Het werkingsprincipe en de ontwikkelingsgeschiedenis van optische microscopen
Optische microscoop (kortweg 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, zodat mensen de informatie over de microstructuur kunnen extraheren.
Al in de eerste eeuw voor Christus werd ontdekt dat bij het observeren van kleine objecten door bolvormige transparante objecten ze kunnen worden vergroot en afgebeeld. 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 microscopen te verkrijgen. In die tijd hielden optische ambachtslieden zich bezig met de productie, promotie en verbetering van microscopen.
In het midden van de 17e eeuw leverden Robert Hooke uit Engeland en Leeuwenhoek uit Nederland uitstekende bijdragen aan de ontwikkeling van microscopen. Rond 1665 voegde Hooke grove en microfocusmechanismen, verlichtingssystemen en werkbanken toe om objectglaasjes naar de microscoop te dragen. Deze componenten zijn voortdurend verbeterd en zijn de basiscomponenten van moderne microscopen geworden.
Tussen 1673 en 1677 ontwikkelde 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 hebben uitstekende prestaties geleverd in de studie van de microstructuur van dierlijke en plantaardige organismen met behulp van 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 zeventig van de negentiende eeuw legde de Duitse Abbe 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 wetenschappers, 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 Zernike fasecontrastmicroscopie, waarvoor hij in 1953 de Nobelprijs voor natuurkunde won.
De klassieke optische microscoop is eenvoudigweg een combinatie van optische componenten en mechanische precisiecomponenten, waarbij het menselijk oog als ontvanger wordt gebruikt om het vergrote beeld 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, die worden 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 voldoende is om door het menselijk oog waar te nemen. 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 eerst door de objectieflens is vergroot, een omgekeerd reëel beeld. Vervolgens wordt dit echte beeld in de tweede fase vergroot door de objectieflens, waardoor een denkbeeldig beeld ontstaat. Wat het menselijk oog ziet, is het denkbeeldige 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.
