 他自学了一种新方法 用于研磨和抛光大曲率的微小镜片 这 种镜片的放大倍数可达 270 倍 是当时最精细的镜片 这些导致他的显微镜和 他着名的生物发现的建立 他是第一个看到和描述细菌 酵母植物 一滴水中 的大量生命以及毛细血管中血细胞循环的人 在漫长的一生中 他用他的镜头 对生活和非生活等各种各样的事物进行了先驱研究 并向英国皇家学会和法国 学院报告了他的一百多封信 罗伯特 胡克 英国显微镜之父罗伯特 胡克 Robert Hooke 重新确认了安东 范 列文霍克 Anton van Leeuwenhoek 在一滴水中发现微生物的存在 胡克制作了列文霍 克光学显微镜的副本 然后改进了他的设计 查尔斯 A 斯宾塞 后来 直到 19 世纪中叶 几乎没有重大改进 然后几个欧洲国家开始制造精美的光学设备 但没有比美国人查尔斯 斯宾塞和他创立的行业建造的奇妙仪器更精细 现在的 仪器 虽然变化很小 但普通光可以放大 1250 倍 蓝光放大 5000 倍 超越光学显微镜 光学显微镜 即使是具有完美镜片和完美照明的光学显微镜 也不能用于区分 小于光波长一半的物体 白光的平均波长为 0 55 微米 其中一半为 0 275 微米 一微米是千分之一毫米 大约有 25 000 微米到一英寸 千分尺也被称为微米 任何两条线都比 0 275 微米更接近 将被视为一条线 任何一条带有小于 0 275 微米的直径将是不可见的 或者最多显示为模糊 为了在显微镜下观察微 小颗粒 科学家必须完全绕过光并使用不同类型的 照明 一种波长较短的照 明 电子显微镜 20 世纪 30 年代电子显微镜的引入填补了该法案 由德国人 Max Knoll 和 Ernst Ruska 于 1931 年共同发明 Ernst Ruska 因其发明而于 1986 年获得诺贝尔物理 学奖的一半 另一半的诺贝尔奖由 Heinrich Rohrer 和 Gerd Binnig 分别为 STM 在这种显微镜中 电子在真空中加速 直到它们的波长非常短 仅为 白光的十分之一 这些快速移动的电子束聚焦在细胞样品上 被细胞部分吸收 或散射 从而在电子感应照相板上形成图像 电子显微镜的力量 如果推到极限 电子显微镜可以查看小到原子直径的物体 用于研究生物材料 的大多数电子显微镜可以 看到 大约 10 埃 这是一项令人难以置信的壮举 虽然这不会使原子可见 但它确实允许研究人员区分具有生物学重要性的各个 分子 实际上 它可以放大对象高达 100 万次 然而 所有电子显微镜都存在 严重缺陷 由于没有活体标本可以在高真空下存活 它们无法显示出活细胞特 征的不断变化的运动 光学显微镜与电子显微镜 使用他手掌大小的仪器 Anton van Leeuwenhoek 能够研究单细胞生物的运动 van Leeuwenhoek 的光学显微镜的现代后代可以超过 6 英尺高 但它们仍然是 细胞生物学家必不可少的 因为与电子显微镜不同 光学显微镜使用户能够看 到活细胞在行动 自 van Leeuwenhoek 以来 光显微镜的主要挑战是