显微镜是如何发展来的?背后的故事你知道多少?

学过生物的小伙伴都知道显微镜。显微镜把人类带入了大自然中另一个奇妙的世界。它是窥视微观世界奥秘的眼睛,是开启微观世界大门的金钥匙。下面我们就一起来了解一下显微镜的发展历程吧!


复式显微镜的出现

1595年的一天,荷兰一位名叫詹森(H.Janssen)的少年,无意中把两片大小不同的凸透镜重叠在一起。当他把两个镜片移动至适当的距离时,发现很小的东西一下子被放大了好多倍。他把这个奇异的现象告诉了父亲,父子两人随即动起手来,做出了第一个复式显微镜。复式显微镜的出现是一项里程碑式的成就,我们今天所使用的光学生物显微镜就是由其发展而来的。


胡克制造的显微镜

英国物理学家胡克(Robert Hooke,1635~1703)的研究工作使显微术变得流行。1665年,胡克自己设计制造了一架由上下两块透镜组成的复式显微镜,观察了栎树皮的薄片,第一次描述了植物细胞的构造,并为这些蜂巢状的小室起名为“cellar”。细胞的英文“cell”即为他所定名,一直沿用至今。

其实,他所观察到的只是纤维质的细胞壁,并非完整的活细胞,但这一发现开创了显微镜以后的发展方向。同年,他发表了《微观画集》一书,展示了他在显微镜底下看见的昆虫器官的精细图案。此外,他还对显微观察进行了最早的论述,并详尽无遗地说明了有效使用显微镜的方法。


显微镜应用于生物医学领域

最早把显微镜应用于生物医学领域的是意大利人马尔比基(Marcello Malpighi,1628~1694),他早期从事的工作是用显微镜研究青蛙的肺。马尔比基还用显微镜研究了蚕,用显微镜发展了法布里修斯和哈维所开创的胚胎学研究,对小鸡在鸡蛋中的发育过程做了仔细的观察。


列文虎克做出重大贡献

荷兰的业余科学家列文虎克( Avon Leeuwenhoek,1632~1723)为显微镜的发展和生物学的进步做出了重要贡献。1665年列文虎克制成了一块直径只有0.3厘米的小透镜,把这块小透镜镶在架上,又在透镜下边装了一块铜板,上面钻了一个小孔,使光线从这里射进而反射出所观察的东西,就这样列文虎克的第一台显微镜研制成功了。几年后,他终于制出了能把物体放大300倍的显微镜。


18世纪显微镜的发展

伴随着历代科学家的艰辛探索,到18世纪显微镜已有许多改进,放大率、分辨率及其他性能得到大幅的提升,应用也变得较为普遍,开始作为商品进行生产。到了19世纪,显微镜观察微细结构的能力大为提高。1872~1873年,德国物理学家和数学家阿贝(Ernst Abbe,1840~1905)提出了光学显微镜的完善理论,从此,镜头的制作可按预先的科学计算进行。

同时德国化学家肖特(Friedrich Otto Schott,1851~1935)成功地研制出供制作透镜的优质光学玻璃。他们和德国显微镜制作者卡尔·蔡司(CarlZeiss,1816~1888)合作,建立了蔡司光学仪器厂,于1886年生产出具复消色差油镜的现代光学显微镜,达到了光学显微镜的分辨限度。这些都促进了显微镜制造和显微观察技术的迅速发展。


19世纪后期至20世纪显微镜的发展

从19世纪后期至20世纪,显微镜的发展已不拘泥于光学领域,各种原理各异、功能优越的显微镜被发明出来,如:偏光显微镜、暗视场显微镜、相差显微镜、干涉差显微镜、荧光显微镜、电子显微镜以及共焦激光扫描显微镜(CLSM)和扫描隧道电子显微镜(STM)。由此导致的新技术革命也如火如荼地展开,人类已经开始在微观世界大显身手,探寻更加深层次的未解之谜,在认识自我、认识自然界本源的路上不断前行。


撰文/付森

绘图/御风者漫画工作室

本文选自《知识就是力量》杂志