تاريخ موجز للمجهر

خلال تلك الفترة التاريخية المعروفة باسم عصر النهضة ، بعد "الظلام" العصور الوسطى، حدثت اختراعات الطباعة, البارود والبحارة بوصلةيليه اكتشاف أمريكا. كان اختراع المجهر الضوئي رائعًا أيضًا ، وهو أداة تمكن العين البشرية ، عن طريق عدسة أو مجموعات من العدسات ، من مراقبة الصور المكبرة لأشياء صغيرة. لقد جعلت التفاصيل الرائعة للعوالم داخل العوالم مرئية.

قبل ذلك بوقت طويل ، في الماضي الغامض غير المسجل ، التقط شخص ما قطعة من الكريستال الشفاف الأكثر سمكًا في المنتصف عن الحواف ، ونظر فيها ، واكتشف أنها جعلت الأشياء تبدو أكبر. وجد شخص ما أيضًا أن هذه البلورة ستركز أشعة الشمس وتضرم النار في قطعة من القماش أو القماش. تم ذكر المكبرات و "النظارات المحترقة" أو "العدسات المكبرة" في كتابات سينيكا و بليني الأكبر ، فلاسفة الرومان خلال القرن الأول ألف. D. ، ولكن يبدو أنها لم تستخدم كثيرًا حتى اختراع نظاراتقرب نهاية القرن الثالث عشر. تم تسميتها العدسات لأنها على شكل بذور العدس.

كان أقرب مجهر بسيط مجرد أنبوب مع لوحة للجسم من جهة ، وفي الطرف الآخر ، عدسة أعطت تكبيرًا أقل من عشرة أقطار - عشرة أضعاف الحجم الفعلي. يتساءل هؤلاء المتحمسون العامون عندما يستخدمون لرؤية البراغيث أو الأشياء الصغيرة الزاحفة ، وبالتالي يطلق عليهم "نظارات البراغيث".

حوالي عام 1590 ، اكتشف اثنان من صانعي النظارات الهولنديين ، Zaccharias Janssen وابنه هانز ، أثناء تجريبهما عدة عدسات في أنبوب ، أن الأجسام المجاورة بدت متضخمة بشكل كبير. هذا كان سلف المجهر المركب و تلسكوب. في عام 1609 ، جاليليووالد الفيزياء الحديثة وعلم الفلك ، سمع عن هذه التجارب المبكرة ، ووضع مبادئ العدسات ، وصنع أداة أفضل بكثير باستخدام أداة التركيز.

والد الفحص المجهري ، أنطون فان ليوينهوك بدأت هولندا كمتدرب في متجر للبضائع الجافة حيث تم استخدام عدسات مكبرة لحساب الخيوط في القماش. قام بتدريس نفسه لطرق جديدة لطحن وتلميع العدسات الصغيرة ذات الانحناء الكبير الذي أعطى تكبير يصل إلى 270 قطرًا ، وهو أرقى ما عرف في ذلك الوقت. أدى ذلك إلى بناء مجاهره واكتشافاته البيولوجية التي اشتهر بها. كان أول من رأى ويصف البكتيريا ، ونباتات الخميرة ، والحياة المكتظة في قطرة ماء ، وتداول كريات الدم في الشعيرات الدموية. خلال حياة طويلة ، استخدم عدساته لإجراء دراسات رائدة على مجموعة متنوعة غير عادية من الأشياء ، سواء الحية أو أبلغ عن النتائج التي توصل إليها في أكثر من مائة رسالة إلى الجمعية الملكية في إنجلترا والأكاديمية الفرنسية.

روبرت هوكأعاد والد المجهر الإنجليزي اكتشافات أنطون فان ليوينهوك لوجود كائنات حية صغيرة في قطرة ماء. قام هوك بعمل نسخة من مجهر ضوئي Leeuwenhoek ثم تحسن من تصميمه.

في وقت لاحق ، تم إجراء عدد قليل من التحسينات الرئيسية حتى منتصف القرن التاسع عشر. ثم بدأت العديد من الدول الأوروبية في تصنيع معدات بصرية دقيقة ولكن لا شيء أفضل من الآلات الرائعة التي بناها الأمريكي تشارلز أ. سبنسر والصناعة التي أسسها. أدوات اليوم الحاضر ، التي تم تغييرها ولكن صغيرة ، تعطي تكبيرات تصل إلى 1250 أقطار مع ضوء عادي وحتى 5000 مع ضوء أزرق.

لا يمكن استخدام مجهر ضوئي ، حتى مع عدسات مثالية وإضاءة مثالية ، لتمييز الأشياء التي تكون أصغر من نصف طول موجة الضوء. يبلغ متوسط ​​طول الموجة الضوء الأبيض 0.55 ميكرومتر ، نصفها 0.275 ميكرومتر. (واحد ميكرومتر هو جزء من الألف من المليمتر ، ويوجد حوالي 25000 ميكرومتر إلى البوصة. ميكرومتر يسمى أيضا ميكرون.) أي خطين أقرب من 0.275 ميكرومتر سيُرى على أنهما سطر واحد ، وأي كائن يقل قطره عن 0.275 ميكرومتر ، سيكون غير مرئي أو ، في أحسن الأحوال ، سيظهر على شكل طمس. لرؤية الجسيمات الدقيقة تحت المجهر ، يجب على العلماء تجاوز الضوء تمامًا واستخدام نوع مختلف من "الإضاءة" ، ذات طول موجي أقصر.

أدى إدخال المجهر الإلكتروني في الثلاثينيات إلى ملء الفاتورة. اشترك في اختراعه كل من الألمان ، ماكس نول ، وإرنست روسكا في عام 1931 ، ومنح إرنست روسكا نصف جائزة نوبل للفيزياء في عام 1986 لاختراعه. (النصف الآخر من جائزة نوبل تم تقسيم بين هاينريش روهرر وجرد بينيج ل STM.)

في هذا النوع من المجهر ، يتم تسريع الإلكترونات في الفراغ حتى يصبح طول موجتها قصيرًا للغاية ، مائة ألف فقط من الضوء الأبيض. تركز حزم هذه الإلكترونات سريعة الحركة على عينة خلية ويتم امتصاصها أو تشتيتها بواسطة أجزاء الخلية لتشكيل صورة على لوحة فوتوغرافية حساسة للإلكترون.

إذا تم دفعها إلى الحد الأقصى ، فإن المجاهر الإلكترونية يمكن أن تجعل من الممكن عرض أشياء صغيرة مثل قطر الذرة. يمكن لمعظم المجاهر الإلكترونية المستخدمة لدراسة المواد البيولوجية أن "ترى" وصولاً إلى حوالي 10 أنجسترومز - وهو إنجاز لا يصدق ، ل على الرغم من أن هذا لا يجعل الذرات مرئية ، إلا أنه يسمح للباحثين بالتمييز بين الجزيئات الفردية البيولوجية أهمية. في الواقع ، يمكنه تكبير الأشياء حتى مليون مرة. ومع ذلك ، فإن جميع المجاهر الإلكترونية تعاني من عيب خطير. بما أنه لا يمكن لأي عينة حية أن تعيش تحت فراغها العالي ، فإنها لا تستطيع إظهار الحركات المتغيرة باستمرار التي تميز الخلية الحية.

باستخدام أداة بحجم كفه ، تمكن أنطون فان ليوينهوك من دراسة تحركات الكائنات الحية ذات الخلية الواحدة. يمكن أن يكون طول أحفاد مجهر ضوء فان ليوينهوك الحديث أكثر من 6 أقدام ، لكنهم لا يزالون لا غنى عنهم لعلماء الخلية لأنه ، على عكس المجاهر الإلكترونية ، تمكن المجاهر الضوئية المستخدم من رؤية الخلايا الحية عمل. كان التحدي الأساسي أمام علماء الميكروسكوب الضوئي الخفيفين منذ زمن فان ليوينهوك هو تعزيز التباين بين الخلايا الشاحبة ومحيطها الباهت بحيث يمكن رؤية هياكل الخلية وحركتها أكثر بسهولة. للقيام بذلك ، ابتكروا استراتيجيات بارعة تشمل كاميرات الفيديو والضوء المستقطب والرقمنة أجهزة الكمبيوتر ، وغيرها من التقنيات التي تؤدي إلى تحسينات واسعة ، في المقابل ، تغذي نهضة في الضوء الفحص المجهري.