Оптический микроскоп

 

      Как бы человек ни гордился своей изобретательностью, все же следует признать, что в основе многих его достижений лежат принципы, так или иначе “подсмотренные” у природы. В частности,речь идет о самом популярном инструменте ученых -микроскопе. Человеческий глаз представляет собой естественную оптическую систему с определённым разрешением-возможностью различения деталей наблюдаемого объекта. Для нормального зрения максимальное разрешение (на расстоянии наилучшего видения 25 см) составляет порядка 0,1-0,2 мм. Размеры же микроорганизмов, клеток растений и животных, деталей микроструктуры кристаллов и т.п. значительно меньше этой величины. Обнаружение и изучение подобных объектов было бы невозможным без оптических микроскопов.

Микроскоп (от греч. “micros”–малый, и “scopeo”–смотреть)-оптический прибор для получения увеличенных изображений объектов, не видимых невооруженным глазом, оказал поистине революционное действие на развитие многих наук, и в особенности, биологии.

      Увеличение изображения происходит за счет преломления света, проходящего сквозь стеклянную линзу, способную в зависимости от своей формы фокусировать или рассеивать световой пучок. Самым простым прибором, демонстрирующим это явление, является обыкно-венная лупа – плосковыпуклая линза.

 

      Один из первых микроскопов сконструирован в 1609_1610 гг.Галилеем. Он состоит из двух систем линз окулярa и объективa. Объектив, расположенный близко к образцу,создает первое увеличенное изображение объекта, которое еще раз увеличивается окуляром, который помеща-ют ближе к глазу наблюдателя.

 

      Образец обычно берется в виде очень тонкого среза и рассматривается в падающем свете, поэ-тому под предметным столиком находится специальная система линз, называемая конденсо-ром, который концентрирует свет на образце. Еще ниже расположено зеркало, которое отбра-сывает свет лампы на образец, за счет чего вся оптическая система микроскопа и создает

видимое изображение.

      На рисунке представлена схема работы микроскопа. С XVIII столетия развитие микроскопии шло главным образом по пути улучшения конструкции механических частей. Совершенствова-ние шлифовки и подгонки линз привело к тому,что микроскопы начала XIX в. давали увеличение до 1000 раз.

 

Рис 135. Схема работы оптического микроскопа

(1–осветительная лампа; 2–линза, используемая для равномерного освещения объекта; 3–полевая

диафрагма для ограничения светового пучка; 4–зеркало; 5–апертурная диафрагма для

ограничения светового пучка; 6–конденсор; 7– рассматриваемый объект (препарат);

7’–увеличенное действительное изображение объекта; 7’’–увеличенное мнимое изображение

объекта; 8–объектив; 9–окуляр; 10–предметный столик)

 

      Создание фабричного производства микроскопов, конкуренция между фабриками привели к удешевлению инструментов, и микроскоп становится повседневным лабораторным инструмен-том, который могли иметь даже отдельные врачи и студенты. С этого момента отмечается настоящий “микроскопический бум”. Перед исследователями открылся новый, дотоле недоступ-ный мир. С энтузиазмом первооткрывателей они кладут под микроскоп буквально все, что попадается им под руку – кончик иглы, зубной налет, капли крови, дождя. Открытия следуют одно за другим...

      Рассматривая каплю воды из канавы, А. Левенгук – один из талантливейших микроскопистов_любителей-впервые увидел простейших; исследователю удалось рассмотреть не только строение многих из них, но и способы движения и даже размножения. Он же впервые описал красные кровяные тельца - эритроциты.

      В 1677 г. Левенгук совместно со студентом_медиком И. Гамом открыл сперматозоиды(13). Р. де Грааф установил, что женская половая железа млекопитающих, подобно яичнику птиц,

продуцирует яйца. Идея о наличии яйца у млекопитающих приблизила разрешение вопроса о сущности оплодотворения. В 1773 г., почти через 100 лет после первых наблюдений А. Левенгу-ка, датскому зоологу О.Ф. Мюллеру удалось настолько хорошо рассмотреть бактерий, что он смог описать очертания и формы нескольких из них.

      Применение микроскопа позволило детально изучить микроструктуру различных органов животных. М. Мальпиги обнаружил капилляры; это удачно дополняло учение В. Гарвея о кругах кровообращения. Мальпиги описал микроскопическое строение легких, печени, почек, селезенки. Я. Сваммердам изучил строение насекомых, их развитие.Изучение доселе недоступ-ных деталей строения животных,растений и грибов показало, что в основе всего живого лежит

универсальное крошечное образование – клетка. В 1839 г.Т.Шванн формулирует клеточную теорию. Ученому удалось показать, что клеточная структура имеет всеобщее распространение в мире живого, все ткани состоят или развиваются из вполне стандартных клеток. Таким обра-зом, клеточная теория показала морфологическое единство всей органической природы и тем самым способствовала утверждению идеи эволюции.

Эти примеры лишний раз доказывают, что развитие инструментов идет рука об руку с развитием науки и технологии и что успехи в этих областях связаны самым тесным образом.

 

13 Микромир оказался настолько необычен, что далеко не сразу ученые смогли полностью осознать

увиденное. Сперматозоидов, например, сначала принимали либо за маленьких человечков, которые

затем линейно вырастают во время беременности, либо за простейших, паразитирующих в сперме