Sisu
- TL; DR (liiga pikk; ei lugenud)
- Suurendusklaas ja suurendusklaas
- Lihtne vs liitmikroskoop
- Valgusmikroskoop
- Hoiatused
- Mikroskoopide suurenduse leidmine
- Üle mikroskoobi ja suurendusklaasi
- Mikroskoopide olulisus
Läbipaistva materjali kasutamine objektide suurendamiseks pärineb juba ajaloost, kuid prilliklaaside esimene illustratsioon pärineb umbes aastast 1350. Suurendusklaasid lugemiseks eelnesid sellele illustratsioonile, pärinedes 1200ndate lõpust. Vaatamata läätsede varasele kasutamisele, ootas bakterite, vetikate ja algloomade mikroskoopilise maailma avastamine peaaegu 300 aastat.
TL; DR (liiga pikk; ei lugenud)
Üks erinevus luubi ja liitvalgusmikroskoobi vahel on see, et luubis kasutatakse objekti suurendamiseks ühte läätse, liitmikroskoobis aga kahte või enamat läätse. Teine erinevus on see, et luubi abil saab läbipaistmatuid ja läbipaistvaid objekte vaadata, kuid liitmikroskoobiga peab proov olema piisavalt õhuke või piisavalt läbipaistev, et valgus läbi saaks. Samuti kasutab luup ümbritsevat valgust ja valgusmikroskoobid kasutavad objekti valgustamiseks valgusallikat (peeglist või sisseehitatud lambist).
Suurendusklaas ja suurendusklaas
Suurendusklaase on kasutatud sajandeid. Tulekahju puhkemine ja vigase nägemise parandamine olid varasemate luubi kasutamise ja funktsioonide hulgas. Läätsede dokumenteeritud kasutamine algas 13. sajandi lõpus suurendusklaaside ja prillidega, mis aitasid inimestel lugeda, nii et prillide seotus teadlastega ulatus 1300. aastate algusesse.
Luubid kasutavad hoidikusse kinnitatud kumerat läätsi. Kumerad läätsed on servadest õhemad kui keskelt. Kui valgus läbib objektiivi, painduvad valguskiired keskpunkti poole. Luup keskendub objektile, kui valguslained kohtuvad vaadeldava pinnaga.
Lihtne vs liitmikroskoop
Lihtsas mikroskoobis kasutatakse ühte objektiivi, seega on luubid lihtsad mikroskoobid. Stereoskoopilised või dissekteerivad mikroskoobid on tavaliselt ka lihtsad mikroskoobid. Stereoskoopilistes mikroskoopides kasutatakse binokulaarse nägemise võimaldamiseks ja objekti kolmemõõtmelise vaate saamiseks kahte okulaari või okulaari, üks iga silma jaoks. Stereoskoopilistel mikroskoopidel võib olla ka erinevaid valgustuse võimalusi, mis võimaldavad objekti valgustada ülalt, alt või mõlemalt. Suurendusklaaside ja stereoskoopiliste mikroskoopide abil saab vaadata läbipaistmatute objektide, näiteks kivide, putukate või taimede üksikasju.
Liitmikroskoobid kasutavad vaatamiseks objektide suurendamiseks kahte või enamat läätse järjest. Üldiselt nõuavad liitmikroskoobid, et vaadeldav proov oleks piisavalt õhuke või piisavalt läbipaistev, et valgus saaks sellest läbi pääseda. Need mikroskoobid pakuvad suurt suurendust, kuid vaade on kahemõõtmeline.
Valgusmikroskoop
Kombineeritud valgusmikroskoobid kasutavad kõige sagedamini kahte läätse, mis on joondatud kere torusse. Lambi või peegli valgus läbib kondensaatori, näidise ja mõlemad läätsed. Kondensaator fokusseerib valguse ja sellel võib olla iiris, mida saab kasutada proovi läbiva valguse hulga reguleerimiseks. Okulaaris või okulaaris on tavaliselt lääts, mis suurendab objekti 10-kordselt (kirjutatud ka kui 10x) suuremaks. Alumist objektiivi või objektiivi saab muuta, keerates ninaosa, mis hoiab kolme või nelja objekti, millest kõigil on erineva suurendusega objektiiv. Tavaliselt on objektiivi tugevus neli korda (4x), 10 korda (10x), 40 korda (40x) ja mõnikord 100 korda (100x). Mõni valgusmikroskoop sisaldab ka nõgusamat läätse, et seda servade ümber hägustada.
Hoiatused
Kombineeritud valgusmikroskoobid on tavaliselt erevälja mikroskoobid. Need mikroskoobid edastavad proovi all olevast kondensaatorist valgust, muutes proovi ümbritseva keskkonnaga tumedamaks. Proovide läbipaistvus võib muuta üksikasjad väikese kontrasti tõttu raskesti nähtavaks. Seetõttu värvitakse proove parema kontrastsuse saavutamiseks sageli.
Darkfieldi mikroskoopidel on modifitseeritud kondensaator, mis edastab valgust nurga alt. Nurga all olev valgus tagab detailide nägemiseks suurema kontrasti. Eksemplar näeb taustast heledam välja. Tumevälja mikroskoobid võimaldavad elusaid isendeid paremini jälgida.
Faasikontrastmikroskoobid kasutavad spetsiaalseid objekte ja modifitseeritud kondensaatorit, nii et proovi üksikasjad kuvatakse erinevalt ümbritsevast materjalist, isegi kui proov ja ümbritsev materjal on optiliselt sarnased. Kondensaator ja objektiivi lääts võimendavad valguse läbilaskvuse ja murdumisnäitajate isegi väikeseid erinevusi, suurendades kontrasti. Nagu heleda välja mikroskoopide puhul, näib proov ümbritsevat materjali tumedam.
Mikroskoopide suurenduse leidmine
Käsiläätsede ja mikroskoobi suurenduste erinevus tuleneb läätsede arvust. Luubi või käsiläätsega piirdub suurendus ainult ühe objektiiviga. Kuna objektiivil on üks fookuskaugus objektiivist fookuspunktini, on suurendus fikseeritud. Aastal 1673 tutvustas Antony van Leeuwenhoek maailma oma pisikestele "loomulugudele", kasutades lihtsat mikroskoopi või käsiläätsi suurendusega 300 korda (300x). Ehkki Leeuwenhoek kasutas kahet nõgusat objektiivi, mis andis pildi parema eraldusvõime (vähem moonutusi), kasutavad enamik suurendusklaase kumerat objektiivi.
Liitmikroskoopide suurenduse leidmiseks on vaja teada iga läätse suurendust, mida pilt läbib. Õnneks on läätsed tavaliselt tähistatud. Tavalistel klassiruumimikroskoopidel on okulaar, mis suurendab objekti, et see näeks 10 korda (10x) suurem kui objekti tegelik suurus. Liitmikroskoopide objektiivid kinnitatakse pöörleva ninaotsa külge, nii et vaatajad saavad muuta suurendustaset, keerates ninaotsa teise läätse külge.
Kogu suurenduse leidmiseks korrutage läätsede suurendus omavahel. Objekti vaatamisel väikseima võimsusega objektiivi abil suurendatakse pilti objektiivi abil 4x ja okulaari objektiivi abil 10x. Seetõttu on kogu suurendus 4 × 10 = 40, seega ilmub pilt tegelikust 40 korda suuremaks (40x).
Üle mikroskoobi ja suurendusklaasi
Arvutid ja digitaalne pildistamine on teadlaste võimalusi mikroskoopilist maailma vaadata oluliselt laiendanud.
Konfokaalset mikroskoopi võiks tehniliselt nimetada liitmikroskoobiks, kuna sellel on rohkem kui üks lääts. Objektiivid ja peeglid fokuseerivad lasereid, et saada proovi valgustatud kihtidest pilte. Need pildid lähevad läbi aukude, kus need digitaalselt jäädvustatakse. Neid pilte saab siis analüüsi jaoks salvestada ja nendega manipuleerida.
Skaneerivad elektronmikroskoobid (SEM) kasutavad kullatud objektide skannimiseks elektronide valgustust. Nende skaneeringute abil saadakse kolmemõõtmelised mustvalged kujutised objektide väliskülgedest. SEM kasutab ühte elektrostaatilist läätse ja mitmeid elektromagnetilisi läätsi.
Edastus-elektronmikroskoobid (TEM) kasutavad ka elektronide valgustust ühe elektrostaatilise läätse ja mitme elektromagnetilise läätsega, et moodustada objektide kaudu õhukeste lõikude skaneering. Valmistatud mustvalged pildid on kahemõõtmelised.
Mikroskoopide olulisus
Objektiivid olid varasemad andmed nende kasutamise kohta 13. sajandi lõpus. Inimeste uudishimu nõudis peaaegu, et inimesed märkaksid läätsede võimet uurida väga väikeseid esemeid. 10. sajandi araabia teadlane Al-Hazen püstitas oletuse, et valgus liikus sirgjooneliselt ja nägemine sõltus objektidest peegelduvast valgust ja vaataja silmadesse. Al-Hazen uuris valgust ja värvi, kasutades veesfääre.
Esimene prillide (prillide) läätsede pilt pärineb umbes 1350. aastast. Esimese liitmikroskoobi leiutis pälvis Zacharias Janssenile ja tema isale Hansule 1590. aastatel. 1609. aasta lõpus pööras Galileo ühendmikroskoobi tagurpidi, et alustada vaatlusi taeva kohal, muutes jäädavalt inimeste ettekujutust universumist. Robert Hooke kasutas mikroskoopilise maailma uurimiseks omaenda ehitatud komposiitvalgusmikroskoopi, nimetas mustrit, mida ta nägi korgilõikudes, "rakkudes" ja avaldas oma arvukad tähelepanekud ajakirjas "Micrographia" (1665). Hooke ja Leeuwenhoeki uurimused viisid lõpuks iduteooria ja tänapäevase meditsiini juurde.