Microscópios são instrumentos ópticos utilizados para ampliação múltipla dos objetos em questão. Com a ajuda desses instrumentos, são determinados o tamanho, a forma e a estrutura das menores partículas que não podem ser vistas a olho nu.

Os microscópios são equipamentos ópticos indispensáveis ​​para áreas como medicina, biologia, botânica, eletrônica e geologia, uma vez que as descobertas científicas são baseadas em resultados de pesquisas, diagnósticos corretos são feitos e novos medicamentos são desenvolvidos.

O criador do telescópio, Galileu, descobriu em 1610 que, quando muito ampliado, seu telescópio tornava possível ampliar grandemente pequenos objetos.

Figura 118. Os primeiros microscópios: Jansen, A. Leeuwenhoek, Robert Hooke

Ele pode ser considerado o inventor do microscópio, composto por uma lente positiva e uma negativa. Uma ferramenta mais avançada para observar objetos microscópicos é um microscópio simples. Não se sabe exatamente quando esses dispositivos surgiram. No início do século XVII, vários desses microscópios foram fabricados pelo fabricante de óculos Zacharias Jansen, de Middelburg.

As primeiras descobertas notáveis ​​​​foram feitas usando um microscópio simples. Em meados do século XVII, o naturalista holandês Antonie Van Leeuwenhoek alcançou um sucesso brilhante. Ao longo dos anos, Leeuwenhoek aperfeiçoou sua habilidade de fazer lentes biconvexas minúsculas (às vezes com menos de 1 mm de diâmetro), que ele fez a partir de uma pequena bola de vidro, por sua vez obtida pela fusão de um bastão de vidro em uma chama. Esta conta de vidro foi então moída usando uma retificadora primitiva. Ao longo de sua vida, Leeuwenhoek fez pelo menos 400 microscópios desse tipo. Um deles, guardado no Museu Universitário de Utrecht, apresenta uma ampliação de mais de 300 vezes, o que foi um grande sucesso no século XVII.

No início do século XVII surgiram microscópios complexos compostos por duas lentes. O inventor de um microscópio tão complexo não é conhecido exatamente, mas muitos fatos indicam que ele foi o holandês Cornelius Drebel, que morava em Londres e estava a serviço do rei inglês Jaime I. O microscópio complexo tinha dois vidros: um - o lente - voltada para o objeto, a outra - a ocular - voltada para o olho do observador. Nos primeiros microscópios, a lente era um vidro biconvexo, que dava uma imagem real, ampliada, mas invertida. Esta imagem foi examinada com o auxílio de uma ocular, que assim desempenhou o papel de uma lupa, mas só esta lupa serviu para ampliar não o objeto em si, mas a sua imagem. Em 1663, o microscópio Drebel foi aprimorado pelo físico inglês Robert Hooke, que introduziu nele uma terceira lente, chamada de coletiva. Este tipo de microscópio ganhou grande popularidade, e a maioria dos microscópios do final do século XVII - primeira metade do século VIII foram construídos de acordo com seu design.

O que quer que você diga, o microscópio é uma das ferramentas mais importantes dos cientistas, uma de suas principais armas para compreender o mundo que nos rodeia. Como surgiu o primeiro microscópio, qual a história do microscópio desde a Idade Média até os dias atuais, qual a estrutura do microscópio e as regras para trabalhar com ele, você encontrará as respostas para todas essas perguntas em nosso artigo. Então vamos começar.

História da criação do microscópio

Embora as primeiras lentes de aumento, com base nas quais o microscópio óptico realmente funciona, tenham sido encontradas por arqueólogos durante as escavações da antiga Babilônia, os primeiros microscópios apareceram na Idade Média. Curiosamente, não há acordo entre os historiadores sobre quem primeiro inventou o microscópio. Os candidatos para este papel venerável incluem cientistas e inventores famosos como Galileo Galilei, Christiaan Huygens, Robert Hooke e Antoni van Leeuwenhoek.

Vale citar também o médico italiano G. Fracostoro, que já em 1538 foi o primeiro a propor a combinação de várias lentes para obter um maior efeito de ampliação. Esta ainda não foi a criação do microscópio, mas tornou-se o precursor de sua ocorrência.

E em 1590, um certo Hans Yasen, um fabricante de óculos holandês, disse que seu filho, Zachary Yasen, inventou o primeiro microscópio; para as pessoas da Idade Média, tal invenção era semelhante a um pequeno milagre. No entanto, vários historiadores duvidam que Zachary Yasen seja o verdadeiro inventor do microscópio. O fato é que há muitos pontos obscuros em sua biografia, incluindo pontos em sua reputação, por isso os contemporâneos acusaram Zacharias de falsificação e roubo de propriedade intelectual de outras pessoas. Seja como for, infelizmente não podemos saber ao certo se Zakhary Yasen foi o inventor do microscópio ou não.

Mas a reputação de Galileu Galilei neste aspecto é impecável. Conhecemos este homem, antes de tudo, como um grande astrônomo, um cientista perseguido pela Igreja Católica por suas crenças de que a Terra gira em torno de , e não vice-versa. Entre as invenções importantes de Galileu está o primeiro telescópio, com a ajuda do qual o cientista penetrou o olhar nas esferas cósmicas. Mas a sua esfera de interesses não se limitava apenas às estrelas e aos planetas, porque um microscópio é essencialmente o mesmo telescópio, mas apenas ao contrário. E se com a ajuda de lentes de aumento você pode observar planetas distantes, então por que não direcionar seu poder para outra direção - para estudar o que está “debaixo de nossos narizes”. “Por que não”, provavelmente pensou Galileu, e assim, em 1609, já apresentava ao público em geral na Accademia dei Licei seu primeiro microscópio composto, que consistia em uma lente de aumento convexa e côncava.

Microscópios antigos.

Mais tarde, 10 anos depois, o inventor holandês Cornelius Drebbel melhorou o microscópio de Galileu adicionando outra lente convexa. Mas a verdadeira revolução no desenvolvimento dos microscópios foi feita por Christiaan Huygens, um físico, mecânico e astrônomo holandês. Então ele foi o primeiro a criar um microscópio com um sistema de ocular de duas lentes ajustado acromaticamente. Vale a pena notar que as oculares Huygens ainda são usadas hoje.

Mas o famoso inventor e cientista inglês Robert Hooke entrou para sempre na história da ciência, não apenas como o criador de seu próprio microscópio original, mas também como uma pessoa que fez uma grande descoberta científica com sua ajuda. Foi ele o primeiro a ver uma célula orgânica através de um microscópio e sugeriu que todos os organismos vivos consistem em células, essas menores unidades de matéria viva. Robert Hooke publicou os resultados de suas observações em sua obra fundamental, Micrographia.

Publicado em 1665 pela Royal Society de Londres, este livro tornou-se imediatamente um best-seller científico da época e causou verdadeira sensação na comunidade científica. É claro que continha gravuras representando piolhos, moscas e células vegetais ampliadas ao microscópio. Em essência, este trabalho foi uma descrição surpreendente das capacidades do microscópio.

Fato interessante: Robert Hooke adotou o termo “célula” porque as células vegetais delimitadas por paredes o lembravam das células monásticas.

Esta era a aparência do microscópio de Robert Hooke, imagem da Micrographia.

E o último cientista de destaque que contribuiu para o desenvolvimento dos microscópios foi a holandesa Antonia van Leeuwenhoek. Inspirado no trabalho de Robert Hooke, Micrographia, Leeuwenhoek criou seu próprio microscópio. O microscópio de Leeuwenhoek, embora tivesse apenas uma lente, era extremamente forte, portanto o nível de detalhe e ampliação de seu microscópio era o melhor da época. Observando a natureza viva através de um microscópio, Leeuwenhoek fez muitas das descobertas científicas mais importantes da biologia: foi o primeiro a ver glóbulos vermelhos, descreveu bactérias, leveduras, esboçou espermatozoides e a estrutura dos olhos dos insetos, descobriu ciliados e descreveu muitos de seus formulários. O trabalho de Leeuwenhoek deu um enorme impulso ao desenvolvimento da biologia e ajudou a atrair a atenção dos biólogos para o microscópio, tornando-o parte integrante da investigação biológica, até hoje. Esta é a história geral da descoberta do microscópio.

Tipos de microscópios

Além disso, com o desenvolvimento da ciência e da tecnologia, microscópios ópticos cada vez mais avançados começaram a aparecer; o primeiro microscópio óptico operando com base em lentes de aumento foi substituído por um microscópio eletrônico e, em seguida, um microscópio a laser, um microscópio de raios X, o que deu um efeito de ampliação e detalhes muito melhores. Como funcionam esses microscópios? Mais sobre isso mais tarde.

Microscópio eletrônico

A história do desenvolvimento do microscópio eletrônico começou em 1931, quando um certo R. Rudenberg recebeu a patente do primeiro microscópio eletrônico de transmissão. Depois, na década de 40 do século passado, surgiram os microscópios eletrônicos de varredura, que atingiram sua perfeição técnica já na década de 60 do século passado. Eles formaram a imagem de um objeto movendo sequencialmente uma sonda eletrônica de pequena seção através do objeto.

Como funciona um microscópio eletrônico? Seu funcionamento é baseado em um feixe direcionado de elétrons, acelerado em um campo elétrico e exibindo uma imagem em lentes magnéticas especiais; esse feixe de elétrons é muito mais curto que o comprimento de onda da luz visível. Tudo isso permite aumentar a potência de um microscópio eletrônico e sua resolução em 1.000 a 10.000 vezes em comparação com um microscópio óptico tradicional. Esta é a principal vantagem de um microscópio eletrônico.

Esta é a aparência de um microscópio eletrônico moderno.

Microscópio a laser

O microscópio a laser é uma versão melhorada do microscópio eletrônico, seu trabalho é baseado em um feixe de laser, que permite ao cientista observar tecidos vivos em uma profundidade ainda maior.

Microscópio de raios X

Os microscópios de raios X são usados ​​para estudar objetos muito pequenos com dimensões comparáveis ​​ao tamanho de uma onda de raios X. Seu trabalho é baseado em radiação eletromagnética com comprimento de onda de 0,01 a 1 nanômetro.

Dispositivo microscópio

O design de um microscópio depende do seu tipo; é claro que um microscópio eletrônico será diferente em seu design de um microscópio óptico de luz ou de um microscópio de raios X. Em nosso artigo veremos a estrutura de um microscópio óptico convencional moderno, que é o mais popular entre amadores e profissionais, pois pode ser usado para resolver muitos problemas simples de pesquisa.

Assim, em primeiro lugar, um microscópio pode ser dividido em partes ópticas e mecânicas. A parte óptica inclui:

• A ocular é a parte do microscópio que está diretamente conectada aos olhos do observador. Nos primeiros microscópios ela consistia em uma única lente; o desenho da ocular nos microscópios modernos, é claro, é um pouco mais complicado.
• A lente é praticamente a parte mais importante do microscópio, pois é a lente que fornece a ampliação principal.
• Iluminador – responsável pelo fluxo de luz sobre o objeto em estudo.
• Abertura – regula a força do fluxo de luz que entra no objeto em estudo.

A parte mecânica do microscópio consiste em partes importantes como:

• Tubo, é um tubo no qual está localizada a ocular. O tubo deve ser durável e não deformado, caso contrário as propriedades ópticas do microscópio serão prejudicadas.
• A base garante a estabilidade do microscópio durante a operação. É nele que estão fixados o tubo, o suporte do capacitor, os botões de foco e outras partes do microscópio.
• Cabeça giratória - usada para troca rápida de lentes, não disponível em modelos baratos de microscópios.
• A mesa de objetos é o local onde o objeto ou objetos examinados são colocados.

E aqui a imagem mostra uma estrutura mais detalhada do microscópio.

Regras para trabalhar com um microscópio

• É necessário trabalhar com microscópio sentado;
• Antes do uso, o microscópio deve ser verificado e limpo de poeira com um pano macio;
• Coloque o microscópio à sua frente, ligeiramente para a esquerda;
• Vale a pena começar o trabalho com baixa ampliação;
• Configure a iluminação no campo de visão do microscópio usando uma luz elétrica ou um espelho. Olhando pela ocular com um olho e usando um espelho com lado côncavo, direcione a luz da janela para a lente e, em seguida, ilumine o campo de visão tanto quanto possível e uniformemente. Se o microscópio estiver equipado com iluminador, conecte o microscópio à fonte de alimentação, ligue a lâmpada e defina o brilho necessário;
• Coloque a microespécime na platina de modo que o objeto em estudo fique sob a lente. Olhando de lado, abaixe a lente usando o macroparafuso até que a distância entre a lente inferior da lente e a microespécime seja de 4-5 mm;
• Movendo a amostra manualmente, encontre o local desejado e coloque-o no centro do campo de visão do microscópio;
• Para estudar um objeto com grande ampliação, primeiro você precisa colocar a área selecionada no centro do campo de visão do microscópio com baixa ampliação. Em seguida, mude a lente para 40x girando o revólver para que fique na posição de trabalho. Usando um parafuso micrométrico, obtenha uma boa imagem do objeto. Existem duas linhas na caixa do mecanismo do micrômetro e no parafuso do micrômetro há um ponto que deve estar sempre entre as linhas. Caso ultrapasse seus limites, deverá retornar à sua posição normal. Se esta regra não for seguida, o parafuso micrométrico pode parar de funcionar;
• Após a conclusão do trabalho com grande ampliação, ajuste a ampliação baixa, levante a lente, retire a amostra da mesa de trabalho, limpe todas as partes do microscópio com um guardanapo limpo, cubra-o com um saco plástico e coloque-o em um armário.

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.

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.

Inventor: Zacharius Jansen
Um país: Holanda
Hora da invenção: 1595

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.

Um microscópio (do grego mikros - pequeno e skopeo - olhar) é um dispositivo óptico para obter imagens ampliadas 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. Concentre-se no que está sendo estudado o objeto foi alcançado 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 que havia projetado, 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, em sua reunião, discutiu detalhadamente a situação peculiar. O holandês A. van Leenwenhoek descreveu 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). Ele escreveu: “Com o maior espanto, vi na gota uma grande multidão de pequenos animais, movendo-se animadamente em todas as direções, como um lúcio na água. O menor desses pequenos 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 decompôs-a 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 o fenômeno da 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. Isso é 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 lustram para “uma cor” até “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 está associada ao nome do físico óptico e astrônomo alemão Ernst Karl Abbe.

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 - foram novamente criados métodos de fusão, e o negócio da óptica prática desenvolveu-se a tal ponto que se pode dizer: Abbe quase ganhou o guerra mundial de 1914-1918 com o equipamento óptico do exército.

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 melhor 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 feixe duplo;em 1935, F. Zernicke propôs usar o método de contraste de fase para observar objetos transparentes que dispersam fracamente a luz 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.