กล้องจุลทรรศน์เป็นอุปกรณ์พิเศษที่ออกแบบมาเพื่อขยายไมโครอิมเมจและวัดขนาดของวัตถุหรือโครงสร้างที่สังเกตได้ผ่านเลนส์ การพัฒนานี้น่าทึ่งมาก และการประดิษฐ์กล้องจุลทรรศน์มีความสำคัญอย่างยิ่ง เพราะหากไม่มีมัน วิทยาศาสตร์สมัยใหม่บางแขนงก็ไม่สามารถดำรงอยู่ได้ และจากที่นี่ในรายละเอียดเพิ่มเติม
กล้องจุลทรรศน์เป็นอุปกรณ์ที่เกี่ยวข้องกับกล้องโทรทรรศน์ที่ใช้เพื่อวัตถุประสงค์ที่แตกต่างอย่างสิ้นเชิง ด้วยเหตุนี้จึงเป็นไปได้ที่จะพิจารณาโครงสร้างของวัตถุที่มองไม่เห็นด้วยตา ช่วยให้คุณสามารถกำหนดพารามิเตอร์ทางสัณฐานวิทยาของจุลภาครวมถึงประเมินตำแหน่งเชิงปริมาตร ดังนั้นจึงเป็นเรื่องยากที่จะจินตนาการถึงความสำคัญของการประดิษฐ์กล้องจุลทรรศน์ และลักษณะที่ปรากฏมีอิทธิพลต่อการพัฒนาวิทยาศาสตร์อย่างไร
ประวัติกล้องจุลทรรศน์และเลนส์
วันนี้จะบอกว่าใครเป็นผู้คิดค้นกล้องจุลทรรศน์เป็นเรื่องยาก อาจเป็นไปได้ว่าปัญหานี้จะได้รับการกล่าวถึงอย่างกว้างขวางเช่นเดียวกับการสร้างหน้าไม้อย่างไรก็ตาม ไม่เหมือนอาวุธ การประดิษฐ์กล้องจุลทรรศน์เกิดขึ้นจริงในยุโรป โดยที่ยังไม่ทราบแน่ชัด โอกาสที่ Hans Jansen ผู้ผลิตแว่นตาชาวดัตช์จะเป็นผู้ค้นพบอุปกรณ์นั้นค่อนข้างสูง Zachary Jansen ลูกชายของเขาอ้างว่าในปี 1590 เขาและพ่อของเขาได้สร้างกล้องจุลทรรศน์
แต่ในปี 1609 กลไกอื่นปรากฏขึ้นซึ่งกาลิเลโอกาลิเลอีสร้างขึ้น เขาเรียกมันว่า occhiolino และนำเสนอต่อสาธารณชนที่ National Academy dei Lincei หลักฐานที่แสดงว่าสามารถใช้กล้องจุลทรรศน์ได้ในเวลานั้นคือเครื่องหมายบนตราประทับของสมเด็จพระสันตะปาปาเออร์บันที่ 3 เชื่อกันว่าเป็นการดัดแปลงภาพที่ได้จากกล้องจุลทรรศน์ กล้องจุลทรรศน์แบบใช้แสง (คอมโพสิต) ของกาลิเลโอ กาลิเลอีประกอบด้วยเลนส์นูนหนึ่งชิ้นและเลนส์เว้าหนึ่งชิ้น
การปรับปรุงและการใช้งาน
10 ปีแล้วหลังจากการประดิษฐ์กาลิเลโอ Cornelius Drebbel สร้างกล้องจุลทรรศน์แบบผสมที่มีเลนส์นูนสองตัว และต่อมา นั่นคือ ในช่วงปลายทศวรรษ 1600 Christian Huygens ได้พัฒนาระบบช่องมองภาพสองเลนส์ พวกเขายังคงผลิตอยู่แม้ว่าจะขาดมุมมองที่กว้างไกล แต่ที่สำคัญกว่านั้น ด้วยความช่วยเหลือของกล้องจุลทรรศน์ดังกล่าวในปี 1665 โรเบิร์ต ฮุคได้ทำการศึกษาชิ้นไม้ก๊อกโอ๊คซึ่งนักวิทยาศาสตร์เห็นสิ่งที่เรียกว่ารวงผึ้ง ผลการทดลองคือการแนะนำแนวคิดของ "เซลล์"
บิดาแห่งกล้องจุลทรรศน์อีกคน - Anthony van Leeuwenhoek - คิดค้นมันขึ้นมาใหม่เท่านั้น แต่สามารถดึงดูดความสนใจของนักชีววิทยามายังอุปกรณ์ได้ และหลังจากนั้นสิ่งนี้ทำให้เห็นได้ชัดเจนว่าการประดิษฐ์กล้องจุลทรรศน์มีความสำคัญต่อวิทยาศาสตร์เพียงใด เพราะช่วยให้เกิดการพัฒนาทางจุลชีววิทยา อาจเป็นไปได้ว่าอุปกรณ์ดังกล่าวช่วยเร่งการพัฒนาวิทยาศาสตร์ธรรมชาติได้อย่างมีนัยสำคัญเพราะจนกระทั่งมีคนเห็นจุลินทรีย์เขาเชื่อว่าโรคนั้นเกิดจากความไม่สะอาด และวิทยาศาสตร์ก็ถูกครอบงำด้วยแนวคิดของการเล่นแร่แปรธาตุและทฤษฎีความมีชีวิตชีวาของการดำรงอยู่ของสิ่งมีชีวิตและการกำเนิดชีวิตที่เกิดขึ้นเอง
กล้องจุลทรรศน์ Leuwenhoek
การประดิษฐ์กล้องจุลทรรศน์เป็นเหตุการณ์เฉพาะในวิทยาศาสตร์ของยุคกลาง เนื่องจากอุปกรณ์ดังกล่าวทำให้สามารถค้นหาหัวข้อใหม่ๆ มากมายสำหรับการอภิปรายทางวิทยาศาสตร์ได้ นอกจากนี้ หลายทฤษฎีได้ถูกทำลายโดยกล้องจุลทรรศน์ และนี่คือบุญอันยิ่งใหญ่ของ Anthony van Leeuwenhoek เขาสามารถปรับปรุงกล้องจุลทรรศน์เพื่อให้คุณเห็นเซลล์ในรายละเอียด และถ้าเราพิจารณาประเด็นนี้ในบริบทนี้ Leeuwenhoek ก็เป็นบิดาของกล้องจุลทรรศน์ประเภทนี้อย่างแท้จริง
โครงสร้างเครื่องมือ
กล้องจุลทรรศน์แบบใช้แสงของเลเวนฮุกนั้นเป็นจานที่มีเลนส์ที่สามารถคูณวัตถุที่กำลังพิจารณาได้ จานที่มีเลนส์นี้มีขาตั้งกล้อง ผ่านมัน เธอถูกติดตั้งบนโต๊ะแนวนอน โดยการเล็งเลนส์ไปที่แสงและวางวัสดุทดสอบไว้ระหว่างมันกับเปลวไฟของเทียน เราสามารถมองเห็นเซลล์แบคทีเรียได้ นอกจากนี้ วัสดุแรกที่ Anthony van Leeuwenhoek ตรวจสอบคือคราบจุลินทรีย์ ในนั้นนักวิทยาศาสตร์เห็นสิ่งมีชีวิตมากมายซึ่งเขายังไม่ได้ตั้งชื่อ
กล้องจุลทรรศน์ของ Leeuwenhoek ที่มีเอกลักษณ์เฉพาะน่าทึ่งมาก โมเดลคอมโพสิตที่มีอยู่ในขณะนั้นไม่ได้ให้คุณภาพของภาพสูงยิ่งไปกว่านั้น การมีอยู่ของเลนส์สองตัวทำให้ข้อบกพร่องรุนแรงขึ้นเท่านั้น ดังนั้น จึงต้องใช้เวลามากกว่า 150 ปีสำหรับกล้องจุลทรรศน์แบบผสม ซึ่งเดิมพัฒนาโดยกาลิเลโอและเดรบเบล เพื่อให้ได้คุณภาพของภาพเท่ากับอุปกรณ์ของลีเวนฮุก แอนโธนี่ ฟาน ลีเวนฮุกเองยังไม่ถือว่าเป็นบิดาของกล้องจุลทรรศน์ แต่ได้รับการยอมรับอย่างถูกต้องว่าเป็นผู้เชี่ยวชาญด้านกล้องจุลทรรศน์ของวัสดุและเซลล์พื้นเมือง
การประดิษฐ์และปรับปรุงเลนส์
แนวคิดของเลนส์มีอยู่แล้วในกรุงโรมโบราณและกรีซ ตัวอย่างเช่นในกรีซโดยใช้กระจกนูนสามารถจุดไฟได้ และในกรุงโรม คุณสมบัติของภาชนะแก้วที่บรรจุน้ำเป็นที่สังเกตมานานแล้ว พวกเขาอนุญาตให้ขยายภาพได้แม้ว่าจะไม่หลายครั้งก็ตาม การพัฒนาต่อไปของเลนส์ไม่เป็นที่ทราบ แม้ว่าจะเห็นได้ชัดว่าความคืบหน้าไม่สามารถหยุดนิ่งได้
เป็นที่ทราบกันดีอยู่แล้วว่าในศตวรรษที่ 16 ในเมืองเวนิส มีการใช้แว่นตามาปฏิบัติจริง สิ่งนี้ได้รับการยืนยันจากข้อเท็จจริงเกี่ยวกับความพร้อมใช้งานของเครื่องบดแก้ว ซึ่งทำให้ได้เลนส์มา นอกจากนี้ยังมีภาพวาดของอุปกรณ์ออปติคัล ได้แก่ กระจกและเลนส์ ผลงานเหล่านี้เป็นของ Leonardo da Vinci แต่ก่อนหน้านั้น ผู้คนใช้แว่นขยาย ย้อนกลับไปในปี 1268 โรเจอร์ เบคอน เสนอแนวคิดในการสร้างกล้องโทรทรรศน์ มันถูกนำไปใช้ในภายหลัง
แน่นอนว่าการสร้างสรรค์เลนส์ไม่ได้เป็นของใคร แต่สิ่งนี้ถูกสังเกตจนกระทั่งถึงเวลาที่ Carl Friedrich Zeiss หยิบเลนส์ขึ้นมา ในปี ค.ศ. 1847 เขาเริ่มผลิตกล้องจุลทรรศน์ บริษัทของเขาจึงกลายเป็นผู้นำในการพัฒนาแว่นสายตา มีมาจนทุกวันนี้ เหลือตัวหลักอุตสาหกรรม บริษัททั้งหมดที่ผลิตกล้องถ่ายภาพและวิดีโอ กล้องส่องทางไกล กล้องส่องทางไกล กล้องโทรทรรศน์ และอุปกรณ์อื่นๆ ร่วมมือกัน
ปรับปรุงกล้องจุลทรรศน์
ประวัติศาสตร์การประดิษฐ์กล้องจุลทรรศน์นั้นน่าทึ่งเมื่อศึกษาอย่างละเอียด แต่ที่น่าสนใจไม่น้อยคือประวัติของการปรับปรุงเพิ่มเติมของกล้องจุลทรรศน์ กล้องจุลทรรศน์ชนิดใหม่เริ่มปรากฏขึ้น และความคิดทางวิทยาศาสตร์ที่ทำให้พวกเขาตกต่ำลงเรื่อยๆ ตอนนี้เป้าหมายของนักวิทยาศาสตร์ไม่ใช่แค่การศึกษาจุลินทรีย์เท่านั้น แต่ยังรวมถึงการพิจารณาส่วนประกอบที่มีขนาดเล็กลงด้วย พวกมันคือโมเลกุลและอะตอม ในศตวรรษที่ 19 สามารถตรวจสอบได้โดยการวิเคราะห์การเลี้ยวเบนของรังสีเอกซ์ แต่วิทยาศาสตร์ต้องการมากกว่านี้
ดังนั้น ในปี 1863 นักวิจัย Henry Clifton Sorby ได้พัฒนากล้องจุลทรรศน์โพลาไรซ์เพื่อศึกษาอุกกาบาต และในปี 1863 Ernst Abbe ได้พัฒนาทฤษฎีของกล้องจุลทรรศน์ ถูกนำมาใช้อย่างประสบความสำเร็จในการผลิต Carl Zeiss บริษัทของเขาจึงได้พัฒนาจนเป็นผู้นำในอุตสาหกรรมแว่นตา
แต่ไม่นานก็มาถึงปี 1931 - เวลาของการสร้างกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอน ได้กลายเป็นอุปกรณ์ประเภทใหม่ที่ให้คุณมองเห็นได้มากกว่าแสง ในนั้นไม่ได้ใช้โฟตอนและไม่ใช้แสงโพลาไรซ์สำหรับการส่งผ่าน แต่อิเล็กตรอน - อนุภาคที่เล็กกว่าไอออนที่ง่ายที่สุด เป็นการประดิษฐ์กล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนที่อนุญาตให้มีการพัฒนาเนื้อเยื่อวิทยา ตอนนี้นักวิทยาศาสตร์ได้รับความมั่นใจอย่างเต็มที่ว่าคำตัดสินของพวกเขาเกี่ยวกับเซลล์และออร์แกเนลล์ของเซลล์นั้นถูกต้องอย่างแท้จริง อย่างไรก็ตาม ในปี พ.ศ. 2529 เท่านั้นErnst Ruska ผู้สร้างกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอน ได้รับรางวัลโนเบล ยิ่งไปกว่านั้น ในปี 1938 James Hiller ได้สร้างกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนแบบส่องผ่าน
กล้องจุลทรรศน์รุ่นใหม่ล่าสุด
วิทยาศาสตร์หลังความสำเร็จของนักวิทยาศาสตร์จำนวนมากได้พัฒนาเร็วขึ้นและเร็วขึ้น ดังนั้นเป้าหมายที่กำหนดโดยความเป็นจริงใหม่คือความจำเป็นในการพัฒนากล้องจุลทรรศน์ที่มีความไวสูง และแล้วในปี 1936 เออร์วิน มุลเลอร์ได้ผลิตอุปกรณ์ปล่อยก๊าซเรือนกระจก และในปี พ.ศ. 2494 มีการผลิตอุปกรณ์อีกชิ้นหนึ่ง - กล้องจุลทรรศน์ไอออนสนาม ความสำคัญอย่างยิ่งยวดเพราะทำให้นักวิทยาศาสตร์สามารถเห็นอะตอมได้เป็นครั้งแรก และนอกจากนี้ ในปี 1955 Jerzy Nomarski ได้พัฒนาพื้นฐานทางทฤษฎีของกล้องจุลทรรศน์แบบดิฟเฟอเรนเชียล-คอนทราสต์-คอนทราสต์
ปรับปรุงกล้องจุลทรรศน์รุ่นล่าสุด
การประดิษฐ์กล้องจุลทรรศน์ยังไม่ประสบความสำเร็จ เพราะโดยหลักการแล้ว การทำให้ไอออนหรือโฟตอนผ่านสื่อชีวภาพนั้นไม่ยากเลย แล้วจึงพิจารณาภาพที่ได้ แต่คำถามในการปรับปรุงคุณภาพของกล้องจุลทรรศน์นั้นสำคัญมาก และหลังจากข้อสรุปเหล่านี้ นักวิทยาศาสตร์ได้สร้างเครื่องวิเคราะห์มวลผ่านเครื่องซึ่งเรียกว่ากล้องจุลทรรศน์ไอออนสแกน
อุปกรณ์นี้ทำให้สามารถสแกนอะตอมเดี่ยวและรับข้อมูลเกี่ยวกับโครงสร้างสามมิติของโมเลกุลได้ เมื่อใช้ร่วมกับการวิเคราะห์การเลี้ยวเบนของรังสีเอกซ์ วิธีนี้ช่วยให้กระบวนการเร็วขึ้นอย่างมากการระบุสารหลายชนิดที่พบในธรรมชาติ และแล้วในปี 1981 ได้มีการเปิดตัวกล้องจุลทรรศน์แบบอุโมงค์สแกน และในปี 1986 ก็ได้มีกล้องจุลทรรศน์กำลังอะตอม พ.ศ. 2531 เป็นปีแห่งการประดิษฐ์กล้องจุลทรรศน์อุโมงค์ไฟฟ้าเคมีแบบส่องกราด และล่าสุดและมีประโยชน์มากที่สุดคือโพรบแรงเคลวิน ได้รับการพัฒนาในปี 1991
การประเมินความสำคัญระดับโลกของการประดิษฐ์กล้องจุลทรรศน์
ตั้งแต่ปี 1665 เมื่อ Leeuwenhoek เริ่มงานแก้วและทำกล้องจุลทรรศน์ อุตสาหกรรมได้พัฒนาและเติบโตอย่างซับซ้อน และสงสัยว่าการประดิษฐ์กล้องจุลทรรศน์มีความสำคัญอย่างไรจึงควรพิจารณาถึงความสำเร็จหลักของกล้องจุลทรรศน์ ดังนั้น วิธีนี้ทำให้สามารถพิจารณาเซลล์ ซึ่งเป็นแรงผลักดันอีกประการหนึ่งสำหรับการพัฒนาทางชีววิทยา จากนั้นอุปกรณ์ก็ทำให้มองเห็นออร์แกเนลล์ของเซลล์ ซึ่งทำให้สามารถสร้างรูปแบบของโครงสร้างเซลล์ได้
จากนั้นกล้องจุลทรรศน์ก็ทำให้มองเห็นโมเลกุลและอะตอมได้ และต่อมานักวิทยาศาสตร์ก็สามารถสแกนพื้นผิวของพวกมันได้ ยิ่งไปกว่านั้น แม้แต่เมฆอิเล็กตรอนของอะตอมก็สามารถมองเห็นได้ผ่านกล้องจุลทรรศน์ เนื่องจากอิเล็กตรอนเคลื่อนที่ด้วยความเร็วแสงรอบนิวเคลียส จึงเป็นไปไม่ได้อย่างยิ่งที่จะพิจารณาอนุภาคนี้ อย่างไรก็ตาม เรื่องนี้ควรเข้าใจว่าการประดิษฐ์กล้องจุลทรรศน์มีความสำคัญเพียงใด พระองค์ทรงทำให้มองเห็นสิ่งใหม่ๆ ที่ไม่สามารถมองเห็นได้ด้วยตา นี่คือโลกที่น่าอัศจรรย์ การศึกษาซึ่งทำให้คนใกล้ชิดกับความสำเร็จสมัยใหม่ของฟิสิกส์ เคมี และการแพทย์ และมันก็คุ้มค่ากับการทำงานหนักทั้งหมด