探索單顯微鏡發(fā)展歷程

十七世紀的單顯微鏡與其說是科學儀器,不如說是藝術品(下圖).似乎那時的顯微鏡制造者所追求的并不是高的性能,而是視覺上的享受.比如下面的這個顯微鏡.它制造于十七世紀晚期.很明顯,它的作用已不再是單純的放大物體以方便研究,更重要的是它那光亮美麗的黃銅色,精美的裝飾還給人以一種高貴典雅的美感.

1、單式顯微鏡
單式顯微鏡的鏡頭鑲在一個圓盤形金屬眼罩的中部.兩個金屬手柄一長一短,長的那個手柄是手握的地方.在其末端還設置了幾個突起,方便使用者握住.在這兩個手柄的中間,夾著一個有六個圓孔可以轉動的圓盤,那是它的載物臺.

在使用前,把樣品切成薄片放到載物臺的圓孔上.然后拿起顯微鏡將圓孔對準光源,同時把金屬眼罩放在眼窩上以擋住周圍的光.用大拇指按壓較短的那個手柄(那相當于一個杠桿),以此調節(jié)鏡頭與標本的距離使成像最為清晰.如果切片較多,可以依次放到每個圓孔上.在觀察時轉動載物臺即可觀察到每個切片.從這個顯微鏡鏡頭的大小來看,它的放大率應該比較大.

2、滑桿顯微鏡
在十七世紀中葉,出現(xiàn)了一種滑桿顯微鏡.它們的基本結構大致相同:燈塔形的鏡身,頂端是一個凸透鏡.在鏡身中部穿過一根長長的可以水平滑動的橫桿.在橫桿前端固定著一根頂端削尖,與橫桿垂直的長"針"----奇特的載物臺.

使用時,先將針尖刺入標本,使標本固定在針尖上.然后前后移動滑桿,調節(jié)標本與透鏡的距離而使成像最清晰后,即可進行觀察.從這個顯微鏡的透鏡大小可以看出,該顯微鏡的放大率不大.
但是，標本放在針形的載物臺上實在不穩(wěn)定,因此觀察時的實際操作很麻煩.因此,后來的顯微鏡就沒有采用這種針形載物臺.
同時代與它同型的單式顯微鏡還有:彈簧顯微鏡.

3、單式顯微鏡的頂峰----列文虎克的顯微鏡

列文虎克[Antoni van Leeuwenhoek](1632-1723)荷蘭代爾夫特人.是生物學發(fā)展史上的一位重要人物.一位僅僅受過初級教育的天才科學家和顯微鏡制造者.他手工制造的單顯微鏡質量如此之高,以至于現(xiàn)在都無人能夠僅憑雙手制造出比它們更好的單顯微鏡.他最先發(fā)現(xiàn)了細菌,從而開創(chuàng)了微生物學.他還正確地描述了微生物的形態(tài)有球形,桿狀和螺旋樣等.他還證實了毛細血管的真實存在而結束了有關血液循環(huán)的爭論.他首次描述了昆蟲,狗和人的精子.他還指出:在所有露天積水中都可以找到微生物.這是人類認識微生物的分布的一次進步.他又通過事實證明了當時流行的生物自然發(fā)生論的錯誤,改變了人們的觀念.1673年,他與英國皇家學會建立了聯(lián)系,一直持續(xù)到他1723年逝世的前一刻.

列文虎克一生制造了數(shù)百個顯微鏡,它們都非常小,設計和功能也相似.他的顯微鏡的尺寸幾乎是一個常數(shù):長2英寸,寬1英寸.鏡身大多是用黃銅制造.

一個典型列文虎克顯微鏡是由兩個螺釘,(其中較長的一個是手柄.其長度可以調節(jié);通過調節(jié)較短的那個螺釘可以改變標本與透鏡的距離.)幾個鉚釘,一個鏡頭,一個寬大的鏡身,一個針形載物臺(連接在手柄上,通過調節(jié)手柄長度可以調節(jié)標本的高度).鏡身的結構較為精巧:首先在兩塊同樣形狀的黃銅薄板上對稱地鑿兩個孔,然后把鏡頭放在其中一個孔上,再把另一塊黃銅板放在上面,對齊這兩塊黃銅板,使這兩個孔剛好把中間的透鏡鑲住.最后用鉚釘固定住銅板即可.

使用時，同樣先將標本固定在針尖上.然后拿起顯微鏡(如右圖)對著光源,同時調節(jié)那兩個螺釘使標本的位置,影象最佳后即可進行觀察.
令人稱奇的微小透鏡:列文虎克的顯微鏡的透鏡制作十分精巧,其制作方法至今尚不為人知.它們的厚度僅為一毫米,曲率半徑為0.75毫米.它們有很高的放大率和分辨率.在Utrecht博物館收藏的一個列文虎克顯微鏡其放大率為275倍,分辨率接近1微米.這在當時是世界一流的,而它們全出自一個業(yè)余制造者之手,這真是個奇跡.