Werkingsprincipe en ontwikkelingsgeschiedenis van optische microscopen
Optische Microscoop (OM) is een optisch instrument dat optische principes gebruikt om kleine objecten die niet door het menselijk oog kunnen worden onderscheiden, te vergroten en in beeld te brengen, om zo microstructurele informatie te extraheren.
Al in de eerste eeuw voor Christus werd ontdekt dat het observeren van kleine objecten door bolvormige transparante objecten deze kan vergroten en in beeld kan brengen. Later kreeg ik geleidelijk inzicht in de wet dat bolvormige glasoppervlakken objecten kunnen vergroten en afbeelden. In 1590 hadden brillenfabrikanten in Nederland en Italië al vergrootinstrumenten gemaakt die op microscopen leken. Rond 1610 veranderden Galileo uit Italië en Kepler uit Duitsland, terwijl ze telescopen bestudeerden, de afstand tussen het objectief en het oculair om een redelijke optische padstructuur voor de microscoop te verkrijgen. In die tijd hielden optische ambachtslieden zich bezig met de productie, promotie en verbetering van microscopen.
Halverwege-17e eeuw leverden Robert Hooke uit Engeland en Lewandowski uit Nederland uitstekende bijdragen aan de ontwikkeling van microscopen. Rond 1665 voegde Hooke grove en microfocusmechanismen, verlichtingssystemen en werkbanken toe om objectglaasjes in de microscoop te dragen. Deze componenten zijn voortdurend verbeterd en zijn de basiscomponenten van moderne microscopen geworden.
Tussen 1673 en 1677 creëerde Levin Hooke een krachtige microscoop van het vergrootglastype met één component, waarvan er tot op de dag van vandaag negen bewaard zijn gebleven. Hooke en Levin Hooke bereikten uitstekende prestaties in de studie van de microstructuur van dierlijke en plantaardige organismen met behulp van hun zelfgemaakte microscopen. In de 19e eeuw verbeterde de opkomst van hoogwaardige achromatische immersielenzen het vermogen van microscopen om fijne structuren waar te nemen aanzienlijk. In 1827 was Archie de eerste die immersielenzen gebruikte. In de jaren 1870 legde de Duitse Albert de klassieke theoretische basis voor microscopische beeldvorming. Deze bevorderden allemaal de snelle ontwikkeling van de microscoopproductie en microscopische observatietechnologie, en boden krachtige hulpmiddelen voor biologen en medische professionals, waaronder Koch en Pasteur, om bacteriën en micro-organismen in de tweede helft van de 19e eeuw te ontdekken.
Samen met de ontwikkeling van de structuur van de microscoop zelf, is de microscopische observatietechnologie ook voortdurend aan het innoveren: gepolariseerde microscopie ontstond in 1850; In 1893 ontstond interferentiemicroscopie; In 1935 creëerde de Nederlandse natuurkundige Zelnik fasecontrastmicroscopie, waarvoor hij in 1953 de Nobelprijs voor de natuurkunde ontving.
Klassieke optische microscopen zijn eenvoudigweg een combinatie van optische en mechanische precisiecomponenten, waarbij het menselijk oog als ontvanger wordt gebruikt om vergrote beelden waar te nemen. Later werd er een fotografie-apparaat aan de microscoop toegevoegd, waarbij lichtgevoelige film werd gebruikt als ontvanger voor opname en opslag. In moderne tijden worden foto-elektrische componenten, televisiecamera's en ladingskoppelaars vaak gebruikt als ontvangers voor microscopen, gecombineerd met microcomputers om een compleet systeem voor het verwerven en verwerken van beeldinformatie te vormen.
Optische lenzen gemaakt van glas of andere transparante materialen met gebogen oppervlakken kunnen objecten vergroten en in beeld brengen, en optische microscopen gebruiken dit principe om kleine objecten te vergroten tot een formaat dat door het menselijk oog kan worden waargenomen. Moderne optische microscopen gebruiken doorgaans twee vergrotingsfasen, elk aangevuld met een objectieflens en een oculair. Het waargenomen object bevindt zich vóór de objectieflens en vormt, nadat het in de eerste fase door de objectieflens is vergroot, een omgekeerd reëel beeld. Vervolgens wordt dit echte beeld in de tweede fase door het oculair vergroot, waardoor een virtueel beeld ontstaat. Wat het menselijk oog ziet is het virtuele beeld. De totale vergroting van een microscoop is het product van de objectiefvergroting en de oculairvergroting. Vergrotingsverhouding verwijst naar de vergrotingsverhouding van lineaire afmetingen, niet naar de oppervlakteverhouding.
