Sisältö
- TL; DR (liian pitkä; ei lukenut)
- Suurennuslasi ja suurennuslasi
- Yksinkertainen vs. mikroskooppi
- Yhdistelmävalomikroskooppi
- varoitukset
- Mikroskooppien suurennuksen löytäminen
- Mikroskoopin ja suurennuslasin ulkopuolella
- Mikroskooppien merkitys
Kirkkaan materiaalin käyttö esineiden suurentamiseen on juurtunut historiaan, mutta lasien linssien ensimmäinen esimerkki on peräisin noin 1350. Lukemiseen tarkoitetut suurennuslasit edustivat tätä kuvaa, joka juontaa juurensa 1200-luvun lopulle. Näistä linssien varhaisesta käytöstä huolimatta bakteerien, levien ja alkueläinten mikroskooppisen maailman löytäminen odotti lähes 300 vuotta.
TL; DR (liian pitkä; ei lukenut)
Yksi ero suurennuslasin ja yhdistetyn valomikroskoopin välillä on se, että suurennuslasi käyttää yhtä linssiä objektin suurentamiseen, kun taas mikroskooppi käyttää kahta tai useampaa linssiä. Toinen ero on, että suurennuslaseja voidaan käyttää läpinäkymättömien ja läpinäkyvien esineiden katsomiseen, mutta yhdistelmämikroskooppi vaatii, että näyte on riittävän ohut tai läpinäkyvä, jotta valo pääsee läpi. Myös suurennuslasi käyttää ympäröivää valoa, ja valomikroskoopit käyttävät valonlähdettä (peilistä tai sisäänrakennetusta lampusta) valaisemaan kohdetta.
Suurennuslasi ja suurennuslasi
Suurennuslinssejä on käytetty vuosisatojen ajan. Tulipalot ja virheellisen näkökyvyn korjaaminen olivat varhaisimpia suurennuslasin käyttötarkoituksia ja toimintoja. Linssien dokumentoitu käyttö alkoi 1300-luvun lopulla suurennuslasilla ja silmälasillä ihmisten lukemiseen, joten lasien yhdistäminen tutkijoiden kanssa alkaa 1300-luvun alkupuolella.
Suurennuslasit käyttävät kuperaa linssiä, joka on kiinnitetty pidikkeeseen. Kupera linssi on ohuempi reunoilla kuin keskellä. Kun valo kulkee linssin läpi, valonsäteet taipuvat kohti keskustaa. Suurennuslasi on keskittynyt esineeseen, kun valon aallot kohtaavat katseltavalla pinnalla.
Yksinkertainen vs. mikroskooppi
Yksinkertainen mikroskooppi käyttää yhtä linssiä, joten suurennuslasit ovat yksinkertaisia mikroskooppeja. Stereoskooppiset tai leikkaavat mikroskoopit ovat yleensä myös yksinkertaisia mikroskooppeja. Stereoskooppisilla mikroskoopeilla käytetään kahta okulaaria tai okulaaria, yksi kutakin silmää varten, binokulaarisen näkemyksen mahdollistamiseksi ja kolmiulotteisen kuvan katsomiseksi kohteesta. Stereoskooppisilla mikroskoopeilla voi olla myös erilaisia valaistusvaihtoehtoja, jolloin esine voidaan valaista ylhäältä, alhaalta tai molemmilta. Suurennuslasilla ja stereoskooppisilla mikroskoopeilla voidaan tarkastella läpinäkymättömien esineiden, kuten kivien, hyönteisten tai kasvien, yksityiskohtia.
Yhdistelmämikroskoopit käyttävät kahta tai useampaa linssiä peräkkäin suurentamaan katsottavia kohteita. Yhdistelmämikroskoopit vaativat yleensä, että tarkasteltava näyte on riittävän ohut tai läpinäkyvä niin, että valo pääsee läpi. Nämä mikroskoopit tarjoavat suuren suurennuksen, mutta näkymä on kaksiulotteinen.
Yhdistelmävalomikroskooppi
Yhdistelmävalomikroskoopit käyttävät yleisimmin kahta linssiä, jotka ovat kohdistettu kehon putkeen. Lampun tai peilin valo menee lauhduttimen, näytteen ja molempien linssien läpi. Lauhdutin kohdistaa valon ja siinä voi olla iiris, jota voidaan käyttää näytteen läpi kulkevan valon määrän säätämiseen. Okulaarissa tai okulaarissa on yleensä linssi, joka suurentaa kohdetta näyttämään 10 kertaa (kirjoitettu myös 10x) suurempana. Alempi linssi tai objektiivi voidaan muuttaa kiertämällä nenäkappaletta, jossa on kolme tai neljä kohdetta, joista jokaisella on linssi, jolla on erilainen suurennus. Objektiivilinssin voimakkuuksilla on yleisimmin neljä kertaa (4x), 10 kertaa (10x), 40 kertaa (40x) ja joskus 100 kertaa (100x). Jotkut yhdistelmävalomikroskoopit sisältävät myös koveran linssin häiriöiden korjaamiseksi reunojen ympärillä.
varoitukset
Yhdistelmävalomikroskoopit ovat yleensä valokenttämikroskoopeja. Nämä mikroskoopit lähettävät valoa näytteen alapuolella olevasta lauhduttimesta, jolloin näyte näyttää tummemmalta ympäröivään väliaineeseen verrattuna. Näytteiden läpinäkyvyys voi tehdä yksityiskohtien tarkastelun vaikeaksi alhaisen kontrastin vuoksi. Siksi näytteet värjätään usein paremman kontrastin saavuttamiseksi.
Darkfield-mikroskoopeissa on muokattu lauhdutin, joka siirtää valoa kulmasta. Kulmavalaistu antaa suuremman kontrastin yksityiskohtien näkemiseksi. Näyte näyttää vaaleammasta kuin tausta. Darkfield-mikroskoopit mahdollistavat paremmat havainnot eläville näytteille.
Vaihekontrastimikroskoopit käyttävät erityisiä kohteita ja modifioitua lauhdutinta niin, että näytteen yksityiskohdat näkyvät kontrastina ympäröivään materiaaliin, vaikka näyte ja ympäröivä materiaali ovat optisesti samanlaisia. Lauhdutin ja objektiivilinssi vahvistavat jopa pieniä eroja valonläpäisyssä ja taiteessa, lisäämällä kontrastia. Kuten valokenttämikroskoopeissa, näyte näyttää tummemmalta kuin ympäröivä materiaali.
Mikroskooppien suurennuksen löytäminen
Ero käsilinssin ja mikroskoopin suurennusten välillä tulee linssien lukumäärästä. Suurennuslasilla tai käsilinssillä suurennus on rajoitettu yksittäiseen linssiin. Koska linssillä on yksi polttoväli linssistä tarkennuspisteeseen, suurennus on kiinteä. Vuonna 1673 Antony van Leeuwenhoek esitteli maailmaa pienille "eläinlaskuilleen" yksinkertaisella mikroskoopilla tai käsilinssillä, jonka suurennus on 300 kertaa (300x) todellisessa koossa. Vaikka Leeuwenhoek käytti kaksoiskoveraa linssiä, joka antoi kuvan paremman resoluution (vähemmän vääristymiä), useimmat suurennuslasit käyttävät kuperaa linssiä.
Suurennuksen löytäminen yhdistelmämikroskoopeissa vaatii kunkin kuvan läpi kulkevan linssin suurennuksen tuntemusta. Onneksi linssit on yleensä merkitty. Tavallisissa luokkahuonemikroskoopeissa on okulaari, joka suurentaa objektia näyttämään 10 kertaa (10x) suuremmalla kuin objektin todellinen koko. Yhdistelmämikroskooppien objektiivilinssit kiinnitetään pyörivään nenäkappaleeseen, jotta katsojat voivat muuttaa suurennustasoa kääntämällä nenäkappaleen toiseen linssiin.
Kokonaissuurennus saadaan kertomalla linssien suurennus. Jos katsot objektia pienimmän tehon objektiivin kautta, kuvaa suurennetaan objektiivilinssillä 4x ja okulaarin linssillä 10x. Kokonaissuure on siis 4 × 10 = 40, joten kuva näyttää 40 kertaa (40x) todellista kokoa suurempi.
Mikroskoopin ja suurennuslasin ulkopuolella
Tietokoneet ja digitaalinen kuvantaminen ovat laajentaneet huomattavasti tutkijoiden mahdollisuuksia tarkastella mikroskooppista maailmaa.
Konfokaalimikroskooppia voitaisiin teknisesti kutsua yhdistemikroskoopiksi, koska siinä on enemmän kuin yksi linssi. Linssit ja peilit tarkentavat lasereita kuvan tuottamiseksi näytteen valaistusta kerroksesta. Nämä kuvat kulkevat reikien läpi, missä ne otetaan digitaalisesti. Nämä kuvat voidaan sitten tallentaa ja käsitellä analysointia varten.
Skannaavat elektronimikroskoopit (SEM) käyttävät elektronivaloa kullattujen esineiden skannaamiseen. Nämä skannaukset tuottavat kolmiulotteisia mustavalkoisia kuvia esineiden ulkopinnasta. SEM käyttää yhtä sähköstaattista linssiä ja useita sähkömagneettisia linssejä.
Transmissioelektronimikroskoopit (TEM) käyttävät myös elektronivaloa yhden sähköstaattisen linssin ja useiden sähkömagneettisten linssien kanssa ohutleikkeiden skannaamiseksi esineiden läpi. Tuotetut mustavalkoiset kuvat näyttävät kaksiulotteiselta.
Mikroskooppien merkitys
Linssit olivat aiemmin ennenaikaisempia niiden käytöstä 1300-luvun lopulla. Ihmisen uteliaisuus vaati melkein, että ihmiset huomasivat linssien kyvyn tutkia hyvin pieniä esineitä. 10. vuosisadan arabien tutkija Al-Hazen oletti, että valo kulki suorassa linjassa ja että visio riippui esineistä heijastuvasta valosta ja katsojien silmiin. Al-Hazen tutki valoa ja väriä vesipallon avulla.
Ensimmäinen silmälasien (silmälasien) linssien kuva on kuitenkin noin 1350. Ensimmäisen yhdistemikroskoopin keksintö hyvitetään Zacharias Janssenille ja hänen isänsä Hansille 1590-luvulla. Vuoden 1609 lopulla Galileo käänsi yhdistemikroskoopin ylösalaisin aloittaakseen havainnot yläpuolella olevasta taivaasta, muuttaen pysyvästi ihmisen käsitystä maailmankaikkeudesta. Robert Hooke käytti itse rakennettua valomikroskooppia tutkiakseen mikroskooppista maailmaa, nimitti kuvio, jonka hän näki korkkiviirakoissa "soluissa", ja julkaisi monia havaintojaan julkaisussa "Micrographia" (1665). Hooken ja Leeuwenhoekin tutkimukset johtivat lopulta ituteoriaan ja nykyaikaiseen lääketieteeseen.