Az optikai mikroszkópok működési elve és fejlődéstörténete
Az Optical Microscope (OM) egy optikai műszer, amely optikai elveket használ az emberi szem által nem megkülönböztethető kisméretű objektumok nagyítására és leképezésére mikroszerkezeti információk kinyerésére.
Már a Krisztus előtti első században felfedezték, hogy a kis tárgyak gömb alakú átlátszó tárgyakon keresztül történő megfigyelése felnagyíthatja és leképezheti őket. Később fokozatosan megértettem azt a törvényt, miszerint a gömb alakú üvegfelületek képesek nagyítani és leképezni a tárgyakat. 1590-ben a szemüveggyártók Hollandiában és Olaszországban már létrehoztak mikroszkópokhoz hasonló nagyító eszközöket. 1610 körül az olasz Galileo és a német Kepler a távcsövek tanulmányozása közben megváltoztatták az objektív és az okulár közötti távolságot, hogy ésszerű mikroszkóp optikai útstruktúrát kapjanak. Abban az időben az optikai mesterek mikroszkópok gyártásával, promóciójával és fejlesztésével foglalkoztak.
A század közepén az angol Robert Hooke és a holland Lewandowski kiemelkedően hozzájárult a mikroszkópok fejlesztéséhez. 1665 körül Hooke durva és mikro fókuszáló mechanizmusokat, világítási rendszereket és munkapadokat adott hozzá, hogy a tárgylemezeket a mikroszkópban vigye. Ezeket az alkatrészeket folyamatosan fejlesztették, és a modern mikroszkópok alapelemeivé váltak.
1673 és 1677 között Levin Hooke megalkotott egy egykomponensű nagyítóüveg típusú, nagy teljesítményű mikroszkópot, amelyből kilencet a mai napig megőriztek. Hooke és Levin Hooke kiemelkedő eredményeket ért el az állati és növényi szervezetek mikroszerkezetének tanulmányozásában saját készítésű mikroszkópjaikkal. A 19. században a kiváló minőségű akromatikus immerziós lencsék megjelenése nagymértékben javította a mikroszkópok finom szerkezetek megfigyelési képességét. 1827-ben Archie volt az első, aki immerziós lencsét használt. Az 1870-es években German Albert lefektette a mikroszkópos képalkotás klasszikus elméleti alapjait. Mindezek elősegítették a mikroszkópgyártás és a mikroszkópos megfigyelési technológia gyors fejlődését, és hatékony eszközöket biztosítottak a biológusok és az egészségügyi szakemberek, köztük Koch és Pasteur számára a baktériumok és mikroorganizmusok felfedezéséhez a 19. század második felében.
A mikroszkóp szerkezetének fejlődésével párhuzamosan a mikroszkópos megfigyelési technológia is folyamatosan megújul: 1850-ben jelent meg a polarizált mikroszkópia; 1893-ban megjelent az interferencia-mikroszkópia; 1935-ben Zelnik holland fizikus megalkotta a fáziskontraszt mikroszkópiát, amiért 1953-ban fizikai Nobel-díjat kapott.
A klasszikus optikai mikroszkópok egyszerűen optikai és precíziós mechanikai alkatrészek kombinációja, amelyek az emberi szemet használják vevőként a nagyított képek megfigyelésére. Később a mikroszkópot egy fényképező eszközzel egészítették ki, amely fényérzékeny filmet használt vevőként a rögzítéshez és tároláshoz. A modern időkben a fotoelektromos alkatrészeket, televíziós kamerákat és töltéscsatolókat gyakran használják mikroszkópok vevőegységeiként, mikroszámítógépekkel kombinálva, hogy teljes képinformáció-gyűjtő és -feldolgozó rendszert alkossanak.
Az üvegből vagy más átlátszó anyagból készült, ívelt felületű optikai lencsék képesek nagyítani és leképezni a tárgyakat, az optikai mikroszkópok pedig ezt az elvet használják kis tárgyak emberi szem által is megfigyelhető méretűre nagyítására. A modern optikai mikroszkópok jellemzően két nagyítási fokozatot használnak, mindegyiket objektívlencse és szemlencse egészíti ki. A megfigyelt tárgy az objektív előtt helyezkedik el, és miután az első szakaszban az objektívvel nagyítottuk, fordított valós képet alkot. Ezután ezt a valós képet az okulár a második szakaszban felnagyítja, így virtuális képet alkot. Amit az emberi szem lát, az a virtuális kép. A mikroszkóp teljes nagyítása az objektív nagyításának és a szemlencse nagyításának a szorzata. A nagyítási arány a lineáris méretek nagyítási arányára vonatkozik, nem a területarányra.
