顯微鏡的發(fā)展史

關于顯微鏡的發(fā)展史第1頁，講稿共23頁，2023年5月2日，星期三顯微鏡是一種借助物理方法產(chǎn)生物體放大影像的儀器。最早發(fā)明于16世紀晚期，至今已有四百多年的歷史。現(xiàn)在，它已經(jīng)成為了一種極為重要的科學儀器，廣泛地用于生物、化學、物理、冶金、釀造、醫(yī)學等各種科研活動，對人類的發(fā)展做出了巨大而卓越的貢獻。隨著現(xiàn)代光電子技術和計算機的高速發(fā)展，顯微測量技術在上業(yè)、國防、科技均得到了廣泛應用。本文就對顯微鏡的發(fā)展及分類作個概述。顯微鏡第2頁，講稿共23頁，2023年5月2日，星期三顯微鏡的歷史

光學是研究光波傳播規(guī)律的科學。而顯微鏡的發(fā)展是在對光學的研究基礎上發(fā)展起來的。我國春秋時的《墨經(jīng)》和古希臘學者歐幾里德的《反射光學》都對光學的研究有所記載，后來經(jīng)過伽利略、牛頓、惠更斯、菲涅耳、夫瑯和費、麥克斯韋、愛因斯坦等科學家的努力，光學已發(fā)展成為物理學中一門極為重要的基礎學科，形成了嚴格的數(shù)學理論方法及實驗方法。研究光的一個分支便是光學儀器——顯微鏡第3頁，講稿共23頁，2023年5月2日，星期三世界上第一臺顯微鏡第4頁，講稿共23頁，2023年5月2日，星期三第一臺金相顯微鏡第5頁，講稿共23頁，2023年5月2日，星期三第一臺電子顯微鏡第6頁，講稿共23頁，2023年5月2日，星期三倒置顯微鏡偏振光顯微鏡第7頁，講稿共23頁，2023年5月2日，星期三熒光顯微鏡第8頁，講稿共23頁，2023年5月2日，星期三相差顯微鏡第9頁，講稿共23頁，2023年5月2日，星期三掃描隧道電子顯微鏡(STM)第10頁，講稿共23頁，2023年5月2日，星期三創(chuàng)造生物顯微鏡的最初想法

早年的列文虎克由于父親的早逝,媽媽無力負擔他求學16歲時,就來到首都阿姆斯特丹的一個雜貨鋪里當了學徒.雖然天天早起晚睡,干著臟活累活,然而,他卻并沒有多少的怨言,因為來到這里雖然時間不長,他卻有幸結識了雜貨鋪對面一位和善的老大爺.老人家中藏書豐富,博學多識,他給年輕的列文虎克(出生于1655年)講了許多充滿神奇色彩的新鮮而有趣的故事,這使列文虎克懂得了想要知道的關于大自然奧秘的許多東西.于是,他一有空暇就向老人求教,在老人那里借閱圖書,老人也非常喜歡這個愛讀書、愛提問的好孩子.后來,在一天深夜,他正在伏案讀書時,被隔壁眼鏡店作坊的工匠磨制鏡片的沙沙作響的聲音吸引住了.他放下手中的書本,悄悄來到眼鏡作坊里.他望著工匠們磨出的一塊塊鏡片,腦際突然浮現(xiàn)出一個奇怪的念頭:如果能磨出一塊特殊的鏡片,讓我們能看清許多用肉眼看不清、看不到的東西該多好哇!就是這樣一個靈感似的奇想,竟從此使他下定了磨制一塊"魔鏡"的決心.從此以后,列文虎克拜一位老工匠為師,虛心求教.第11頁，講稿共23頁，2023年5月2日，星期三

有一天,這位老師傅給列文虎克講了這樣一件事:老師傅的孫子有一天偶爾將兩塊磨制好的透鏡疊在一起放在一張廢紙上看上面的字,只見這些字比原來的大好多倍,老師傅馬上拿過這兩塊鏡片放在孫子頭上看頭發(fā),突然發(fā)現(xiàn)頭發(fā)像鐵絲一樣粗.老師傅講的這件事引起列文虎克的極大興趣,他發(fā)誓一定要磨制出比眼鏡鏡片更精制、用途更廣泛的鏡片.為了達到目的,他的手磨破了,腿跪麻了.有時,手指上的鮮血順著磨破的傷口流淌,浸濕了鏡片.有時,他磨至深夜也毫無倦意,實在累了,就蜷縮在屋角和衣而臥.功夫不負有心人,一滴汗水換來一份收獲,他辛勤地勞動最后結出了豐收的果實,他終于磨成了兩塊光亮精巧的透鏡.他將鏡片疊起來看雞毛,只見一根雞毛上被放大了的絨毛像樹枝一樣排列著.接著,他試著將重疊在一起的兩塊鏡片間的距離上下變化,只見隨著鏡片間距離的變化,直接影響著觀察的效果.第12頁，講稿共23頁，2023年5月2日，星期三那么,怎樣將這兩塊鏡片各自固定起來,同時又能自由地上下調(diào)節(jié)距離呢?一個新的難題又擺在了他的面前.為了解決新的難題,列文虎克一連幾天苦苦地思索著.一天,他在干完雜貨鋪的工作后來到大街上,邊走邊思索.忽然間,他被一陣丁丁冬冬的響聲所吸引,猛然抬頭往左一看,是一家鐵鋪在打鐵.于是他來到鐵鋪里,看到了鐵匠們打制出的一件件鐵器.這時,他忽而又想到:如果能讓鐵匠打制一個鐵架和一個鐵筒,將鏡片固定在鏡筒的兩頭,然后再固定在鐵架上,這樣觀察不是既省力又方便嗎?想法既出,馬上他就找了鐵匠師傅,將自己的想法告訴他們.沒過幾天功夫,列文虎克按照自己的設想所發(fā)明的第一架顯微鏡終于誕生了.第13頁，講稿共23頁，2023年5月2日，星期三公元十一世紀，我國宋代的沈括在《夢溪筆談》中記載了凹面鏡、凸面鏡的成像規(guī)律，測定凹面鏡焦點的原理等創(chuàng)造性的闡述十三世紀，培根描述了透鏡焦點的位置，提出了用透鏡校正視力和采用透鏡組構成望遠鏡的可能性。十四世紀，阿瑪?shù)侔l(fā)明了眼鏡。十六世紀，荷蘭人列文虎克研制出放大200多倍的顯微鏡，使人們看到了細菌和細胞發(fā)現(xiàn)了一個由細菌等微生物組成的微觀世界。。十七世紀，達森和馮特納制作了世界上最早的復臺顯微鏡1619年，伽利略首創(chuàng)了兩級放大的顯微鏡顯微鏡的發(fā)展第14頁，講稿共23頁，2023年5月2日，星期三顯微鏡的分類

顯微鏡主要是由物鏡和目鏡組成，物鏡的焦距很短，目鏡的焦距很長。物鏡的作用是得到物體放大實像，目鏡的作用是將物鏡所成的實像作為物體進一步放大為虛像。顯微鏡中通過聚光鏡照亮標本，再通過物鏡成像，經(jīng)過目鏡放大，最后通過眼睛的晶狀體投影到視網(wǎng)膜。顯徽鏡按工作原理和它的組成結構可分為光學顯微鏡和電子顯微鏡。第15頁，講稿共23頁，2023年5月2日，星期三1.光學顯微鏡

光學顯徽鏡的成像原理是以光為介質(zhì)，利用可見光照射在物體的表面。造成了局部散射或反射來形成不同的對比，然后再對被物體調(diào)制了的信息進行解調(diào)便可得物體的空間信息。光學顯微鏡又分為傳統(tǒng)的光學顯微鏡和近場顯微鏡。傳統(tǒng)的光學顯微鏡（遠場光學顯微鏡）的光路原理如圖第16頁，講稿共23頁，2023年5月2日，星期三近場光學顯微鏡

近場光學顯微鏡是對遠場光學顯鍛鏡的革命性發(fā)展近場顯微鏡的特點是樣品照明和樣品收集這兩者必須至少有一個是工作在近場，而傳統(tǒng)光學顯微鏡兩者都工作在遠場；近場顯微鏡采取的是網(wǎng)絡狀掃描成像的方法。常用的近場顯微鏡有掃描隧道顯維鏡和原子力顯微鏡。第17頁，講稿共23頁，2023年5月2日，星期三電子顯微鏡

電子顯微鏡的成像原理是根據(jù)電子光學原理，以電子束為介質(zhì)，用電子束和電子透鏡代替?zhèn)鹘y(tǒng)的光束和光學透鏡。電子顯微鏡利用電磁場偏折、聚焦電子及電子與物質(zhì)作用所產(chǎn)生散射之原理來研究物質(zhì)構造及細微結構的精密儀器。電子顯微鏡的構造與光學顯微鏡的原理相似，由三部分組成：即聚光鏡、物鏡和投影鏡（目鏡）。它的光路原理如圖第18頁，講稿共23頁，2023年5月2日，星期三穿透式電子顯微鏡(TEM)

穿透式電子顯微鏡主要由照明系統(tǒng)、成像系統(tǒng)、影像轉換系統(tǒng)和真空系統(tǒng)組成。透射式電子顯微鏡的解像能力及儀器的整體性能主要由電子槍決定。電子槍主要由陰極和陽極組成，陰極（燈絲）作為電子源，陽極是用來作為電子束的加速用的。由于電子易散射或被物體吸收，故穿透力低，必須制備更薄的超薄切片（通常為50-100nm）。其制備過程與石蠟片片相似，但要求極嚴格。透射式電子顯微鏡主要特點為熱場發(fā)射電子槍、分析型高分辨極靴．高分辨分析型電鏡等。主要用于顯微結構分析、晶粒形貌、晶體缺陷、納米顆粒大小，界面結構、高分辨晶格像、微區(qū)成分分析等。透射式電子顯微鏡常用于觀察那些用普通顯微鏡所不能分辨的細微物質(zhì)結構。第19頁，講稿共23頁，2023年5月2日，星期三其它的顯微鏡掃描式電子顯微鏡(SEM)掃描穿透式電子顯微鏡(STEM)激光共焦顯微鏡第20頁，講稿共23頁，2023年5月2日，星期三顯微鏡的發(fā)明使生物學的研究有了強有力的工具，隨著科學技術的進步，各種光學顯微鏡、超聲顯微鏡、電子顯微鏡相繼誕生，形成了興旺發(fā)達的顯微鏡大家族，成為人們洞察微觀世界的必不可少的眼睛。第21頁，講稿共23頁，2023年5月2日，星期三展望

許多年來，人們一直致力于提高顯微鏡的分辨能力和成像襯度。隨著計算機技術和工具的不斷進步，光學設計的理論和方法也在不斷改進，學科的交叉和聯(lián)系越來越緊密，使得顯微鏡與激光、計算機、新材料技術、信息技術相結臺，顯微成像技術大大提高。近年來隨著近場穿透式電子顯微鏡、掃描式電子顯微