Para compreender o que está acontecendo no micro e megamundo, são necessários dispositivos complexos. Os primeiros passos para a compreensão desses mundos foram as invenções do microscópio e do telescópio, respectivamente.

Já na Idade Média sabia-se que com a ajuda do vidro curvo era possível alterar a percepção visual. Um monge inglês foi um promotor ativo do uso de lupas e lentes. Roger Bacon, que viveu no século XIII. Na mesma época, as pessoas começaram a usar óculos para corrigir defeitos de visão. Porém, todos esses instrumentos ópticos primitivos não permitiam ver nada de novo em comparação com o que uma pessoa com visão normal poderia ver. As tentativas de aumentar o efeito de ampliação das lentes levaram à invenção do chamado microscópio composto - um dispositivo composto por duas lentes (lente e ocular), passando sucessivamente pelas quais a luz cria uma imagem ampliada do objeto em questão na membrana sensível do olho. Isso aconteceu no final do século 16 ou início do século 17, mas não se sabe exatamente quem foi o primeiro inventor desse microscópio. De qualquer forma, em 1609, Galileu demonstrou pela primeira vez à comunidade científica o dispositivo que havia projetado, ao qual chamou de “occhiolino”, que significa “olho pequeno”. Este pode ter sido o primeiro microscópio, embora mais tarde tenham surgido outros candidatos a esta invenção. A própria palavra “microscópio” foi cunhada pelo amigo de Galileu, Giovanni Faber, por analogia com o telescópio que já existia naquela época.

Porém, os primeiros microscópios não permitiam a obtenção de uma imagem nítida devido ao polimento imperfeito do vidro. Apesar disso, Robert Hooke em 1664, examinando um pedaço de cortiça, descobriu as células. Uma verdadeira revolução no desenvolvimento da pesquisa microscópica foi feita em 1674 pelo holandês Anthony van Leeuwenhoek(Fig. 95, A).

Arroz. 95. Microscópios: A – O microscópio de Leeuwenhoek era extremamente simples e era uma placa com uma lente no centro; B – microscópio óptico moderno; B – microscópio eletrônico

Trabalhando como vigia na prefeitura local, durante o serviço praticou o polimento de lentes e logo alcançou tal perfeição que, simplesmente olhando uma gota d'água através da lente que havia polido com iluminação adequada, viu um mundo completamente novo. Era um mundo de organismos vivos até então desconhecidos, que Leeuwenhoek chamou de “pequenos animais”. Por esta descoberta, ele foi eleito membro correspondente da Royal Society de Londres, embora não tivesse absolutamente nenhum conhecimento de nenhuma ciência.

Posteriormente, técnicas aprimoradas de retificação de lentes tornaram possível aumentar resolução microscópio composto (Fig. 95, B). Este termo refere-se à capacidade de um microscópio de criar uma imagem clara e separada de dois pontos em um objeto. Simplificando, é o menor tamanho de um objeto que pode ser visto ao microscópio. Tudo o que vemos em geral e em um microscópio em particular é um reflexo da luz do objeto em consideração. Mas sabemos que a luz é uma onda eletromagnética, que possui qualidades como frequência e comprimento de onda. Além disso, tais ondas, como todas as outras, têm a propriedade de difração, ou seja, a capacidade de se curvar em torno de pequenos objetos. Devido à difração, é impossível distinguir objetos menores que metade do comprimento de onda da luz refletida no microscópio. Lembre-se de que o comprimento de onda da radiação eletromagnética na parte visível do espectro é aproximadamente de 400 a 700 nm. Isto significa que os microscópios ópticos tradicionais, que utilizam a luz visível como fonte de iluminação, podem permitir-nos ver objectos cujas dimensões são pelo menos deste tamanho (Fig. 96). Portanto, a ampliação máxima que pode ser alcançada com a ajuda deles não pode ser superior a 2.000.

Para aumentar a resolução, é necessário iluminar o objeto em questão com radiação cujo comprimento de onda seja menor que o da luz visível.

Arroz. 96. O olho de uma libélula, visível quando observado a olho nu (A) e ao microscópio (B)

Arroz. 97. Telescópio Galileu.

Essa radiação acabou sendo elétrons. No início do século XX. Descobriu-se que o elétron pode ser considerado não apenas como uma partícula, mas também como uma radiação, com comprimento de onda na faixa dos raios X. E como os elétrons, diferentemente da luz, também possuem cargas elétricas, seus raios podem ser focalizados por meio de lentes magnéticas. Com base nessas ideias, o desenvolvimento começou em 1931 microscópio eletrônico, permitindo obter imagens de objetos com ampliação de até um milhão de vezes (Fig. 95, B). Posteriormente, a tecnologia para a criação de microscópios foi constantemente aprimorada e agora os microscópios modernos permitem ver até átomos individuais.

O estudo de objetos localizados a grandes distâncias da Terra e pertencentes ao megamundo começou com a invenção telescópio(Fig. 97). O telescópio era precedido por uma luneta ou, como era chamada, uma luneta, que estava em uso desde o início do século XVII. No entanto, só se difundiu quando caiu nas mãos de Galileu. Ele aprimorou este dispositivo e pela primeira vez em 1609 adivinhou direcionar esse tubo para o céu, transformando-o em um telescópio. Embora o dispositivo de Galileu fosse bastante primitivo, o cientista conseguiu aumentar a sua capacidade de ampliação de três para trinta e duas vezes em poucos anos, o que lhe permitiu fazer uma série de descobertas importantes. As melhorias subsequentes no telescópio e as pesquisas realizadas com sua ajuda serão discutidas com mais detalhes no próximo capítulo. E agora continuaremos a conhecer a estrutura do micromundo.

Descoberta de Galileu por Galilei

Um dia Galileu construiu um telescópio muito longo. Aconteceu durante o dia. Terminado o trabalho, apontou o tubo para a janela para verificar a limpeza das lentes à luz. Agarrando-se à ocular, Galileu ficou pasmo: todo o campo de visão estava ocupado por uma espécie de massa cinza cintilante. O cano balançou um pouco e o cientista viu uma cabeça enorme com olhos negros esbugalhados nas laterais. O monstro tinha corpo preto com tonalidade verde, seis pernas articuladas... Mas isso é... uma mosca! Afastando o cachimbo do olho, Galileu se convenceu de que realmente havia uma mosca pousada no parapeito da janela.

Foi assim que nasceu o microscópio - um dispositivo composto por duas lentes para ampliar a imagem de pequenos objetos. Recebeu o nome - “microscópio” - de um membro da “Academia dei Lincei” (“Academia Lynx-Eyed”)

I. Faber em 1625. Foi uma sociedade científica que, entre outras coisas, aprovou e apoiou o uso de instrumentos ópticos na ciência.

E o próprio Galileu, em 1624, inseriu lentes de distância focal mais curta (mais convexas) no microscópio, tornando o tubo mais curto.

Robert Hooke

A próxima página na história do microscópio está associada ao nome de Robert Hooke. Ele era uma pessoa muito talentosa e um cientista talentoso. Depois de se formar na Universidade de Oxford em 1657, Hooke tornou-se assistente de Robert Boyle. Era uma excelente escola com um dos maiores cientistas da época. Em 1663, Hooke já trabalhava como secretário e demonstrador de experimentos da Sociedade Real Inglesa (Academia de Ciências). Quando se soube da existência do microscópio ali, Hooke foi instruído a realizar observações neste dispositivo. O microscópio que o mestre Drebbel tinha à sua disposição era um tubo dourado de meio metro localizado estritamente verticalmente. Tive que trabalhar em uma posição estranha - curvando-me em arco.

Robert Hooke

Em primeiro lugar, Hooke fez o cano - o tubo - inclinado. Para não depender dos dias de sol, que são poucos na Inglaterra, ele instalou na frente do aparelho uma lamparina a óleo de desenho original. No entanto, o sol ainda brilhava muito mais forte. Por isso, surgiu a ideia de fortalecer e concentrar os raios de luz da lâmpada. Foi assim que apareceu a próxima invenção de Hooke - uma grande bola de vidro cheia de água e atrás dela uma lente especial. Este sistema óptico aumentou centenas de vezes o brilho da iluminação.

Robert Hooke

Quando o microscópio ficou pronto, Hooke começou suas observações. Ele descreveu os resultados em seu livro “Micrografia”, publicado em 1665. Ao longo de 300 anos, foi reimpresso dezenas de vezes. Além de descrições, continha ilustrações maravilhosas - gravuras do próprio Hooke.

Descoberta da célula por R. Hooke

De particular interesse é a observação nº 17 - “Sobre o esquematismo, ou estrutura de uma rolha, e sobre as células e poros de alguns outros corpos vazios”. Hooke descreve uma secção de uma rolha comum da seguinte forma: “É toda perfurada e porosa, como um favo de mel, mas os seus poros são de forma irregular, e neste aspecto assemelha-se a um favo de mel... Além disso, estes poros, ou células, são superficiais, mas consistem em muitas células separadas por partições.” .

Nesta observação, a palavra “célula” é marcante. Foi assim que Hooke chamou o que hoje chamamos de células, por exemplo, células vegetais. Naquela época, as pessoas não tinham a menor ideia disso. Hooke foi o primeiro a observá-los e deu-lhes um nome que permaneceu com eles para sempre. Esta foi uma descoberta de enorme importância.

Anthony van Leeuwenhoek

Logo depois de Hooke, o holandês Anthony van Lswenhoek começou a fazer suas observações. Era

uma personalidade interessante - vendia tecidos e guarda-chuvas, mas não recebeu nenhuma formação científica. Mas ele tinha uma mente curiosa, observação, perseverança e consciência. As lentes, que ele mesmo poliu, ampliaram o objeto de 200 a 300 vezes, ou seja, 60 vezes melhor que os instrumentos utilizados na época. Ele delineou todas as suas observações em cartas que enviou cuidadosamente à Royal Society de Londres. Em uma de suas cartas, ele relatou a descoberta das menores criaturas vivas - animálculos, como Leeuwenhoek os chamava. Descobriu-se que eles estão presentes em todos os lugares - na terra, nas plantas e no corpo dos animais. Este evento revolucionou a ciência - foram descobertos microrganismos.

Anthony van Leeuwenhoek

Em 1698, Anthony van Leeuwenhoek encontrou-se com o imperador russo Pedro I e mostrou-lhe seu microscópio e animálculo. O imperador ficou tão interessado em tudo o que viu e no que o cientista holandês lhe explicou que comprou microscópios de mestres holandeses para a Rússia. Eles podem ser vistos na Kunstkamera em São Petersburgo.

Microscopia óptica

A teoria da aquisição de imagens usando lentes pode ser apresentada do ponto de vista da óptica geométrica ou física. Óptica geométrica explica bem o foco e a aberração, mas para entender por que a imagem não fica bem nítida e como o contraste é obtido é necessário envolver a óptica física. Na óptica geométrica, existem duas regras que devem ser sempre lembradas: 1) a luz se propaga em linha reta e 2) o feixe se desvia de uma linha reta (refrata) na interface entre dois meios transparentes.

Lente

As objetivas do microscópio são normalmente cuidadosamente padronizadas para ampliação NA. Normalmente NA aumenta com a diminuição da distância focal porque a ampliação aumenta com a diminuição do diâmetro da lente

Ocular

Oculares A principal função da ocular é transmitir a imagem da lente para o olho. Existem vários sistemas de oculares: Ramsden, Huygens, Kellner e compensadores. Os três primeiros tipos são intercambiáveis ​​e diferem apenas na forma como as grades, sinais e outros pontos de referência são aplicados. A ocular de compensação foi projetada para corrigir a aberração cromática.

Ajustando o microscópio

Para preparar o microscópio para operação, devem ser feitos os seguintes ajustes: 1) a fonte de luz e todos os seus componentes devem estar centralizados ao longo do eixo óptico do aparelho; 2) a lente precisa ser focada e 3) a iluminação precisa ser ajustada. Na maioria dos microscópios convencionais (padrão), o condensador, a objetiva e a ocular são coaxiais, portanto, apenas a fonte de luz precisa ser centralizada. Isto é conseguido focando o vidro do microscópio, removendo a ocular e movendo a fonte de luz usando o parafuso de ajuste até que a luz (quando vista através do tubo) esteja no centro da lente. Se a instalação no centro do condensador também for ajustada, então o condensador é primeiro removido, a fonte de luz é centralizada conforme descrito acima, depois o condensador é colocado no lugar e centralizado na fonte de luz usando o parafuso de ajuste. O condensador é então focado no assunto para iluminação crítica. Para evitar a influência da luz espalhada e refletida, a abertura do campo deve ser reduzida para que apenas o assunto seja iluminado. Se a intensidade da iluminação interferir na observação conveniente, ela poderá ser reduzida. Para reduzir a intensidade, em nenhum caso a abertura deve ser alterada, para isso são introduzidos filtros densos neutros na frente da fonte de luz ou a tensão fornecida à fonte é reduzida.

Contraste

Para que um objeto seja visível, sua imagem deve diferir em intensidade do fundo circundante. A diferença nas intensidades do objeto e do fundo é chamada contraste. Infelizmente, a maioria das amostras biológicas (células e seus componentes) são transparentes, o que significa que o seu contraste é próximo de zero. No passado, para resolver este problema, as amostras eram coradas pela adição de substâncias coloridas que reagiam com determinados componentes das células.

Fabricação de microlâminas

Preparação de seções de preparações Via de regra, a espessura dos pedaços de material é muito grande para que uma quantidade suficiente de luz passe através deles para exame ao microscópio. Normalmente é necessário cortar uma camada muito fina do material em estudo, ou seja, preparar cortes. Os cortes podem ser feitos com navalha ou micrótomo. Os cortes são preparados manualmente com uma navalha afiada. Para trabalhar com um microscópio convencional, as seções devem ter 8 a 12 mícrons de espessura. O tecido é preso entre dois pedaços de caroço de sabugueiro. A navalha é umedecida com o líquido em que o tecido foi guardado; o corte é feito no sabugueiro e no tecido, e a navalha é segurada horizontalmente e movida em sua direção com um movimento lento de deslizamento, direcionado levemente em ângulo. Fazendo vários cortes rapidamente, você deve selecionar o mais fino contendo áreas características de tecido. Uma seção de tecido incorporado em um meio específico pode ser feita usando um micrótomo. Para o microscópio óptico, cortes com vários micrômetros de espessura podem ser feitos de tecido embebido em parafina usando uma faca de aço especial. Um ultratomo produz seções extremamente finas (20-100 nm) para um microscópio eletrônico. Neste caso, é necessária uma faca de diamante ou vidro. As seções para o microscópio óptico podem ser preparadas sem derramar o material no meio; Para tanto, é utilizado um micrótomo de congelamento. Durante o processo de preparação da seção congelada, a amostra é mantida em estado sólido congelado.

Protozoários sob um microscópio

Você pode ver muitos protozoários com seus próprios olhos no campo de visão de um microscópio em qualquer época do ano. Para que haja protozoários vivos para observação, é necessário preparar com antecedência um meio nutriente no qual possam se desenvolver por muito tempo. Para fazer isso, uma camada (2 cm de espessura) de folhas picadas ou pó de feno é colocada em 2 a 3 potes de vidro e despeja-se chuva ou água da torneira por cima (13 potes). Os potes são cobertos com vidro e colocados na janela, protegendo-os da luz solar direta. Após 3-4 dias, encha-o com água retirada de um corpo d'água estagnado (lago, vala), no fundo do qual há vegetação podre (grama, folhas, galhos). Você também deve tirar um pouco de lama do fundo junto com a água. Depois de alguns dias, um filme com brilho metálico aparecerá nos vasos. Ao examinar gotas de água ao microscópio, você pode ver em que tipos de protozoários a água dos potes é rica. Com esta criação de protozoários, aparecem primeiro diferentes tipos de pequenos ciliados, depois amebas e finalmente (após 15 dias), ciliados chinelo.

Análise de sangue

O microscópio há muito se tornou um assistente humano indispensável em muitas áreas. Através das lentes do aparelho você pode ver o que não é visível a olho nu. Um objeto interessante de pesquisa é o sangue. Sob um microscópio, você pode examinar os principais elementos da composição do sangue humano: plasma e elementos figurados.

Pela primeira vez, a composição do sangue humano foi estudada pelo médico italiano Marcello Malpighi. Ele confundiu os elementos formados flutuando no plasma com glóbulos de gordura. As células sanguíneas foram mais de uma vez chamadas de balões ou animais, confundindo-as com seres inteligentes. O termo “células sanguíneas” ou “glóbulos sanguíneos” foi introduzido no uso científico por Anthony Leeuwenhoek. O sangue ao microscópio é uma espécie de espelho do estado do corpo humano.

Um dispositivo como um microscópio é muito popular antes e no mundo moderno. Cada um de nós lembra bem, desde os tempos de escola, que se trata de um dispositivo óptico que amplia objetos centenas ou mesmo milhares de vezes. Nas aulas de biologia, observamos células do filme de cebola através de uma ocular e ficamos surpresos com a engenhosidade e complexidade de tal dispositivo. Hoje tentaremos descobrir quem inventou o microscópio, já que ainda não há uma resposta exata para essa pergunta.

Como surgiu o primeiro microscópio?

As propriedades ópticas das superfícies curvas foram descobertas já no ano 300 AC. Euclides em seus tratados falou sobre as pesquisas realizadas, explicando a refração e, como resultado, ocorreu a ampliação visual dos objetos. Ptolomeu em sua obra “Óptica” descreveu as características dos vidros inflamáveis. Mas naquela época todas essas propriedades não eram utilizadas. E somente alguns séculos depois eles foram usados ​​na prática.

Hans Jansen, junto com seu filho Zachary, construiu o primeiro modelo do aparelho em 1550: colocaram duas lentes em um tubo, obtendo assim uma ampliação de cinquenta vezes. Esta é uma das respostas possíveis à questão de quem inventou o microscópio primitivo. E Galileu, em 1610, descobriu que, ao separar o que havia inventado, pequenos objetos também poderiam ser ampliados. Foi esse cientista quem passou a ser considerado aquele que inventou o primeiro microscópio, composto por lentes negativas e positivas. Após esta data, as pesquisas nesta área começaram a se desenvolver rapidamente.

Século 17 - época de grandes descobertas

Neste século ocorreu uma verdadeira revolução científica e tecnológica, que se tornou a base da maioria das ciências modernas: biologia, medicina, física, matemática. Grandes descobertas e grandes invenções foram feitas. Foi nessa época que os microscópios melhoraram acentuadamente e se tornaram uma parte importante de todo pesquisador. Mas ninguém disse ao certo quem inventou o microscópio ou quem deveria ser considerado seu criador. Segundo uma opinião, o criador do dispositivo em questão é A. Kircher, que em 1646 descreveu um dispositivo denominado “vidro contra pulgas”. Em que consistia?

Era uma lupa montada sobre uma base de cobre que sustentava o palco. Bem no fundo havia algo que refletia a luz e iluminava o objeto. Usando um parafuso, você poderia mover a lupa e ajustar a imagem. Este dispositivo tornou-se o protótipo do microscópio óptico moderno.

C. Sistema ocular Huygens e desenvolvimento adicional do dispositivo

A criação deste sistema foi um grande passo no desenvolvimento dos microscópios. Foi possível obter uma imagem incolor, o que permitiu aumentar a clareza dos objetos estudados. O cientista K. Drebel, no início do século XVII, fez um microscópio complexo composto por duas lentes: a primeira voltada para o objeto, a segunda voltada para o olho do pesquisador.

Ao mesmo tempo, os primeiros usaram vidros biconvexos, que davam uma imagem ampliada invertida. em 1661 ele melhorou o dispositivo adicionando outra lente. Este tipo tornou-se o mais popular para a maioria dos modelos de microscópios até meados do século XVIII. Outro inventor, Antony Van Leeuwenhoek, também é responsável pela invenção do microscópio. A razão é a sua enorme contribuição para o desenvolvimento do dispositivo em questão. Nas horas vagas, ele polia lentes. Apesar de serem relativamente pequenos, a ampliação foi surpreendente - 350-400 vezes.

A influência do microscópio na microbiologia

Usando suas lentes, Leeuwenhoek criou seu próprio dispositivo e começou a estudar vários objetos. Assim, através de apenas uma pequena lente esférica, ele viu em uma gota de água suja muitas criaturas vivas do menor tamanho. Concluiu-se que existe algum tipo de vida microscópica. Leeuwenhoek começou a estudá-lo, o que marcou o início de outra nova ciência - a microbiologia. Em 1861, o cientista apresentou sua descoberta à Royal Society de Londres e recebeu o título de inventor dos microscópios e maior pesquisador.

Acontece que foi ele quem inventou o microscópio. Até o momento, os dispositivos descritos sofreram grandes mudanças. Surgiram modelos que não usam luz para produzir imagens, mas fluxos de elétrons e, às vezes, radiação laser. Cálculos de computador também são usados ​​para isso. O microscópio tornou-se um dos instrumentos mais importantes na pesquisa nas ciências naturais; é usado em química, biologia e física.

Microscópio eletrônico

Se você se perguntar quem inventou o microscópio eletrônico, a resposta correta é: físicos da Universidade de Sheffield. O antigo dispositivo é baseado em um método de microscopia de transmissão que permite obter resolução de imagem limitada apenas pelo comprimento de onda do elétron. No projeto do dispositivo de transmissão, os pesquisadores abandonaram as lentes magnéticas, pois reduziam principalmente a resolução.

Ondas de difração passaram pela amostra e uma imagem foi obtida por meio de análise computacional. Esta é uma pticografia eletrônica. Com a ajuda de uma ligeira modificação no design e um método ligeiramente diferente de formação da imagem final, os cientistas conseguiram aumentar a resolução cinco vezes em um dispositivo existente.

Princípio de funcionamento de um microscópio eletrônico

Agora não é mais tão importante quem inventou o microscópio. Hoje em dia, dispositivos completamente diferentes e muito mais potentes, inclusive eletrônicos, dominam o cenário. De acordo com o princípio de funcionamento, são semelhantes aos leves. Somente neles os elétrons passam pela amostra e são usados ​​ímãs em vez de lentes de vidro.

Mas está desfocado devido às aberrações inerentes às lentes magnéticas. Os cientistas encontraram uma maneira de restaurar imagens. Isso possibilitou a remoção dos ímãs e, consequentemente, da distorção do circuito.

Quem inventou o microscópio óptico? Um pouco de história

O que é um microscópio óptico? Trata-se de um sistema laboratorial desenvolvido para obter imagens ampliadas de pequenos objetos para fins de estudo, exame e aplicação prática. Começamos nosso artigo com a história do desenvolvimento do microscópio, mas agora vamos analisar essa questão de um ângulo diferente. Atualmente, tal dispositivo é necessário não apenas para médicos e biólogos.

Sem ele, é impossível imaginar tecnologias de alta modernidade com as atuais exigências de controle de montagem e qualidade do produto.

Vamos falar sobre uma conquista. Em 2006, os cientistas alemães Mariano Bossi e Stefan Hell desenvolveram o nanoscópio - um microscópio óptico superpoderoso que permite examinar objetos superpequenos de 10 nm, além de obter imagens 3D da mais alta qualidade.

Brevemente sobre as capacidades dos dispositivos modernos

Já tratamos um pouco da questão de quem inventou o primeiro microscópio. E agora apenas algumas palavras sobre os recursos dos dispositivos modernos. Em 2010, chegaram notícias da Universidade Yeshiva de Israel de que os cientistas conseguiram rastrear como as moléculas individuais se movem dentro de uma célula. Ao mesmo tempo, pesquisadores alemães capturaram transformações moleculares durante reações químicas. E um ano antes, uma imagem nítida de um único átomo foi obtida no Instituto Físico-técnico de Kharkov.

Deve-se notar também que atualmente os microscópios ópticos estão alcançando os microscópios eletrônicos em suas capacidades.

Hoje é difícil imaginar a atividade científica humana sem microscópio. O microscópio é amplamente utilizado na maioria dos laboratórios de medicina e biologia, geologia e ciência dos materiais.

Os resultados obtidos com o microscópio são necessários para fazer um diagnóstico preciso e monitorar o andamento do tratamento. Usando um microscópio, novos medicamentos são desenvolvidos e introduzidos e descobertas científicas são feitas.

Microscópio- (do grego mikros - pequeno e skopeo - eu olho), um dispositivo óptico para obter uma imagem ampliada de pequenos objetos e seus detalhes que não são visíveis a olho nu.

O olho humano é capaz de distinguir detalhes de um objeto separados uns dos outros por pelo menos 0,08 mm. Usando um microscópio óptico, você pode ver peças a uma distância de até 0,2 mícron. Um microscópio eletrônico permite obter uma resolução de até 0,1-0,01 nm.

A invenção do microscópio, dispositivo tão importante para toda a ciência, deveu-se principalmente à influência do desenvolvimento da óptica. Algumas propriedades ópticas de superfícies curvas eram conhecidas por Euclides (300 aC) e Ptolomeu (127-151), mas sua capacidade de ampliação não encontrou aplicação prática. Nesse sentido, os primeiros óculos foram inventados por Salvinio degli Arleati na Itália apenas em 1285. No século XVI, Leonardo da Vinci e Maurolico mostraram que pequenos objetos são melhor estudados com uma lupa.

O primeiro microscópio foi criado apenas em 1595 por Zacharius Jansen (Z. Jansen). A invenção envolveu Zacharius Jansen montando duas lentes convexas dentro de um único tubo, estabelecendo assim as bases para a criação de microscópios complexos. A focagem no objeto em estudo foi conseguida através de um tubo retrátil. A ampliação do microscópio variou de 3 a 10 vezes. E foi um verdadeiro avanço no campo da microscopia! Ele melhorou significativamente cada um de seus microscópios seguintes.

Durante este período (século XVI), os instrumentos de investigação dinamarqueses, ingleses e italianos iniciaram gradualmente o seu desenvolvimento, lançando as bases da microscopia moderna.

A rápida difusão e aprimoramento dos microscópios começou depois que Galileu (G. Galilei), aprimorando o telescópio que projetou, passou a utilizá-lo como uma espécie de microscópio (1609-1610), alterando a distância entre a lente e a ocular.

Mais tarde, em 1624, tendo conseguido a produção de lentes de distância focal mais curta, Galileu reduziu significativamente as dimensões do seu microscópio.

Em 1625, um membro da “Academia do Vigilante” romana (“Akudemia dei lincei”) I. Faber propôs o termo "microscópio". Os primeiros sucessos associados ao uso do microscópio na pesquisa biológica científica foram alcançados por R. Hooke, que foi o primeiro a descrever uma célula vegetal (por volta de 1665). Em seu livro Micrographia, Hooke descreveu a estrutura de um microscópio.

Em 1681, a Royal Society de Londres discutiu detalhadamente esta situação peculiar em sua reunião. holandês Leeuwenhoek(A. van Leenwenhoek) descreveu os milagres surpreendentes que descobriu com seu microscópio em uma gota d'água, em uma infusão de pimenta, na lama de um rio, na cavidade de seu próprio dente. Leeuwenhoek, usando um microscópio, descobriu e esboçou espermatozóides de vários protozoários e detalhes da estrutura do tecido ósseo (1673-1677).

"Com o maior espanto, vi na gota muitos animaizinhos, movendo-se animadamente em todas as direções, como um lúcio na água. O menor desses minúsculos animais é mil vezes menor que o olho de um piolho adulto."

As melhores lupas de Leeuwenhoek foram ampliadas 270 vezes. Com eles, ele viu pela primeira vez células sanguíneas, o movimento do sangue nos vasos capilares da cauda do girino e a distribuição dos músculos. Ele descobriu ciliados. Ele mergulhou pela primeira vez no mundo das algas microscópicas unicelulares, onde fica a fronteira entre o animal e a planta; onde um animal em movimento, como uma planta verde, possui clorofila e se alimenta absorvendo luz; onde a planta, ainda aderida ao substrato, perdeu clorofila e ingere bactérias. Finalmente, ele até viu bactérias em grande variedade. Mas, é claro, naquela época ainda não havia possibilidade remota de compreender o significado das bactérias para os humanos, ou o significado da substância verde - a clorofila, ou a fronteira entre planta e animal.

Um novo mundo de seres vivos se abria, mais diverso e infinitamente mais original do que o mundo que vemos.

Em 1668, E. Diviney, ao anexar uma lente de campo à ocular, criou uma ocular de tipo moderno. Em 1673, Havelius introduziu um parafuso micrométrico e Hertel propôs colocar um espelho sob a mesa do microscópio. Assim, o microscópio passou a ser montado a partir das peças básicas que fazem parte de um microscópio biológico moderno.

Em meados do século XVII Newton descobriu a complexa composição da luz branca e a decompôs com um prisma. Roemer provou que a luz viaja a uma velocidade finita e mediu-a. Newton expressou a famosa hipótese - incorreta, como você sabe - de que a luz é um fluxo de partículas voadoras de tão extraordinária finura e frequência que penetram através de corpos transparentes, como o vidro através da lente do olho, e, atingindo a retina com impactos, produzir a sensação fisiológica da luz. Huygens falou pela primeira vez sobre a natureza ondulatória da luz e provou como ela explica naturalmente tanto as leis da reflexão e refração simples, quanto as leis da refração dupla na longarina da Islândia. Os pensamentos de Huygens e Newton encontraram-se em nítido contraste. Assim, no século XVII. em uma disputa acalorada, surgiu realmente o problema da essência da luz.

Tanto a solução para a questão da essência da luz quanto o aperfeiçoamento do microscópio avançaram lentamente. A disputa entre as ideias de Newton e Huygens continuou por um século. O famoso Euler aderiu à ideia da natureza ondulatória da luz. Mas a questão só foi resolvida depois de mais de cem anos por Fresnel, um pesquisador talentoso que a ciência conhecia.

Como um fluxo de ondas em propagação - a ideia de Huygens - difere de um fluxo de pequenas partículas em movimento - a ideia de Newton? Dois sinais:

1. Tendo se encontrado, as ondas podem ser destruídas mutuamente se a protuberância de uma cair no vale da outra. Luz + luz juntas podem criar escuridão. Este é um fenômeno interferência, estes são os anéis de Newton, não compreendidos pelo próprio Newton; Isso não pode acontecer com fluxos de partículas. Dois fluxos de partículas são sempre um fluxo duplo, uma luz dupla.

2. O fluxo de partículas passa direto pelo buraco, sem divergir para os lados, e o fluxo de ondas certamente diverge e se dissipa. Esse difração.

Fresnel provou teoricamente que a divergência em todas as direções é insignificante se a onda for pequena, mas mesmo assim ele descobriu e mediu essa difração insignificante e, a partir de sua magnitude, determinou o comprimento de onda da luz. Dos fenômenos de interferência tão conhecidos dos oculistas que polim para "uma cor", para "duas listras", ele também mediu o comprimento de onda - meio mícron (meio milésimo de milímetro). E a partir daqui a teoria das ondas e a excepcional sutileza e nitidez da penetração na essência da matéria viva tornaram-se inegáveis. Desde então, todos nós confirmamos e aplicamos os pensamentos de Fresnel em diversas modificações. Mas mesmo sem conhecer esses pensamentos, você pode melhorar o microscópio.

Foi assim no século XVIII, embora os acontecimentos se desenvolvessem muito lentamente. Agora é difícil imaginar que o primeiro telescópio de Galileu, através do qual ele observou o mundo de Júpiter, e o microscópio de Leeuwenhoek fossem simples lentes não acromáticas.

Um enorme obstáculo à acromatização era a falta de uma boa pederneira. Como você sabe, a acromatização requer dois vidros: coroa e pederneira. Este último representa o vidro, no qual uma das partes principais é o óxido de chumbo pesado, que apresenta uma dispersão desproporcionalmente grande.

Em 1824, o enorme sucesso do microscópio foi alcançado pela ideia simples e prática de Sallig, reproduzida pela empresa francesa Chevalier. A lente, que antes consistia em uma única lente, foi dividida em partes e passou a ser feita a partir de diversas lentes acromáticas. Assim, multiplicou-se o número de parâmetros, deu-se a possibilidade de corrigir erros do sistema e pela primeira vez foi possível falar em grandes ampliações reais - 500 e até 1000 vezes. O limite da visão final passou de dois para um mícron. O microscópio de Leeuwenhoek ficou para trás.

Na década de 70 do século XIX, a marcha vitoriosa da microscopia avançou. Aquele que disse que foi Abade(E. Abbé).

O seguinte foi alcançado:

Em primeiro lugar, a resolução máxima passou de meio mícron para um décimo de mícron.

Em segundo lugar, na construção do microscópio, em vez do empirismo grosseiro, foi introduzido um alto nível de ciência.

Em terceiro lugar, finalmente, são mostrados os limites do que é possível com um microscópio, e esses limites são conquistados.

Foi formada uma sede de cientistas, oftalmologistas e cientistas da computação que trabalham na empresa Zeiss. Nas principais obras, os alunos de Abbe deram a teoria do microscópio e dos instrumentos ópticos em geral. Um sistema de medições foi desenvolvido para determinar a qualidade do microscópio.

Quando se tornou claro que os tipos de vidro existentes não conseguiam satisfazer os requisitos científicos, foram criadas sistematicamente novas variedades. Fora dos segredos dos herdeiros de Guinan - Para-Mantois (herdeiros de Bontan) em Paris e os Chances em Birmingham - os métodos de fusão do vidro foram novamente criados, e o negócio da óptica prática desenvolveu-se a tal ponto que se pode dizer: Abbe quase ganhou a guerra mundial de 1914-1918 com o equipamento óptico do exército gg.

Finalmente, recorrendo à ajuda dos fundamentos da teoria ondulatória da luz, Abbe mostrou claramente pela primeira vez que cada nitidez de um instrumento tem seu próprio limite de possibilidade. O mais sutil de todos os instrumentos é o comprimento de onda. É impossível ver objetos com menos de meio comprimento de onda, diz a teoria da difração de Abbe, e é impossível obter imagens com menos de meio comprimento de onda, ou seja, menos de 1/4 mícron. Ou com vários truques de imersão, quando usamos meios em que o comprimento de onda é menor – até 0,1 mícron. A onda nos limita. É verdade que os limites são muito pequenos, mas ainda são limites para a actividade humana.

Um físico óptico detecta quando um objeto com espessura de um milésimo, décimo milésimo ou, em alguns casos, até um centésimo milésimo de comprimento de onda é inserido no caminho de uma onda de luz. O próprio comprimento de onda foi medido por físicos com uma precisão de um décimo milionésimo de sua magnitude. É possível pensar que os oftalmologistas que uniram forças com os citologistas não dominarão esse centésimo de comprimento de onda, que é a tarefa que lhes propõem? Existem dezenas de maneiras de contornar o limite definido pelo comprimento de onda. Você conhece um desses desvios, o chamado método de ultramicroscopia. Se os micróbios invisíveis sob um microscópio estiverem muito espaçados, você poderá iluminar eles com uma luz brilhante lateralmente. Não importa quão pequenos sejam, eles brilharão como uma estrela contra um fundo escuro. A sua forma não pode ser determinada, só se pode afirmar a sua presença, mas isto é muitas vezes extremamente importante. Este método é amplamente utilizado em bacteriologia.

Os trabalhos do oculista inglês J. Sirks (1893) lançaram as bases para a microscopia de interferência. Em 1903, R. Zsigmondy e N. Siedentopf criaram um ultramicroscópio; em 1911, M. Sagnac descreveu o primeiro microscópio de interferência de dois feixes; em 1935, F. Zernicke propôs usar o método de contraste de fase para observar objetos transparentes e de fraca dispersão em microscópios . Em meados do século XX. O microscópio eletrônico foi inventado e, em 1953, o fisiologista finlandês A. Wilska inventou o microscópio anoptral.

MV deu uma grande contribuição para o desenvolvimento de problemas de óptica teórica e aplicada, melhoria de sistemas ópticos microscópicos e equipamentos microscópicos. Lomonosov, I.P. Kulibin, L.I. Mandelstam, D.S. Rozhdestvensky, A.A. Lebedev, S.I. Vavilov, V.P. Linnik, D.D. Maksutov e outros.

Literatura:

D.S. Rozhdestvensky Obras selecionadas. M.-L., "Ciência", 1964.

Rozhdestvensky D.S. Sobre a questão da imagem de objetos transparentes em um microscópio. -Tr. GOI, 1940, vol.14

Sobol S.L. História do microscópio e da pesquisa microscópica na Rússia no século XVIII. 1949.

Clay RS, Tribunal TH. A história do microscópio. L., 1932; Bradbury S. A evolução do microscópio. Oxford, 1967.

A invenção do microscópio começou quando Galileu construiu certa vez um telescópio muito longo. Aconteceu durante o dia. Terminado o trabalho, apontou o tubo para a janela para verificar a limpeza das lentes à luz. Agarrando-se à ocular, Galileu ficou pasmo: todo o campo de visão estava ocupado por uma espécie de massa cinza cintilante. O cano balançou um pouco e o cientista viu uma cabeça enorme com olhos negros esbugalhados nas laterais. O monstro tinha corpo preto com tonalidade verde, seis pernas articuladas... Mas isso é... uma mosca! Afastando o cachimbo do olho, Galileu se convenceu de que realmente havia uma mosca pousada no parapeito da janela.

Foi assim que nasceu o microscópio - um dispositivo composto por duas lentes para ampliar a imagem de pequenos objetos. Recebeu o nome - “microscópio” - de um membro da “Academia dei Lincei” (“Academia Lynx-Eyed”)

I. Faber em 1625. Foi uma sociedade científica que, entre outras coisas, aprovou e apoiou o uso de instrumentos ópticos na ciência.

E o próprio Galileu, em 1624, inseriu lentes de distância focal mais curta (mais convexas) no microscópio, tornando o tubo mais curto.

Robert Hooke e suas conquistas

A próxima página na história da criação do microscópio está associada ao nome de Robert Hooke. Ele era uma pessoa muito talentosa e um cientista talentoso. As conquistas mais significativas de Hooke são as seguintes:

• invenção da mola espiral para regular a velocidade dos relógios; criação de engrenagens helicoidais;
• determinação da velocidade de rotação de Marte e Júpiter em torno de seu eixo; invenção do telégrafo óptico;
• criação de um dispositivo para determinação do frescor da água; criação de termômetro para medição de baixas temperaturas;
• estabelecer temperaturas constantes de derretimento do gelo e ebulição da água; descoberta da lei da deformação dos corpos elásticos; suposição sobre a natureza ondulatória da luz e a natureza da gravidade.

Depois de se formar na Universidade de Oxford em 1657, Hooke tornou-se assistente de Robert Boyle. Era uma excelente escola com um dos maiores cientistas da época. Em 1663, Hooke já trabalhava como secretário e demonstrador de experimentos da Sociedade Real Inglesa (Academia de Ciências). Quando se soube da existência do microscópio ali, Hooke foi instruído a realizar observações neste dispositivo. O microscópio que o mestre Drebbel tinha à sua disposição era um tubo dourado de meio metro localizado estritamente verticalmente. Tive que trabalhar em uma posição estranha - curvando-me em arco.

Melhoria do microscópio por Hooke

Em primeiro lugar, Hooke fez o cano - o tubo - inclinado. Para não depender dos dias de sol, que são poucos na Inglaterra, ele instalou na frente do aparelho uma lamparina a óleo de desenho original. No entanto, o sol ainda brilhava muito mais forte. Por isso, surgiu a ideia de fortalecer e concentrar os raios de luz da lâmpada. Foi assim que apareceu a próxima invenção de Hooke - uma grande bola de vidro cheia de água e atrás dela uma lente especial. Este sistema óptico aumentou centenas de vezes o brilho da iluminação.

O engenhoso Hooke lidou facilmente com quaisquer dificuldades que surgissem em seu caminho. Por exemplo, quando ele precisava fazer uma lente muito pequena de formato perfeitamente redondo, ele mergulhou a ponta da agulha no vidro derretido e depois a retirou rapidamente - uma gota brilhou na ponta da agulha. Hooke poliu um pouco - e a lente estava pronta. E quando surgiu a necessidade de melhorar a qualidade da imagem no microscópio, Hooke inseriu uma terceira, coletiva, entre duas lentes tradicionais – uma objetiva e uma ocular – e a imagem ficou mais nítida, enquanto o campo de visão aumentou.

Quando o microscópio ficou pronto, Hooke começou suas observações. Ele descreveu os resultados em seu livro “Micrografia”, publicado em 1665. Ao longo de 300 anos, foi reimpresso dezenas de vezes. Além de descrições, continha ilustrações maravilhosas - gravuras do próprio Hooke.

Descobertas e descobertas, estrutura celular

De particular interesse é a observação nº 17 - “Sobre o esquematismo, ou estrutura de uma rolha, e sobre as células e poros de alguns outros corpos vazios”. Hooke descreve uma secção de uma rolha comum da seguinte forma: “É toda perfurada e porosa, como um favo de mel, mas os seus poros são de forma irregular, e neste aspecto assemelha-se a um favo de mel... Além disso, estes poros, ou células, são superficiais, mas consistem em muitas células separadas por partições.” .

Nesta observação, a palavra “célula” é marcante. Foi assim que Hooke chamou o que hoje chamamos de células, por exemplo, células vegetais. Naquela época, as pessoas não tinham a menor ideia disso. Hooke foi o primeiro a observá-los e deu-lhes um nome que permaneceu com eles para sempre. Esta foi uma descoberta de enorme importância.

Observações de Anthony van Leeuwenhoek

Logo depois de Hooke, o holandês Antonie van Leeuwenhoek começou a fazer suas observações. Ele era uma pessoa interessante - vendia tecidos e guarda-chuvas, mas não recebia nenhuma formação científica. Mas ele tinha uma mente curiosa, observação, perseverança e consciência. As lentes, que ele mesmo poliu, ampliaram o objeto de 200 a 300 vezes, ou seja, 60 vezes melhor que os instrumentos utilizados na época. Ele delineou todas as suas observações em cartas que enviou cuidadosamente à Royal Society de Londres. Em uma de suas cartas, ele relatou a descoberta das menores criaturas vivas - animálculos, como Leeuwenhoek os chamava.

Descobriu-se que os animálculos estão presentes em todos os lugares - na terra, nas plantas e no corpo dos animais. Este evento revolucionou a ciência - foram descobertos microrganismos.

Em 1698, Anthony van Leeuwenhoek encontrou-se com o imperador russo Pedro I e mostrou-lhe seu microscópio e animálculo. O imperador ficou tão interessado em tudo o que viu e no que o cientista holandês lhe explicou que comprou microscópios de mestres holandeses para a Rússia. Eles podem ser vistos na Kunstkamera em São Petersburgo.

Leeuwenhoek fez outra descoberta importante. Aquecendo a água até ferver, ele percebeu que quase todos os animálculos estavam morrendo. Isso significa que desta forma você pode se livrar dos patógenos na água que as pessoas bebem.

Câmera pinhole

Concluindo a conversa sobre instrumentos ópticos, é preciso citar a camera obscura, inventada em 1420 pelo engenheiro italiano G. Fontana. Uma câmera obscura é o dispositivo óptico mais simples que permite obter imagens de objetos em uma tela. Trata-se de uma caixa escura com um pequeno buraco em uma das paredes, em frente à qual é colocado o objeto em questão. Os raios de luz que dela emanam passam pelo orifício e criam uma imagem invertida do objeto na parede oposta da caixa (tela).

Em 1558, o italiano G. Porta adaptou uma câmera obscura para fazer desenhos. Ele também teve a ideia de usar uma câmera obscura para projetar desenhos colocados na abertura da câmera e fortemente iluminados por velas ou pelo sol.