顯微鏡的發展史，誰知道是怎麽發展的？
單式顯微鏡的出現:
在3000多年以前，歐洲腓尼基人在地中海沿岸的貝魯斯河邊第壹次制成了人造玻璃.大約在4世紀,羅馬人開始把玻璃應用在門窗上. 到1291年, 意大利的玻璃制造技術已經非常發達.而玻璃是制造顯微鏡的基本材料.
早在公元前,我國人民就發展出了透鏡制造技術.當時的材料是水晶. 13世紀,著名的馬可.波羅將中國的眼鏡傳入歐洲.歐洲人學會了磨制眼鏡的技術. 當時,玻璃制造業已經很發達, 歐洲人用廉價的玻璃來磨制眼鏡,是眼鏡成為了壹種相對廉價的商品. 眼鏡制造業興盛起來.
那時戴眼鏡的人大都是富翁, 他們的年紀多半很大,所以他們需要老花鏡,也就是凸透鏡.人們很快發現,凸透鏡可以產生物體的放大影象. 於是,壹些人開始使用凸透鏡來觀察細小的物體,凸透鏡在科學研究中開始發揮它巨大的作用.凸透鏡因其具有放大功能而被叫做放大鏡,多透鏡的復式顯微鏡發明後又稱單式顯微鏡,意思是只有壹個透鏡的顯微鏡.
第壹個復式顯微鏡:
單式顯微鏡有壹個致命的缺點,那就是它的焦距與透鏡直徑成正比,而焦距又與放大倍數成反比.也就是說,焦距越短,放大倍數越大,而透鏡直徑又越小.如果放大倍數是100倍,透鏡的焦距為0.25毫米,透鏡直徑大約為0.33毫米! 這個比大頭針頭還小的透鏡在當時根本制造不出來.因為這個緣故,當時的放大鏡的放大倍數最多不過25倍.眾所周知,體積較大的壹些纖毛蟲的長度也不過0.1毫米,放大25倍後也才2.5毫米大.而它內部的細微結構就根本看不清了.因此,為了觀察更多的細微物體,人們迫切需要壹種更好的放大工具.
1595年,荷蘭的著名磨鏡師詹森(Janssen)發明了第壹個簡陋的復式顯微鏡(如圖,其真品已經遺失).這個顯微鏡是由三個鏡筒連接而成.其中中間的鏡筒較粗,是手握的地方.另外兩個鏡筒分別插入它的兩端,可以自由伸縮,從而達到聚焦的目的.鏡頭兩個,都是凸透鏡,分別固定在鏡筒的兩端.物鏡是壹個只有壹個凸面的單凸透鏡.目鏡是壹個有兩個凸面的雙凸透鏡. 當這個顯微鏡的兩個活動鏡筒完全收攏時,它的放大倍數是3倍;當兩個活動鏡筒完全伸出時,它的放大倍數是10倍(其實這也是最早的變焦鏡頭).
*關於復式顯微鏡的發明過程,壹說是Janssen在他父親Hans的幫助下完成的;另壹種說法較為有趣:詹森有兩個淘氣的兒子.壹天,他們溜進了爸爸的作坊裏摸摸動動.哥哥順手拿起了兩個鏡片放到銅管的兩端,發現通過這個銅管看書時書上的字大得顯嚇人.詹森知道後很高興.讓他們幫助他制成了世界上的第壹架復式顯微鏡.
復式顯微鏡在性能上明顯優於單式顯微鏡.壹是它的放大率可以做得很高,可以把幾個放大倍數較小的凸透鏡組合起來獲得很高的放大率.二是制造工藝較簡單,不必磨制壹個個極小的透鏡...復式顯微鏡的發明,是科學史上的裏程碑,人類從此開始認識微觀世界.不過,由於技術條件不成熟,16世紀的顯微鏡放大倍數都不高,因此在16世紀人類在探索微觀世界方面並沒有什麽激動人心的發現
十七世紀單顯微鏡的發展
十七世紀的單顯微鏡與其說是科學儀器,不如說是藝術品
似乎那時的顯微鏡制造者所追求的並不是高的性能,而是視覺上的享受.比如下面的這個顯微鏡.它制造於十七世紀晚期.很明顯,它的作用已不再是單純的放大物體以方便研究,更重要的是它那光亮美麗的黃銅色,精美的裝飾還給人以壹種高貴典雅的美感.結構:這個單式顯微鏡的鏡頭鑲在壹個圓盤形金屬眼罩的中部.兩個金屬手柄壹長壹短,長的那個手柄是手握的地方.在其末端還設置了幾個突起,方便使用者握住.在這兩個手柄的中間,夾著壹個有六個圓孔可以轉動的圓盤,那是它的載物臺.使用:在使用前,把樣品切成薄片放到載物臺的圓孔上.然後拿起顯微鏡將圓孔對準光源,同時把金屬眼罩放在眼窩上以擋住周圍的光.用大拇指按壓較短的那個手柄(那相當於壹個杠桿),以此調節鏡頭與標本的距離使成像最為清晰.如果切片較多,可以依次放到每個圓孔上.在觀察時轉動載物臺即可觀察到每個切片.從這個顯微鏡鏡頭的大小來看,它的放大率應該比較大.
在十七世紀中葉,出現了壹種滑桿顯微鏡.
它們的基本結構大致相同:燈塔形的鏡身,頂端是壹個凸透鏡.在鏡身中部穿過壹根長長的可以水平滑動的橫桿.在橫桿前端固定著壹根頂端削尖,與橫桿垂直的長"針"----奇特的載物臺.使用時,先將針尖刺入標本,使標本固定在針尖上.然後前後移動滑桿,調節標本與透鏡的距離而使成像最清晰後,即可進行觀察.從這個顯微鏡的透鏡大小可以看出,該顯微鏡的放大率不大.缺點:標本放在針形的載物臺上實在不穩定,因此觀察時的實際操作很麻煩.因此,後來的顯微鏡就沒有采用這種針形載物臺.
單式顯微鏡的頂峰----列文虎克的顯微鏡
真正觀察活細胞的是胡克同時代的荷蘭科學家列文·虎克(Avon Leeuwenhoek,1632-1723),他在1677年用自制的高倍放大鏡觀察池塘水中的原生動物,蛙腸內的原生動物,人類和哺乳類動物的精子;後又在鮭魚的血液中看到紅細胞的核.1683年,他又在牙垢中看到了細菌.他把觀察的現象報告給英國皇家學會,得到英國皇家學會的肯定.列文·虎克出身於布商,他最初磨制透鏡的目的是為了檢驗布的質量,但他在掌握了高水平的磨制透鏡技術後,進而利用透鏡組裝成顯微鏡,並利用自制的顯微鏡發現了前人未曾見到過的壹些活細胞,這些成就是十分難能可貴的.他壹生親自磨制了550個透鏡,裝配了247架顯微鏡,為人類創造了壹批寶貴的財富,至今保留下來的有9架,現存於荷蘭尤特萊克特大學博物館(University Museum of Utrecht)中的壹架的放大倍數為270倍.分辨力為1.4μm.在當時,這個水平是很高的,直到19世紀初所制的顯微鏡還未超過這壹水平.因此,我們不能忽視他對細胞生物學的發展所做貢獻的重要性.列文虎克壹生制造了數百個顯微鏡,它們都非常小,設計和功能也相似.他的顯微鏡的尺寸幾乎是壹個常數:長2英寸,寬1英寸.鏡身大多是用黃銅制造(左圖:經歷了三百多年,鏡身已銹蝕).
結構:壹個典型列文虎克顯微鏡是由兩個螺釘,(其中較長的壹個是手柄.其長度可以調節;通過調節較短的那個螺釘可以改變標本與透鏡的距離.)幾個鉚釘,壹個鏡頭,壹個寬大的鏡身,壹個針形載物臺(連接在手柄上,通過調節手柄長度可以調節標本的高度).鏡身的結構較為精巧:首先在兩塊同樣形狀的黃銅薄板上對稱地鑿兩個孔,然後把鏡頭放在其中壹個孔上,再把另壹塊黃銅板放在上面,對齊這兩塊黃銅板,使這兩個孔剛好把中間的透鏡鑲住.最後用鉚釘固定住銅板即可.使用:同樣先將標本固定在針尖上.然後拿起顯微鏡對著光源,同時調節那兩個螺釘使標本的位置,影象最佳後即可進行觀察.
十七世紀復式顯微鏡的初步發展
在十六世紀晚期，第壹個復式顯微鏡由荷蘭人詹森(Janssen)發明.此後復式顯微鏡開始被人們使用.但是,壹直到十七世紀末,復式顯微鏡都使用得沒有單式顯微鏡廣泛.因為當時的復式顯微鏡有壹個極大的缺點:由於當時的透鏡制造技術不高,因此制造出的復式顯微鏡的像差和色差都很大,這使人們大都不喜歡使用復式顯微鏡.盡管如此,還是有些人制造,使用了壹些復式顯微鏡.比如意大利人伽利略(Galileo)和英國人胡克(Hooke).
功能強大的電子顯微鏡
1933年,德國人魯斯卡(Ruska)設計制造了第壹臺電子顯微鏡.其性能遠遠超過了光學顯微鏡.後來經過人們的努力,電子顯微鏡的分辨率由最初的500納米(百萬分之五米)提高到現在的1埃(十億分之壹米);放大率已達到幾十萬倍以上.從50年代開始,研究者們應用電子顯微鏡相繼取得了很多重要成就.可以說,電子顯微鏡的出現大大推動了人類的科學研究.
:雖然顯微攝影術在十九世紀中葉就已經出現,但由於當時照相技術本身的不成熟,十九世紀的顯微攝影術並沒有被廣泛地使用.直到二十世紀初,由於在膠片和相機的制造技術上取得了突破,顯微攝影才開始被廣泛地使用起來,逐步成為了記錄顯微圖象的主要方式之壹.新興的數碼成像技術更是把顯微攝影技術推向了壹個新高峰,使顯微科學與數字技術的發展牢固地結合起來,為人類的科學發展做出貢獻.
總觀顯微科學四百多年的歷史,我們可以看到,任何壹個學科的發展都離不開其它學科的支持.各種學科的互相穿插,交融在今天的科學研究中已顯得越來越重要.這是社會發展的必然結果,是不可阻擋的潮流.
更多的新型顯微鏡層出不窮，在此就不壹壹列舉了，隨著科學技術的發展也將產生更多更好的顯微成像系統