发现的可能_显微镜的发明_喜忧参半的细菌

时间:2020-02-11  栏目:百科知识  

发现的可能_显微镜的发明_喜忧参半的细菌

1.发现的可能——显微镜的发明

短焦距单显微镜的发明有着漫长的历史,古罗马作家幸尼加(公元前4年~公元65年)曾提到,透过充水的玻璃球可以看到物体被放大了。古希腊和中世纪阿拉伯人都很了解放大镜和取火镜。在公元11世纪,中国人应用凸透镜的放大作用,制造了远视眼镜。

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凸透镜

最早的复式显微镜,是荷兰德尔堡的眼镜匠詹森和他的父亲罕斯在1590年前后发明的。

据说,事情的经过是这样的:1590年,一个晴朗无风的早晨,詹森在楼顶上闲玩。无意中,他把两片凸玻璃片装到一个金属管子里,再用这个管子去看街道上的建筑物,结果他发现教堂高塔上大公鸡的雕塑比原来大了好几倍。这个意外的发现使詹森异常兴奋,他高兴地跑下楼去,把父亲也拉上楼来观看,一起和他分享这种新发现带来的愉快。

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复式显微镜

当然,偶然性的发现代替不了科学上的发明。而这个偶然的瞬间却被詹森父子抓住了。后来两父子认真思索,反复实践,用大大小小的凸玻璃片做各种距离不等的配合,终于发明了显微镜。他们的显微镜由一个双凸透镜和一个双凹透镜组成,前者为物镜,后者为目镜。这台显微镜的镜筒大约长40厘米,直径约5厘米。放在显微镜支座上的小物体,当人们从镜筒看去时,显得大了许多。据说,詹森父子制造的显微镜至今仍保存在米德尔堡科学协会。

不过,这台显微镜只能称为显微镜家族中的“始祖”。以今天的技术标准来看,詹森父子制造的显微镜无论是放大倍数,还是分辨能力都是相当低的。

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古老的显微镜

最早把复式显微镜用于科学研究的人是伽利略。1610年前后,他用显微镜研究了昆虫,观察到了昆虫的运动器官、感觉器官和复眼。

胡克制造的复式显微镜是早期最出色的显微镜。他在1665年出版的《显微术》是最早论述显微观察的专著。胡克的复式显微镜主要由物镜、目镜、镜筒、聚光器和一个照明灯组成。他用一个半球形单透镜作为物镜,一个平凸透镜作为目镜,镜筒长15厘米,可以拉长,底下还有一只灯用来照明,灯上附装有一个球形聚光器。胡克就是用这台显微镜发现了软木的细胞,并且清楚地观察到了蜜蜂的小针和小鸟羽毛的部分构造。

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胡可

荷兰的列文虎克研制成功了高质量、高倍数的透镜。据说,其中有的透镜能将物体放大270倍。他制作的单透镜显微镜,可观察到泥土中的微生物、生存在牙齿上食物残留中的生物及蝌蚪体内的血液循环。1683年他在英国皇家学会的《哲学学报》上发表了第一批细菌图,但当时他并不知道这些东西是细菌,只知道它们是活的,列文虎克称它们为“小动物”。

此后100多年间,显微镜的研究没有取得多少进展,究其原因主要是受色差的影响,色差现象是不同颜色(波长)的光线通过透镜的折射角度不同而引起的。直到1812年意大利的阿米其造出了消色差透镜的显微镜,1820年法国的休巴里埃对其作了进一步的改进。1830年英国的利斯特做出了既无色差又无球面像差的显微镜。(www.guayunfan.com)

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光学显微镜

1880年德国的物理学家阿贝发明了油浸物镜,其可以放大物体2000多倍。阿贝生于爱森纳赫的一个纺织工人家庭,由于家境贫寒,靠别人资助才得以上完中学和大学。他于1861年在耶拿大学获得博士学位,1863年留校任教授,1866年与别人合作研制了光学仪器。

阿贝在光学仪器的理论上,作出的两项重要贡献之一就是波动光学的显微镜二次衍射成像理论:把物面视为复合的衍射光栅,在相对光照明下,由物面二次衍射成像。

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光学显微镜

1904年,德国蔡司光学仪器厂制成了超倍显微镜,其原理是把胶体放在目镜正下方,从侧面加光照射,胶体粒子把光散射,这样用显微镜就可以看到耀眼的反射。

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相差显微镜

相差显微镜是能将光通过物体时产生的相位差(或光程差)转变为振幅(光强度)变化的显微镜。人的眼睛一般只能鉴别可见光的波长(颜色)和振幅的变化,不能鉴别相位的变化。但是大多数生物标本高度透明,光波通过后振幅基本不变,却存在相位的变化,人的眼睛是感觉不到的。

19世纪30年代,德国物理学家泽尼克首先设计并在1942年制造了第一台相差显微镜,它能将这种看不见的相位变化转变为看得见的振幅变化。由于此项发明,泽尼克于1953年获得了诺贝尔奖。

相差显微镜主要用于观察活细胞、不染色的组织切片或缺少反差的染色标本。

电子显微镜是利用波长较可见光短的电子产生影像的。1932年德国科学家用电子替代可见光制成了透射式电子显微镜,其解像力是人眼的1万倍,放大倍率达到了25万倍或更多。一般使用穿透式电子显微镜的标本需要非常薄,需要在7.5~15纳米之间。

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电子显微镜

而扫描式电子显微镜的电子束不穿过标本,所以标本不需要切片处理,而代之在标本表面涂上一层铂金,当电子撞击标本表面各点时,便产生次级电子,呈现立体状态,人们就可以观察标本的形状及表面的特征。

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