La partie principale du microscope est la lentille optique. L'art de broyer lentilles optiques et les premières tentatives de leur utilisation remontent à l'Antiquité.
Aux XVIe-XVIIe siècles. cet art a connu un développement important, notamment en Hollande et en Italie. La demande de lunettes a également provoqué l'industrie correspondante. Les lunettes n'ont pratiquement pu apparaître que lorsqu'ils ont appris à broyer des verres à longue focale (fin du XIIIe siècle, vraisemblablement 1285-1289). Ils ont probablement été conçus sous l'influence des idées de Roger Bacon (vers 1214-1294) par le florentin Salvino d'Amarto degli Armati ou son compatriote Alessandro della Spina, bien qu'il n'existe aucune information à ce sujet considérée comme suffisamment fiable. D'une manière ou d'une autre, dans la première moitié du XIVe siècle. les lunettes étaient déjà courantes et largement utilisées en Europe.
Mais il a fallu encore deux siècles pour que l’idée d’un microscope, qui existait probablement depuis l’époque de Bacon, se concrétise et que les lentilles optiques commencent à être utilisées comme dispositif permettant de voir « l’invisible ». Seulement vers la fin du XVIe siècle. La technique de fabrication des lentilles optiques et la pratique de leur utilisation fournissent les conditions de fabrication d'un microscope, et ce seulement au XVIIe siècle. Les loupes sont utilisées pour étudier la nature.
Au tournant des XVIe et XVIIe siècles. Presque simultanément, deux instruments furent inventés et rendirent des services inestimables à la science : le télescope et le microscope. L’histoire de l’invention du microscope est encore mal comprise et est souvent remplacée par des informations non vérifiées.
Jusqu'à récemment, la plupart des historiens considéraient les inventeurs du microscope comme les maîtres optiques néerlandais Hans et Zacharias Janssen, qui fabriquaient des lunettes à Middelburg. Cependant, S. L. Sobol (1941-1943, 1949), s’appuyant sur une analyse critique de la documentation historique existante, conteste cette position. Selon S. L. Sobol, l'invention du microscope a été précédée par l'invention du télescope. Selon Sobol, le premier prototype de microscope a été conçu par Galilée en 1609-1610. en allongeant télescope(inventé par lui un peu plus tôt) et en augmentant la distance entre l'oculaire concave et la lentille convexe. Galilée a apparemment remarqué qu'en même temps longue-vue Agrandit les petits objets à proximité. Dans le cadre de ses efforts visant à obtenir des lentilles à focale plus courte, Galilée a amélioré la conception originale du microscope en réduisant la longueur du tube.
Cependant, la conception ultérieure du microscope a suivi une voie différente, basée sur l'instrument optique proposé par Kepler, où un oculaire et un objectif sous la forme de lentilles convexes simples ont été utilisés, ce qui a donné une image inversée (inversée). L'idée d'un tel instrument a été avancée par Kepler en 1611 et en 1613-1617. C'était la première fois qu'un tel télescope était construit.
Par conséquent, estime S. L. Sobol, l’invention du microscope devrait être attribuée à 1617-1619. Quoi qu'il en soit, l'un des premiers microscopes sur lesquels des informations ont été conservées remonte à 1619 : le microscope Drebbel. Cornelius Drebbel (1572-1634), paysan de naissance, s'est fait connaître grâce à des expériences où une extraordinaire connaissance de la physique se mêlait à la magie et la science au charlatanisme. Après avoir vécu une vie riche en aventures, Drebbel est devenu astrologue à la cour du roi d'Angleterre Jacques Ier. Drebbel a participé à la conception d'un certain nombre d'instruments physiques, notamment des microscopes. Les microscopes fabriqués par Drebbel, dont il prétendait être l'inventeur, se sont répandus dans toute l'Europe, pénétrant de l'Angleterre à la France et à l'Italie. Il s'agit d'une reconstitution du microscope de Drebbel, réalisée sous la direction de S. L. Sobol sur la base d'une description datant de 1619. Le tube de ce microscope mesure environ un demi-mètre de long et un diamètre d'environ 5 cm ; il était en cuivre doré et était soutenu par trois dauphins en cuivre sur un support rond en ébène. Sur le stand, écrit un contemporain, « diverses choses étaient placées, que nous regardions d’en haut sous une forme incroyablement agrandie ».
Au cours des quatre premières décennies, la conception des microscopes a progressé lentement, mais au lieu de lentilles de type lunettes, des lentilles à focale plus courte ont été progressivement utilisées. Kircher (Atanasius Kircher, 1601-1680), naturaliste allemand, publia à Rome un essai intitulé « Le grand art de la lumière et de l'ombre » (Ars magna lucis et umbrae), où il donnait une liste des microscopes qui existaient à cette époque ( S.L. Sobol, 1949).
Au début du XVIIe siècle, le microscope était avant tout traité comme un curieux jouet avec lequel, pour s'amuser, on pouvait examiner petits insectes et en général divers petits objets, mais que peu de gens considéraient comme un instrument scientifique sérieux. Les « microscopes » de cette époque étaient un tube avec deux verres aux extrémités ; on les appelait « verre aux puces » ou « verre à moustiques » (vitrium pulicarium), ce qui reflétait l'attitude frivole envers l'instrument caractéristique de cette période, qui servait généralement à étonner les observateurs par la taille de l'image. Hevelius (Jan Heveliusz, 1611-1687), un éminent astronome polonais, dans sa « Sélénographie », publiée à Gdansk, décrit un tel « microscope » comme suit : « Le microscope, généralement appelé verre anti-moustique, montre de petits corps et à peine des animaux remarquables de la taille d'un chameau ou d'un éléphant, de sorte qu'ils provoquent une grande surprise et un grand amusement. Il se compose de deux verres et d’un tube d’environ un pouce de long devant lequel l’objet est placé. Un verre, situé près de l'œil, est convexe, taillé à partir d'un segment d'une petite boule, n'ayant pas plus de deux pouces de diamètre ; l’autre verre, situé à la base, là où se trouvent les objets en question, est un simple verre plat dont le but est de transmettre la lumière. Ainsi, les « microscopes » utilisés pour le plaisir étaient le plus souvent de simples loupes, ou, comme on les appellera plus tard, des « simples microscopes ». Mais à côté de cela, Hevelius décrit également un « microscope complexe » composé de deux lentilles convexes comme un microscope Drebbel, à propos duquel il note qu'« avec cette méthode, les plus petits objets qui échappent à l'œil apparaîtront plus clairs et plus distincts que dans le premier microscope. » (c’est-à-dire en « verre aux puces »).
L'utilisation du microscope à des fins scientifiques a été initiée pour la première fois par Federico Cesi (1585-1630) au sein de l'Académie romaine des Lincei (Galileo était l'un de ses membres). Apparemment, le naturaliste italien Stelluti (Francesco Stelluti, 1577-1646) fut l'un des premiers à utiliser un microscope pour étudier objet biologique- les abeilles.
Les premiers microscopes n'avaient pas de dispositifs d'éclairage ni de dispositifs permettant de changer de mise au point. Les objets y étaient observés à la lumière du jour et en lumière incidente. Naturellement, ces microscopes produisaient des images très mauvaises et déformées.
La première amélioration du microscope et la promotion de cet appareil en tant qu'instrument scientifique sont associées au nom de l'éminent physicien anglais Robert Hooke (1635-1703), qui fut le premier à découvrir les « cellules » des plantes à l'aide de son microscope. Ainsi, l’émergence du concept de cellule coïncide presque avec la période de l’apparition du microscope et de la naissance de la microscopie.
Hooke connaissait le microscope apporté par Drebbel en Angleterre en 1619. Étant un inventeur de mentalité, Hooke s'est intéressé au nouvel appareil et s'est fixé pour objectif de reconstruire le microscope de Drebbel. Hooke a réussi à créer un instrument présentant de nombreux avantages par rapport aux microscopes existants. Dans Micrographia (1665), Hooke a donné Description détaillée et une image de votre microscope. Le tube mesurait environ 8 cm de diamètre et environ 18 cm de longueur et était équipé de dispositifs permettant de modifier légèrement la distance entre la lentille et l'objet et de modifier l'inclinaison du tube. Changement significatif la partie optique du microscope était l'introduction d'une troisième lentille biconvexe placée entre l'oculaire et l'objectif ; En réduisant l'image, cet objectif la rendait plus claire et augmentait le champ de vision. L'objet était placé sur un petit disque rond ou bien il était enfilé sur une épingle située sur le côté du disque. Un appareil d'éclairage était fixé au microscope, composé d'une source de lumière, d'une boule de verre remplie d'eau et d'une lentille biconvexe qui concentrait la lumière sur l'objet. Ainsi, au microscope de Hooke, l'objet a été observé en lumière incidente. A l'aide de ce microscope, Hooke fit des observations étonnamment subtiles, dont la description dans sa Micrographia est accompagnée de belles illustrations montrant la subtilité des observations de ce premier microscopiste.
Simultanément avec Hooke, Eustachius Divini (1667) travailla à Rome pour améliorer le microscope, apportant une amélioration significative en introduisant un oculaire composé de deux lentilles plan-convexes dont les surfaces convexes étaient dirigées l'une vers l'autre. Cela a créé un champ de vision plat et un grossissement plus uniforme des différentes parties de l'objet visualisé. Lentilles Diviney grossies de 41 à 143 fois. Plusieurs autres artisans italiens ont participé à la conception des microscopes et ont contribué à la diffusion du nouvel appareil.
En 1672, l'opticien allemand Sturm introduit une nouvelle amélioration au microscope : au lieu d'un objectif à une lentille, il fabrique des objectifs à partir de deux lentilles : plan-convexe et biconvexe, ou de deux lentilles biconvexes avec une courbure différente (« doublets »). Ainsi, des microscopes combinant plusieurs lentilles dans l'oculaire et l'objectif sont introduits dans la pratique. L'ingénieur viennois Grindel von Ach a conçu un microscope à 6 lentilles en 1685. Forme générale Ce microscope est très similaire à la description du microscope Drebbel.
Un nouveau changement dans la conception du microscope a été introduit (vers 1665) par l'Italien Camiaani (Giuseppe Campani), dont le microscope avait un trou dans la platine et des pinces pour les plaques de verre ou de mica avec des objets. Son microscope était composé de deux lentilles. Tortona (Carl Anton Tortona) a utilisé le même modèle pour son microscope à trois lentilles (vers 1685). Le microscope de Tortona se composait d'un tube dans l'extrémité supérieure duquel un oculaire était inséré, puis une lentille collectrice était située et une lentille était fixée en bas. Toutes les lentilles étaient des lentilles biconvexes. Sur le tube était vissé un anneau, relié à un porte-objet constitué de deux verres, entre lesquels était placé un objet, observé en lumière transmise.
Le modèle du microscope Bonannus est représenté, l'un des modèles les plus complexes de la fin du XVIIe siècle. La base est tirée du microscope de Tortona, complété par un certain nombre d'appareils. Le microscope Bonanus est conçu de telle sorte qu'en fixant fermement la position de l'instrument, il libère les mains de l'observateur (les microscopes Tortona, comme les premiers microscopes Bonanus, devaient être tenus dans les mains) et concentre un maximum de lumière sur l'objet. Le microscope est constitué d'un tube (AB) portant des lentilles. La vis Z serre l'alimentation verticale du tube fixé dans le support U. Le dispositif RTG, dont une partie est représentée séparément, permet d'avancer et de reculer le tube, c'est-à-dire de changer distance focale. Il s'agit de la première tentative de dispositif mécanique permettant de régler la mise au point tout en fixant l'objet immobile. L'objet est placé dans un support spécial CD, pris en sandwich entre deux verres encastrés dans des plaques de bois I. L'objet est éclairé par la lampe Q dont la lumière est concentrée par le condenseur O ; le condenseur peut se déplacer le long d'un plan horizontal et vertical. Le microscope Bonanus contient déjà les rudiments des principales pièces et dispositifs mécaniques d'un microscope ultérieur : un tube d'alimentation mécanique, un illuminateur et une platine. L'objet a été vu en lumière transmise ; Bonanus a de nouveau introduit l'éclairage artificiel à cet effet.
Les parties optiques de son microscope étaient constituées de trois ou quatre lentilles, donnant un grossissement de 200 à 300 fois.
Malgré toutes ces innovations, le microscope restait un instrument très imparfait, car lors de l'utilisation de systèmes de lentilles combinées, les aberrations sphériques et chromatiques étaient nettement ressenties, déformant gravement les images à tout grossissement élevé. En cela, nous devons rechercher la raison invoquée par certains chercheurs éminents des XVIIe et XVIIIe siècles. aucun microscope composé n’a été utilisé.
Swammerdam, remarquable zootome du XVIIe siècle, célèbre pour l'art de disséquer de petits objets, notamment des insectes, n'utilisait qu'une simple loupe. Il a conçu un appareil permettant de changer rapidement des loupes de grossissements différents, et avec l'aide de cet appareil, il est passé systématiquement des lentilles faibles aux lentilles fortes, sans recourir à leur combinaison.
Leeuwenhoek, le deuxième grand microscopiste néerlandais, n'utilisait pas non plus de véritable microscope composé. Les « microscopes » de Leeuwenhoek étaient en réalité des loupes. L'un des instruments similaires de Leeuwenhoek est représenté. Il se composait de deux plaques d'argent percées d'un trou dans lequel était insérée une lentille ; Un porte-objet est placé derrière. L'observateur a pris le « microscope » par une poignée spéciale et a examiné les objets en lumière transmise. Pour objets divers Leeuwenhoek a dû fabriquer différents supports et a créé de nouveaux outils à cet effet. Par propre déclaration, Leeuwenhoek disposait de 200 « microscopes » offrant un grossissement de 40 à 270 fois. Seule une habileté exceptionnelle dans le meulage du verre a permis à Leeuwenhoek de produire des lentilles avec un grossissement aussi étonnant (après tout, un grossissement de 270 fois a été obtenu avec une seule lentille), et la vigilance de l'observateur a permis à Leeuwenhoek de faire des découvertes étonnantes.
Ce sont les instruments avec lesquels les microscopistes du XVIIe siècle ont travaillé et réalisé des découvertes exceptionnelles. Il est étonnant de voir comment, avec des instruments aussi primitifs, il a été possible de décrire les détails parfois étonnamment précis que l'on retrouve dans leur travail. Évidemment, la persévérance, la perspective d'en découvrir de nouveaux, ne signifie pas faits connus, a contribué à surmonter les difficultés que le microscope présentait à l'observateur dans période au début de son origine.
A ce qui vient d'être dit, il faut ajouter que les objets étudiés ont été examinés sans aucun traitement, directement dans l'air, posés sur du verre (parfois entre deux verres) ou épinglés sur une aiguille. La forte différence entre les indices de réfraction de l'air et de l'objet a créé des difficultés supplémentaires pour l'étude. Enfin, malgré une habileté exceptionnelle dans le meulage des lentilles, les verres de cette époque produisaient une aberration chromatique nette, particulièrement sensible dans les microscopes complexes, où les défauts d'un système de verre étaient amplifiés par un deuxième système - l'oculaire.
Presque aucun des microscopistes expérimentés modernes, gâtés par les derniers microscopes achromatiques, ne pouvait, à l'aide des instruments utilisés au XVIIe siècle, examiner ce que voyaient les microscopistes exceptionnels de l'époque. Le simple microscope scolaire moderne est un chef-d’œuvre avec lequel ces microscopes antiques ne peuvent être comparés. Et pourtant, grâce à leur aide, des faits remarquables ont été découverts. L'un d'eux était la découverte au 17ème siècle. structure cellulaire plantes.
Le développement de l'optique a permis de construire au XVIIème siècle. Le microscope est un appareil qui a eu un effet véritablement révolutionnaire sur le développement de la biologie. La microscopie a ouvert aux chercheurs le monde des protozoaires et des bactéries. L'étude de détails jusqu'ici inaccessibles de la structure des animaux, des plantes et des champignons a montré que la base de tous les êtres vivants est une petite formation universelle : la cellule.
Les microscopes au sens moderne du terme ne comprennent qu'un microscope « complexe » - un dispositif composé de deux systèmes de lentilles : un oculaire et une lentille. Mais à l’aube de la microscopie, on utilisait aussi largement des microscopes « simples », que l’on appellerait aujourd’hui une loupe.
L'un des premiers microscopes composés a été conçu en 1609-1610. Galilée comme télescope modifié. Le microscope composé moderne trouve ses origines dans les microscopes à deux lentilles anglais ou hollandais du début du XVIIe siècle. Les objets qu'ils contenaient étaient vus à la lumière du jour avec une lumière incidente ; Il n'y avait aucun dispositif de mise au point.
La première amélioration majeure du microscope composé est associée au nom du physicien anglais Robert Hooke (1635-1703). Les améliorations ont affecté à la fois les caractéristiques de conception optique et mécanique. Le système d'éclairage artificiel de l'objet inventé par le scientifique était également fondamentalement nouveau.
Le développement de la microscopie au XVIIIe siècle s'est principalement déroulé dans le but d'améliorer la conception des pièces mécaniques. Le tube portant les lentilles était désormais monté mobile sur une colonne spéciale ; son mouvement était assuré par une vis filetée spéciale. Les améliorations apportées à la conception permettent désormais d'étudier à la fois des objets transparents en lumière transmise et des objets opaques en lumière incidente. Depuis 1715, le microscope possède un miroir familier.
Dans tous les microscopes complexes des XVIIe et XVIIIe siècles. à des grossissements supérieurs à 120 à 150 fois (aberration sphérique et chromatique), l'image était fortement déformée. Par conséquent, il devient clair que les microscopistes de cette époque, à commencer par
A. Levenguk, a reçu un simple microscope à lentille unique. Le problème de l'aberration chromatique a été résolu à la fin du XVIIIe et au début du XIXe siècle. grâce à l'utilisation d'une combinaison de lentilles de différentes variétés verre Le premier microscope achromatique a été conçu en 1784 par l'académicien de Saint-Pétersbourg F. Epinus, mais pour un certain nombre de raisons, il ne s'est pas répandu. D'autres progrès vers l'achromatisation du microscope ont été franchis simultanément par différents maîtres en Allemagne, en Angleterre et en France. En 1827, J.B. Amici utilisa une lentille frontale plate dans l'objectif, ce qui réduisit l'aberration sphérique.
La technique de meulage et d'ajustement mutuel des lentilles a atteint une telle perfection que les microscopes de la première moitié du XIXe siècle. pourrait donner un grossissement jusqu'à 1000 fois. Application pratique de tels des systèmes solides limité par le fait que le champ de vision à grossissements élevés est resté sombre - une partie importante des rayons réfractés dans l'air n'a pas atteint la lentille. Une amélioration radicale a été obtenue dès le début de l'application (immersion). La lentille à immersion dans l'huile a été créée par les designers de la société K. Zeiss.
La création d'une production en usine de microscopes, la concurrence entre usines concurrentes ont conduit à des instruments moins chers et, dans les années quarante du XIXe siècle, le microscope est devenu un instrument de laboratoire quotidien que même les médecins et les étudiants pouvaient posséder.
En 1886, la société K. Zeiss lance de nouvelles lentilles apochromatiques, où la correction des images sphériques et aberration chromatique a été poussé à l'extrême. Comme l'ont montré les calculs d'E. Abbe, avec la fabrication de ces lentilles, la limite du pouvoir de résolution du microscope optique a été atteinte.
L'un des premiers microscopes de Carl Zeiss. Photo de : Flavio
Parallèlement au perfectionnement du microscope, la technique de préparation des préparations microscopiques se développe. Elle est restée longtemps très primitive - jusqu'à ce que début XIX V. les microscopistes examinaient principalement les objets séchés. Des préparations fraîches n'ayant subi aucune transformation sont étudiées. Les méthodes permettant de réaliser des « préparations permanentes », qui caractérisent la microscopie moderne, n'existaient pas encore ; de ce fait, le chercheur était privé de la possibilité d'étudier la préparation pendant une longue période et de comparer les nouvelles préparations avec les anciennes.
Au début du deuxième quart du XIXe siècle. les chercheurs ont commencé à utiliser certains réactifs pour étudier les tissus, par exemple en ajoutant acide acétique a permis d'identifier les noyaux cellulaires. Les réactifs ont été utilisés directement sur la platine du microscope.
Depuis les années 80 XIXème siècle en pratique études microscopiques Un microtome, inventé par J. Purkinje, devient un attribut indispensable. L'utilisation d'un microtome a permis de réaliser des coupes minces et d'obtenir des séries continues de coupes, ce qui a fait avancer l'étude. structure fine cellules.
Au milieu du 19ème siècle. les microscopistes commencent à utiliser diverses méthodes préparations de fixation et de coloration, coulée des objets étudiés dans des supports plus denses. Depuis les années 70 XIXème siècle Le baume du Canada a commencé à être traditionnellement utilisé pour la production de préparations permanentes.
Un microscope est un appareil unique conçu pour agrandir des micro-images et mesurer la taille d'objets ou formations structurelles, observé à travers la lentille. Ce développement est étonnant et l'importance de l'invention du microscope est extrêmement grande, car sans lui, certains domaines de la science moderne n'existeraient pas. Et à partir de là, plus en détail.
Un microscope est un appareil lié à un télescope, utilisé à des fins complètement différentes. Avec son aide, il est possible d'examiner la structure d'objets invisibles à l'œil nu. Il permet de déterminer les paramètres morphologiques des microformations, ainsi que d'évaluer leur localisation volumétrique. Par conséquent, il est même difficile d'imaginer quelle importance a eu l'invention du microscope et comment son apparition a influencé le développement de la science.
Histoire du microscope et de l'optique
Aujourd’hui, il est difficile de savoir qui a inventé le microscope. Cette question sera probablement aussi largement débattue que la création d’une arbalète. Cependant, contrairement aux armes, l’invention du microscope a eu lieu en Europe. Et par qui exactement est encore inconnu. La probabilité que le découvreur de l'appareil soit Hans Jansen, un fabricant de lunettes néerlandais, est assez élevée. Son fils, Zacharias Jansen, affirma en 1590 que lui et son père avaient construit un microscope.
Mais déjà en 1609, un autre mécanisme est apparu, créé par Galileo Galilei. Il l'appela occhiolino et le présenta au public à l'Académie nationale des Lincei. La preuve qu'un microscope aurait déjà pu être utilisé à cette époque est le signe sur le sceau du pape Urbain III. On pense qu’il s’agit d’une modification d’une image obtenue par microscopie. Le microscope optique (composite) de Galileo Galilei se composait d'une lentille convexe et d'une lentille concave.
Amélioration et mise en pratique
Dix ans seulement après l'invention de Galilée, Cornelius Drebbel créait un microscope composé doté de deux lentilles convexes. Et plus tard, c'est-à-dire vers la fin, Christian Huygens a développé un système d'oculaire à deux lentilles. Ils sont encore produits aujourd’hui, même s’ils manquent de visibilité. Mais plus important encore, à l'aide d'un tel microscope, en 1665, une étude a été réalisée sur une section d'un chêne-liège, où le scientifique a vu ce qu'on appelle des nids d'abeilles. Le résultat de l'expérience fut l'introduction du concept de « cellule ».
Un autre père du microscope, Anthony van Leeuwenhoek, l'a seulement réinventé, mais a réussi à attirer l'attention des biologistes sur l'appareil. Et après cela, l’importance de l’invention du microscope pour la science est devenue claire, car elle a permis le développement de la microbiologie. Il est probable que l'appareil mentionné a considérablement accéléré le développement des sciences naturelles, car jusqu'à ce que l'homme voie les microbes, il croyait que les maladies provenaient de la malpropreté. Et dans la science régnaient les concepts d'alchimie et les théories vitalistes de l'existence des êtres vivants et de la génération spontanée de la vie.
Microscope Leeuwenhoek
L'invention du microscope est un événement unique dans la science du Moyen Âge, car grâce à cet appareil, il a été possible de trouver de nombreux nouveaux sujets de discussion scientifique. De plus, de nombreuses théories ont été détruites grâce à la microscopie. Et c'est là le grand mérite d'Anthony van Leeuwenhoek. Il a pu améliorer le microscope afin qu'il permette de voir les cellules en détail. Et si l’on considère la question dans ce contexte, Leeuwenhoek est bien le père de ce type de microscope.
Structure de l'appareil
La lumière elle-même était une plaque dotée d’une lentille capable d’agrandir plusieurs fois les objets en question. Cette plaque avec objectif avait un trépied. Grâce à lui, il a été monté sur une table horizontale. En dirigeant la lentille vers la lumière et en plaçant le matériau étudié entre celle-ci et la flamme de la bougie, il a été possible de voir. De plus, le premier matériau étudié par Antonie van Leeuwenhoek était la plaque dentaire. Le scientifique y a vu de nombreuses créatures qu'il ne pouvait pas encore nommer.
Le caractère unique du microscope de Leeuwenhoek est étonnant. Les modèles composites disponibles à l’époque n’offraient pas une qualité d’image élevée. De plus, la présence de deux lentilles n’a fait qu’intensifier les défauts. Il a donc fallu plus de 150 ans pour que les microscopes composés initialement développés par Galileo et Drebbel commencent à produire la même qualité d'image que l'appareil de Leeuwenhoek. Anthony van Leeuwenhoek lui-même n'est pas encore considéré comme le père du microscope, mais il est à juste titre un maître reconnu de la microscopie des matériaux et des cellules indigènes.
Invention et amélioration des lentilles
Le concept même d'objectif existait déjà dans Rome antique et la Grèce. Par exemple, en Grèce, il était possible d’allumer un feu avec du verre convexe. Et à Rome, les propriétés des récipients en verre remplis d'eau sont remarquées depuis longtemps. Ils permettaient d'agrandir les images, mais pas plusieurs fois. Le développement ultérieur des lentilles est inconnu, même s'il est évident que les progrès ne peuvent pas s'arrêter.
On sait qu'au XVIe siècle, l'utilisation de lunettes est entrée en pratique à Venise. Ceci est confirmé par les faits sur la présence de meuleuses de verre, qui ont permis d'obtenir des lentilles. Il y avait aussi des dessins instruments optiques, qui sont des miroirs et des lentilles. La paternité de ces œuvres appartient à Léonard de Vinci. Mais encore plus tôt, on travaillait avec des loupes : dès 1268, Roger Bacon avance l'idée de créer une longue-vue. Plus tard, il a été mis en œuvre.
Évidemment, l’auteur de l’objectif n’appartenait à personne. Mais cela a été observé jusqu'à ce que Carl Friedrich Zeiss se lance dans l'optique. En 1847, il commença à produire des microscopes. Son entreprise devient alors leader dans le développement de lunettes optiques. Il existe à ce jour et reste le principal du secteur. Toutes les entreprises qui produisent des appareils photo et vidéo, des viseurs optiques, des télémètres, des télescopes et d'autres appareils coopèrent avec lui.
Améliorer la microscopie
L’histoire de l’invention du microscope est frappante lorsqu’elle est étudiée en détail. Mais l’histoire des améliorations ultérieures de la microscopie n’est pas moins intéressante. De nouveaux ont commencé à apparaître et la pensée scientifique qui les avait donnés s'est enfoncée de plus en plus profondément. Désormais, l’objectif du scientifique n’était pas seulement d’étudier les microbes, mais également d’envisager des composants plus petits. Ce sont des molécules et des atomes. Au XIXe siècle déjà, ils pouvaient être étudiés par analyse par diffraction des rayons X. Mais la science exigeait davantage.
Ainsi, déjà en 1863, le chercheur Henry Clifton Sorby développa un microscope polarisant pour étudier les météorites. Et en 1863, Ernst Abbe développa la théorie du microscope. Il a été adopté avec succès par Carl Zeiss. Grâce à cela, son entreprise est devenue un leader reconnu dans l’industrie des instruments optiques.
Mais bientôt arriva 1931 - l'époque de la création du microscope électronique. C’est devenu un nouveau type d’appareil qui permet de voir bien plus que la lumière. Il n'a pas utilisé de photons ou lumière polarisée, et les électrons sont des particules beaucoup plus petites que les ions les plus simples. C’est l’invention du microscope électronique qui a permis le développement de l’histologie. Aujourd’hui, les scientifiques sont pleinement convaincus que leurs jugements sur la cellule et ses organites sont effectivement corrects. Cependant, ce n'est qu'en 1986 que le prix Nobel a été décerné au créateur du microscope électronique, Ernst Ruska. De plus, déjà en 1938, James Hiller construisait un microscope électronique à transmission.
Les derniers types de microscopes
La science, après les succès de nombreux scientifiques, s’est développée de plus en plus rapidement. Par conséquent, l’objectif dicté par les nouvelles réalités était la nécessité de développer un microscope très sensible. Et déjà en 1936, Erwin Müller produisait un dispositif à émission de champ. Et en 1951, un autre appareil a été produit : un microscope ionique de champ. Son importance est extrême car elle a permis aux scientifiques de voir des atomes pour la première fois. Et en plus, en 1955, Jerzy Nomarski développe base théorique microscopie à contraste interférentiel différentiel.
Améliorer les derniers microscopes
L'invention du microscope n'est pas encore une réussite, car comment faire passer des ions ou des photons milieux biologiques, puis examiner l’image résultante n’est, en principe, pas difficile. Mais la question de l’amélioration de la qualité de la microscopie était vraiment importante. Et après ces conclusions, les scientifiques ont créé un analyseur de masse survolé, appelé microscope ionique à balayage.
Cet appareil permettait de scanner un seul atome et d'obtenir des données sur la structure tridimensionnelle de la molécule. Grâce à cette méthode, il a été possible d'accélérer considérablement le processus d'identification de nombreuses substances présentes dans la nature. Et déjà en 1981, un microscope à effet tunnel a été introduit, et en 1986, un microscope à force atomique. 1988 est l’année de l’invention du microscope tunnel électrochimique à balayage. Et la dernière et la plus utile est la sonde de force Kelvin. Il a été développé en 1991.
Évaluer l’importance mondiale de l’invention du microscope
À partir de 1665, lorsque Leeuwenhoek commença à transformer le verre et à produire des microscopes, l'industrie se développa et devint plus complexe. Et lorsqu’on se demande quelle a été l’importance de l’invention du microscope, il convient de considérer les principales réalisations de la microscopie. Ainsi, cette méthode a permis d'examiner la cellule, ce qui a servi de nouvel élan au développement de la biologie. Ensuite, l'appareil a permis de discerner les organites de la cellule, ce qui a permis de formuler des modèles de structure cellulaire.
Le microscope a alors permis de voir la molécule et l’atome, et plus tard les scientifiques ont pu scanner leur surface. De plus, au microscope, vous pouvez même voir des nuages d'électrons d'atomes. Puisque les électrons se déplacent à la vitesse de la lumière autour du noyau, il est totalement impossible d’examiner cette particule. Malgré cela, il faut comprendre l’importance de l’invention du microscope. Il a permis de voir quelque chose de nouveau qui ne peut être vu avec les yeux. Ce Monde incroyable, dont l'étude a rapproché l'homme de réalisations modernes physique, chimie et médecine. Et cela vaut tout le travail.
Depuis l’Antiquité, l’homme a voulu voir des choses beaucoup plus petites que ce que l’œil nu peut percevoir. Il est désormais impossible de dire qui a été le premier à utiliser des lentilles, mais on sait de manière fiable, par exemple, que nos ancêtres savaient il y a plus de 2 000 ans que le verre pouvait réfracter la lumière.
Au deuxième siècle avant JC, Claude Ptolémée a décrit comment un bâton « se plie » lorsqu'il est plongé dans l'eau, et a même calculé très précisément la constante de réfraction. Encore plus tôt, en Chine, des appareils étaient fabriqués à partir de lentilles et d’un tube rempli d’eau pour « voir l’invisible ».
En 1267, Roger Bacon a décrit les principes des lentilles et l'idée générale d'un télescope et d'un microscope, mais ce n'est qu'à la fin du XVIe siècle que Zacharias Jansen et son père Hans, fabricants de lunettes hollandais, ont commencé à expérimenter les lentilles. Ils ont placé plusieurs lentilles dans un tube et ont constaté que les objets vus à travers celui-ci semblaient beaucoup plus gros que sous une simple loupe.
Mais leur « microscope » était plus une curiosité qu’un instrument scientifique. Il y a une description de l'instrument que le père et le fils fabriquaient pour la famille royale. Il se composait de trois tubes coulissants d'une longueur totale d'un peu plus de 45 centimètres et d'un diamètre de 5 centimètres. DANS fermé il a été agrandi 3 fois, lorsqu'il est complètement ouvert - 9 fois, cependant, l'image s'est avérée un peu floue.
En 1609, Galileo Galilei créa un microscope composé à lentilles convexes et concaves et présenta ce « occhiolino » (« petit œil ») au roi Sigismond III de Pologne en 1612. Quelques années plus tard, en 1619, l'inventeur hollandais Cornelius Drebbel démontra à Londres sa version d'un microscope, à deux lentilles convexes. Mais le mot « microscope » lui-même n'est apparu qu'en 1625, lorsque, par analogie avec « télescope », il a été inventé par un botaniste allemand de Bamberg, Johann (Giovanni) Faber.
De Leeuwenhoek à Abbé
En 1665, le naturaliste anglais Robert Hooke améliore son instrument grossissant et découvre les unités élémentaires de structure, les cellules, en étudiant l'écorce du chêne-liège. Dix ans plus tard, le scientifique néerlandais Antonie van Leeuwenhoek a réussi à obtenir des lentilles encore plus avancées. Son microscope grossissait les objets 270 fois, alors que d'autres appareils similaires atteignaient à peine un grossissement de 50 fois.
Grâce à ses lentilles polies et rectifiées de haute qualité, Lenwenhoek a fait de nombreuses découvertes - il a été le premier à voir et à décrire les bactéries, des cellules de levure, a observé le mouvement des cellules sanguines dans les capillaires. Au total, le scientifique a fabriqué au moins 25 microscopes différents, dont neuf seulement ont survécu à ce jour. Certains suggèrent que certains des appareils perdus avaient même un grossissement de 500x.
Malgré tous les progrès réalisés dans ce domaine, les microscopes sont restés pratiquement inchangés au cours des 200 années suivantes. Ce n'est que dans les années 1850 que l'ingénieur allemand Carl Zeiss a commencé à améliorer les lentilles des microscopes produits par son entreprise. Dans les années 1880, il engage Otto Schott, spécialiste des lunettes optiques. Ses recherches ont permis d'améliorer considérablement la qualité des appareils grossissants.
Un autre employé de Carl Zeiss, le physicien optique Ernst Abbe, a amélioré le processus même de production d'instruments optiques. Auparavant, tous les travaux avec eux étaient effectués par essais et erreurs ; Abbe leur a créé une base théorique, des méthodes de fabrication scientifiquement fondées.
Avec le développement de la technologie, le microscope que nous connaissons aujourd’hui est apparu. Cependant, les microscopes optiques sont désormais capables de se concentrer sur des objets plus grands ou égal à la longueur les ondes lumineuses ne pouvaient plus satisfaire les scientifiques.
Microscopes électroniques modernes
En 1931, le physicien allemand Ernst Ruska commença à travailler à la création du premier microscope électronique (microscope électronique à transmission). En 1986, il recevra le prix Nobel pour cette invention.
En 1936, le scientifique allemand Erwin Wilgel Müller invente le projecteur électronique (microscope électronique de champ). L'appareil a permis d'agrandir l'image solide des millions de fois. 15 ans plus tard, Muller a réalisé une autre percée dans ce domaine : un microscope ionique de champ, qui a permis au physicien de voir les atomes pour la première fois dans l'histoire de l'humanité.
D'autres travaux ont été menés en parallèle. En 1953, le Néerlandais Fritz Zernike, professeur de physique théorique, reçut le prix Nobel pour le développement de la microscopie à contraste de phase. En 1967, Erwin Müller a amélioré son microscope ionique de champ en y ajoutant un spectromètre de masse à temps de vol, créant ainsi la première « sonde atomique ». Cet appareil permet non seulement d'identifier un atome individuel, mais également de déterminer le rapport de masse et de charge de l'ion.
En 1981, Gerd Binnig et Heinrich Rohrer d'Allemagne ont créé un microscope à effet tunnel à balayage (trame) ; Cinq ans plus tard, Binnig et ses collègues inventèrent le microscope à force atomique à balayage. Contrairement aux développements précédents, l’AFM permet de sonder des surfaces conductrices et non conductrices et de manipuler réellement des atomes. La même année, Binnig et Rohrer reçoivent le prix Nobel pour la STM.
En 1988, trois scientifiques britanniques ont équipé la « sonde atomique » de Müller d'un détecteur sensible à la position, qui a permis de déterminer la position des atomes en trois dimensions.
En 1988, l'ingénieur japonais Kingo Itaya a inventé le microscope électrochimique à effet tunnel et, trois ans plus tard, le microscope à sonde Kelvin, une version sans contact du microscope à force atomique, a été proposé.
Un instrument tel qu'un microscope, tant avant qu'à l'intérieur monde moderne jouit d’une énorme popularité. Chacun de nous se souvient bien de nos années d'école qu'il s'agit d'un appareil optique qui grossit les objets des centaines, voire des milliers de fois. Pendant les cours de biologie, nous avons observé à travers un oculaire des cellules à film d'oignon et avons été étonnés par l'ingéniosité et la complexité d'un tel dispositif. Aujourd'hui, nous allons essayer de déterminer qui a inventé le microscope, car il n'y a pas encore de réponse exacte à cette question.
Comment est apparu le premier microscope ?
Les propriétés optiques des surfaces courbes ont été découvertes dès les années 300 avant JC. Euclide dans ses traités a parlé des recherches effectuées, expliquant la réfraction et, par conséquent, un agrandissement visuel des objets s'est produit. Ptolémée dans son ouvrage « Optique » a décrit les caractéristiques des verres inflammables. Mais à cette époque, toutes ces propriétés n’étaient pas utilisées. Et seulement quelques siècles plus tard, ils furent utilisés dans la pratique.
Hans Jansen et son fils Zachary ont construit le tout premier modèle de l'appareil en 1550 : ils ont placé deux lentilles dans un tube, obtenant ainsi un grossissement cinquante fois. C’est l’une des réponses possibles à la question de savoir qui a inventé le microscope primitif. Et Galilée découvrit en 1610 qu'en agrandissant ce qu'il avait inventé, de petits objets pouvaient également être agrandis. C'est ce scientifique qui a commencé à être considéré comme celui qui a inventé le premier microscope, composé de lentilles négatives et positives. Après cette date, la recherche dans ce domaine a commencé à se développer rapidement.
17ème siècle - époque des grandes découvertes
Dans ce siècle, le plus réel révolution scientifique et technologique, qui est devenu le fondement de la majorité sciences modernes: biologie, médecine, physique, mathématiques. De grandes découvertes et de grandes inventions ont été faites. C’est à cette époque que les microscopes se sont considérablement améliorés et sont devenus un élément important de tout chercheur. Mais personne n’a dit avec certitude qui a inventé le microscope ni qui devrait être considéré comme son créateur. Selon une opinion, le créateur de l'appareil en question est A. Kircher, qui a décrit en 1646 un appareil appelé « verre aux puces ». En quoi consistait-il ?
C'était une loupe montée sur un socle en cuivre qui tenait la scène. Tout en bas, il y avait quelque chose qui reflétait la lumière et illuminait l'objet. À l'aide d'une vis, vous pouvez déplacer la loupe et ajuster l'image. Cet appareil est devenu le prototype du microscope optique moderne.
Système d'oculaire C. Huygens et développement ultérieur de l'appareil
La création de ce système a constitué une étape importante dans le développement des microscopes. Il a été possible d'obtenir une image incolore, ce qui a permis d'augmenter la clarté des objets étudiés. Le scientifique K. Drebel a réalisé au début du XVIIe siècle un microscope complexe composé de deux lentilles : la première face à l'objet, la seconde face à l'œil du chercheur.
Dans le même temps, les premiers utilisaient des lunettes biconvexes, qui donnaient une image agrandie inversée. en 1661, il améliore l'appareil en ajoutant une autre lentille. Ce type est devenu le plus populaire pour la plupart des modèles de microscopes jusqu'au milieu du XVIIIe siècle. Un autre inventeur, Antony Van Leeuwenhoek, est également reconnu pour avoir inventé le microscope. La raison en est son énorme contribution au développement de l’appareil en question. Pendant son temps libre, il polissait des lentilles. Malgré le fait qu'ils étaient relativement petits, le grossissement était stupéfiant - 350 à 400 fois.
L'influence du microscope sur la microbiologie
À l'aide de ses lentilles, Leeuwenhoek a créé son propre appareil et a commencé à étudier divers objets. Ainsi, à travers une seule petite lentille sphérique, il a vu dans la goutte eau sale de nombreuses créatures vivantes de la plus petite taille. Il a été conclu qu’il existe une sorte de vie microscopique. Leeuwenhoek commença à l'étudier, ce qui marqua le début d'une autre nouvelle science- microbiologie. En 1861, le scientifique présente sa découverte à la Royal Society de Londres et reçoit le titre d'inventeur des microscopes et de plus grand chercheur.
Il s’avère que c’est lui qui a inventé le microscope. À ce jour, les appareils décrits ont subi de grands changements. Des modèles sont apparus qui utilisent non pas la lumière pour produire des images, mais des flux d'électrons et parfois un rayonnement laser. Des calculs informatiques sont également utilisés à cet effet. Le microscope est devenu l'un des instruments les plus importants dans la recherche sur sciences naturelles, il est utilisé en chimie, en biologie et en physique.
Microscope électronique
Si vous vous demandez qui a inventé le microscope électronique, la bonne réponse est : des physiciens de l’Université de Sheffield. L'ancien dispositif est basé sur une méthode de microscopie à transmission qui permet d'obtenir une résolution d'image limitée uniquement par la longueur d'onde électronique. Lors de la conception du dispositif de transmission, les chercheurs ont abandonné les lentilles magnétiques, car elles réduisaient principalement la résolution.
Des ondes de diffraction ont traversé l’échantillon et une image a été obtenue par analyse informatique. Il s'agit d'une ptychographie électronique. Grâce à une légère modification de la conception et à une méthode légèrement différente de formation de l'image finale, les scientifiques ont pu multiplier par cinq la résolution d'un appareil existant.
Principe de fonctionnement d'un microscope électronique
Aujourd’hui, il n’est plus si important de savoir qui a inventé le microscope. De nos jours, des appareils complètement différents, beaucoup plus puissants, y compris électroniques, font la loi. Selon le principe de fonctionnement, ils sont similaires aux légers. Seulement dans ceux-ci, les électrons traversent l'échantillon et des aimants sont utilisés à la place des lentilles en verre.
Mais il est flou en raison des aberrations inhérentes aux lentilles magnétiques. Les scientifiques ont trouvé un moyen de restaurer les images. Cela a permis de supprimer les aimants et, par conséquent, la distorsion du circuit.
Qui a inventé le microscope optique ? Un peu d'histoire
Qu'est-ce qu'un microscope optique ? Il s'agit d'un système de laboratoire conçu pour obtenir des images agrandies de petits objets dans le but d'étudier, d'examiner et de application pratique. Nous avons commencé notre article par l’histoire du développement du microscope, mais regardons maintenant cette question sous un angle différent. Actuellement, un tel appareil n'est pas seulement nécessaire aux médecins et aux biologistes.
Sans cela, il est impossible d'imaginer haut technologies modernes aux exigences actuelles en matière de contrôle d’assemblage et de qualité des produits.
Parlons d'une réalisation. En 2006, les scientifiques allemands Mariano Bossi et Stefan Hell ont développé le nanoscope, un microscope optique ultra puissant qui permet d'examiner de très petits objets de 10 nm et d'obtenir des images 3D de la plus haute qualité.
En bref sur les capacités des appareils modernes
Nous avons un peu abordé la question de savoir qui a inventé le premier microscope. Et maintenant, juste quelques mots sur les possibilités appareils modernes. En 2010, l'Université Yeshiva d'Israël a appris que les scientifiques étaient capables de retracer le mouvement des molécules individuelles à l'intérieur d'une cellule. Dans le même temps, des chercheurs allemands ont capturé des transformations moléculaires au cours réactions chimiques. Et un an plus tôt, une image claire d'un seul atome avait été obtenue à l'Institut physicotechnique de Kharkov.
Il convient également de noter qu'actuellement microscopes optiques rattrapent les électroniques dans leurs capacités.
