显微镜

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显微镜

    顽皮少年发明的显微镜
    显微镜的发明,为人类叩开了神秘的微观世界的大门,人类从此开始走进另一个眼睛看不见新世界。
    目前,世界上除了光学显微镜以猓?钩鱿至说缱酉晕⒕怠⒊??晕⒕怠⑹质跸晕⒕档鹊龋?嚼丛较冉?南晕⒕嫡?诟鞲隹蒲Я煊蛑蟹⒒幼胖匾?饔谩?br>    显微镜一词来源于希腊文,直译出来就是“小型观察器”,它是一种可以把肉眼看不到的物体放大得可以看得见的仪器。
    一般说来,物体离我们的眼睛越近,似乎就变得越大。但是,如果近到离眼睛的距离小于25毫米时,就变得模糊不清了。但假如我们把一块简单的凸透镜(即聚光镜),放到眼睛和物体之间,那末物体就可以近到25毫米之内,其图像依然清晰。
    聚光镜就是放大镜。可以认为一块放大镜就是一台“简单的显微镜”。过去人们就是这样称呼的。
    我们所说的发明显微镜是指发明了“组合式显微镜”。
    那末什么是显微镜呢?显微镜由两套镜片组成。位于显微镜底部的被称为“物镜”,由一块或一组镜片组成,它们靠近被观察的物体,产生物体的一级放大图像。另一块镜片靠近眼睛,称为“目镜”,它将放大的图像再放大。但这不过是对整个过程的简单说明。大多数放大镜的物镜和目镜都有几块镜片,称为透镜系统。
    英国牛津的罗杰尔?培根早在13世纪就对透镜做过很多的试验,并且得出结论说:“若是从一个曲面??凸的或凹的,去透视一件物体,所得到的现象是不同的,它能够变成这样:大的使我们看成了小的,或者相反,小的看成大的;远的看成近的,隐蔽的变成看得见的”。不仅如此,他还断言:“我们能够做成使太阳、月亮和星星好像是降低了一点似的,还有许多简直使一般没有科学信仰的人不敢去相信的事。”
    这的确是一个伟大的发现,而当时的当权者却十分恐慌,说:“培根如果有胆量把太阳从天上搬下来,那是魔术。”后来,竟把他关进监狱达15年之久,一直关到他快要死去的时候。
    当权者的无知与残暴使显微镜的发明延迟了300多年。直到1590年,在科学史上具有深远意义的显微镜方在偶然的机会中诞生。
    查?詹森是荷兰的一位天真少年,他的父亲是一位眼镜师,因而镜片就成了詹森经常摆弄的玩物。一天,他无意中把两片大小不同的凸透镜重叠在一起,当移动至某一距离时,突然发现很小的东西一下子被放大了很多倍。詹森被这个奇怪的现象吸引住了,他不断地调整变换着两片凸透镜的位置,发现有时物体能够放大许多倍,有时却不大清楚。
    詹森把这个奇异的现象告诉了父亲,父子两人立即动起手来。他们用薄铁片卷了两个不同口径的铁筒,把两个凸透镜分别装在大小铁筒上,然后把两个铁简套在一起,让小铁简在大铁筒里滑动,利用铁筒的滑动来调整透镜的距离,使成像更加清晰。就这样,世界上最早的显微镜问世了。
    1610年,科学家伽利略利用经过改进的显微镜来研究昆虫的生理解剖结构,他试图推广这种利用凸透镜的新仪器,可是没有引起人们的重视。
    1665年,英国著名的物理学家、天文学家罗伯特?胡克制造出了一架新式显微镜,并且使用它逐步深入地观察微观世界的秘密。可是他遇到了一个问题,就是黑暗遮盖着许多秘密,使人无法看清。这当然难不倒聪明的罗伯特?胡克。有一天,他用一根针扎住一个苍蝇,放在显微镜下面,旁边点上一只油灯,灯前放一个盛水的玻璃球,球体汇聚的灯光又射到苍蝇的身上,这样显微镜底下的苍蝇就一清二楚了。今天我们可以在英国伦敦博物馆看到这架显微镜。
    显微镜的发明间开了通往微观世界的第一道大门。胡克用他发明的显微镜第一次发现了细胞,“cell”一词即是胡克为细胞所选定的名称,并一直沿用至今。
    罗伯特?胡克后来根据自己的经验和体会写了一本书,叫《放大了的图》。这本书出版以后,显微镜很快引起了科学工作者的兴趣和重视。胡克研究制造的显微镜也因为能清晰地看到细小物体,而得到了广泛的使用和推广。不过,它的放大倍数还有限,推广范围仍受到了限制。
    不久,有人又提出了新课题:用上面的方法看到的是物体的表面,怎样才能看到物体的内部结构呢?有人建议把观察的对象切成薄片,放到显微镜底下,同时在显微镜下放一盏灯,让光透过切片,把焦距调整好,以使所要观察的对象的内部结构尽可能清楚一些。这种设想比较直观,效果不大。
    世界上的任何发明都不可能一诞生出来就十全十美,显微镜也是这样。一直到1725年,柯贝别尔氏所制造的显微镜才把灯光换成了反光镜,凿洞的桌子改成了带洞的载物台,因此,显微镜不论在外形上还是在性能上都提高了一大步。
    随着人们对显微镜的日益重视,台座式显微镜也发展起来了。1744年,卡尔佩拍设计了第一台三只脚的台座式显微镜,它可以看作是现代显微镜的先驱。
    显微镜和望远镜一样,也有象差和色差二大弱点。攻克望远镜象差和色差这道难关的是著名科学家牛顿,攻克显微镜象差和色差的是后利斯特,他是一位葡萄酒制造商,同时又是个显微镜爱好者。他在1830年弥补了显微镜的二大缺陷,使细小的物体不但能放得很大,而且能被看得很清楚,这使得显微镜更加实用。
    显微镜进入实用阶段后,纷纷来到科研机构和学校的实验室。于是,懂行的光学制造商人开始大批生产显微镜,并且互相竞争,各种高质量的显微镜也相继出现。
    前面所说的显微镜是光学显微镜,它的最大能力是放大到1600倍。借助这种显微镜,细胞、细菌之类肉眼看不到的东西是可以看清了,但是它对更微小的东西就无能为力了。
    1926年,布施设想出电子显微镜。1943年,德国人科诺尔和鲁斯卡首次对电子显微镜做出了重大改革。后来很长一段时间内,电子显微镜的放大倍数一直没有增加,但是,那时用这种显微镜已可观测到百万分之一毫米的物体。
    电子显微镜放大物体的媒介是电子束,而不是可见的光。它的放大本领很强,我国制造的80万电子显微镜可以放大80万倍。80万倍,这实在是了不起的放大能力,一个手指头放大80万倍就等于喜玛拉雅山那么高。因此,可以利用它看到原子世界。
    也许有人认为,这大概是最好的显微镜了吧!不! 80年代初,中国科学院声学研究所研制成功了我国第一台超声显微镜。这种显微镜可以看到一般显微镜和电子显微镜看不到的东西。它利用的是物质的声学性质,特别是弹性性质提供的信息。通过它,可以看清楚大规模集成电路的内部结构、不染色的活生物组织和癌肿瘤等,还能显示出它们的声学特性。
    用更为现代化的电子显微镜(发射离子显微镜)可以观测更加细微的物体,但是,现在要将其制成还是非常困难的,还需要几十年的时间。 我国最常见的手术显微镜是上海光学仪器厂生产出来的,又称双人双目手术显微镜。它可供两个医生同时在手术中缝接各种比火柴梗还细的微血管、神经束。它的特殊优点是,使用纤维光束冷光源照明,亮度虽高,但不散发热量,不增加病人的体温,这为精细的手术提供了极大的方便。