Mikroskop

Mikroskop

Jaká je historie mikroskopu?

V průběhu historického období známého jako renesance, jenž následoval po „temném“ středověku, spatřily světlo světa vynálezy knihtisku, střelného prachu a námořního kompasu, po nichž následovalo objevení Ameriky. Stejně pozoruhodným byl vynález světelného mikroskopu: přístroje, jenž umožňuje lidskému oku pozorovat pomocí objektivu nebo kombinací čoček zvětšené obrazy drobných předmětů. Umožnil spatřit fascinující detaily světů uvnitř světů.

Vynález skleněných čoček

Dlouho předtím, v mlhavé minulosti, kdosi zvedl kus průhledného krystalu, který byl uprostřed tlustší než na okrajích, podíval se skrze něj a zjistil, že se s jeho pomocí věci zdají být většími. Někdo také zjistil, že takový krystal může soustřeďovat sluneční paprsky a zapálit kus pergamenu nebo látky. Zvětšovací skla a „zápalná skla“ jsou zmiňována v dílech Seneky a Plinia staršího, římských filosofů během prvního století před Kristem, avšak zřejmě nebyla příliš používána až do vynálezu brýlí koncem 13. století. Byla pojmenována čočkami, protože jejich tvar připomínal semena čočky. První jednoduchý mikroskop byl pouhou trubicí s deskou na předmět na jednom konci a s čočkou na druhém konci, jenž dával zvětšení méně než 10 průměrů – desetinásobek skutečné velikosti. Všeobecný údiv přístroj vzbudil při pozorování blech nebo drobných plazivých předmět, proto byl překřtěn na „bleší skla“.

Zrození světelného mikroskopu

Asi v roce 1590 dva holandští výrobci brýlí, Zacharias Janssen a jeho syn Hans při experimentování s několika čočkami v trubici zjistili, že se blízké předmět jeví silně zvětšené. To byl předchůdce složeného mikroskopu a teleskopu. V roce 1609 Galileo, otec moderní fyziky a astronomie, uslyšel o těchto raných experimentech, vypracoval základy objektivu a vytvořil podstatně lepší přístroj s možností zaostření.

Anton van Leeuwenhoek (1632-1723)

Otec mikroskopie, Anton van Leeuwenhoek v Holandsku, začínal jako učeň ve skladu s textilním zbožím, kde byla zvětšovací skla používána k počítání nití v látce. Vypracoval nové metody broušení a leštění drobných čoček o velkém zakřivení, které jako jediné v té době dávaly zvětšení až do 270 průměrů. To jej vedlo ke zkonstruování mikroskopů a k biologickým objevům, jimiž se proslavil. Byl prvním, kdo spatřil a popsal bakterii, kvasnice, hemživý život v kapce vody a cirkulaci krvinek v kapilárách. Během svého dlouhého života používal svoje objektivy k pionýrským studiím nejrůznějších věcí, živých i neživých, a svoje nálezy popsal ve více než stovce dopisů, zasílaných Anglické královské společnosti a Francouzské akademii.

Robert Hooke (1635-1703)

Anglický otec mikroskopie, znovu potvrdil objevy Antona van Leeuwenhoeka, týkající se existence drobných živých organismů v kapce vody. Hooke vyrobil kopii Leeuwenhoekova světelného mikroskopu a jeho konstrukci následně zdokonalil. Významné bylo i jeho dílo Micrographia, v němž popsal v roce 1665 konstrukci mikroskopu s odděleným objektivem, okulárem a osvětlovacím zařízením. Jak vypadal jeho mikroskop můžeme vidět na přiloženém obrázku.

Jako první zahájilavýrobu mikroskopů firma Carl Zeiss v roce 1847. V lékařském světě použil mikroskop např. Francouz Luis Pasteur při objevu kvasinek nebo Robert Koch při objevu bacilů tuberkulozy a cholery. V 19. století prožívá mikroskop dramatický vývoj. Přispěli k tomu především Carl Zeiss, který věnoval významné úsilí výrobě mikroskopů, Ernst Abbe, jehož jména je spojováno s teoretickou studií optických principů a Otto Schott, který vedl výzkum optického skla.

Po světelném mikroskopu

Optický (paprskový) mikroskop dosáhl ve 30. letech 20.století své teoretické hranice. Světelný mikroskop, i s dokonalým mikroskopem a dokonalým osvětlením, nelze použít k rozlišení předmětů, jež jsou menší než polovina vlnové délky světla. Bílé světlo má průměrnou vlnovou délku 0,55 mikrometrů. Jakékoliv dvě čáry, které jsou od sebe vzdáleny méně než 0,257 mikronů, se budou jevit jako čára jediná, a jakýkoliv předmět o průměru menším než 0,275 mikronů bude neviditelný, nebo přinejlepším bude vypadat jako skvrna.

Aby mohli vědci pozorovat drobné částice pod mikroskopem, musejí světlo shromáždit dohromady a použít odlišný druh „osvětlení“ o kratší vlnové délce. Bylo tedy nutno zkonstruovat mikroskop na jiném principu. Místo světelného paprsku se zde využívá elektronový paprsek (tok rychlých elektronů), místo skleněné čočky čočka magnetická. První mikroskop na tomto principu byl vyvinut v Německu v roce 1931 a zasloužili se o to především Max Knoll a Ernst Ruska. Byl to tzv. prozařovací elektronový mikroskop (TEM – Transmission Electron Microscope), kdy elektronové paprsky procházely zkoumaným předmětem (urychlovací napětí až 20 kV) a vytvořily stínový obraz (jako např. při promítání diapozitivu). Druhý typ elektronového mikroskopu, tzv. skenovací (SEM – Scanning Electron Microscope), se objevil v roce 1942, komerčně však byl požíván až kolem roku 1965, kdy se podařilo zvládnout skenování (postupné bombardování elektrony) vzorku (podobně jako např. při skenování fotografií). U tohoto typu mikroskopu je nutné urychlovací napětí pro elektrony 60 až 80 kV a jejich zvětšení je 30 000 násobné a s kombinací s mikroskopem optickým až 100 000 násobné.