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頑皮少年發明的顯微鏡大綱

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顯微鏡的發明,爲人類叩開了神祕的微觀世界的大門,人類從此開始走進另一個眼睛看不見新世界。

頑皮少年發明的顯微鏡

目前,世界上除了光學顯微鏡以外,還出現了電子顯微鏡、超聲顯微鏡、手術顯微鏡等等,越來越先進的顯微鏡正在各個科學領域中發揮着重要作用。

顯微鏡一詞來源於希臘文,直譯出來就是“小型觀察器”,它是一種可以把肉眼看不到的物體放大得可以看得見的儀器。

一般說來,物體離我們的眼睛越近,似乎就變得越大。但是,如果近到離眼睛的距離小於25毫米時,就變得模糊不清了。但假如我們把一塊簡單的凸透鏡(即聚光鏡),放到眼睛和物體之間,那末物體就可以近到25毫米之內,其圖像依然清晰。

聚光鏡就是放大鏡。可以認爲一塊放大鏡就是一臺“簡單的顯微鏡”。過去人們就是這樣稱呼的。

我們所說的發明顯微鏡是指發明了“組合式顯微鏡”。

那末什麼是顯微鏡呢?顯微鏡由兩套鏡片組成。位於顯微鏡底部的被稱爲“物鏡”,由一塊或一組鏡片組成,它們靠近被觀察的物體,產生物體的一級放大圖像。另一塊鏡片靠近眼睛,稱爲“目鏡”,它將放大的圖像再放大。但這不過是對整個過程的簡單說明。大多數放大鏡的物鏡和目鏡都有幾塊鏡片,稱爲透鏡系統。

英國牛津的羅傑爾?培根早在13世紀就對透鏡做過很多的試驗,並且得出結論說:“若是從一個曲面--凸的或凹的,去透視一件物體,所得到的現象是不同的,它能夠變成這樣:大的使我們看成了小的,或者相反,小的看成大的;遠的看成近的,隱蔽的變成看得見的”。不僅如此,他還斷言:“我們能夠做成使太陽、月亮和星星好像是降低了一點似的,還有許多簡直使一般沒有科學信仰的人不敢去相信的事。”

這的確是一個偉大的發現,而當時的當權者卻十分恐慌,說:“培根如果有膽量把太陽從天上搬下來,那是魔術。”後來,竟把他關進監獄達15年之久,一直關到他快要死去的時候。

當權者的無知與殘暴使顯微鏡的發明延遲了300多年。直到1590年,在科學史上具有深遠意義的顯微鏡方在偶然的機會中誕生。

查?詹森是荷蘭的一位天真少年,他的父親是一位眼鏡師,因而鏡片就成了詹森經常擺弄的玩物。一天,他無意中把兩片大小不同的凸透鏡重疊在一起,當移動至某一距離時,突然發現很小的東西一下子被放大了很多倍。詹森被這個奇怪的現象吸引住了,他不斷地調整變換着兩片凸透鏡的位置,發現有時物體能夠放大許多倍,有時卻不大清楚。

詹森把這個奇異的現象告訴了父親,父子兩人立即動起手來。他們用薄鐵片捲了兩個不同口徑的鐵筒,把兩個凸透鏡分別裝在大小鐵筒上,然後把兩個鐵簡套在一起,讓小鐵簡在大鐵筒裏滑動,利用鐵筒的滑動來調整透鏡的距離,使成像更加清晰。就這樣,世界上最早的顯微鏡問世了。

1610年,科學家伽利略利用經過改進的顯微鏡來研究昆蟲的生理解剖結構,他試圖推廣這種利用凸透鏡的新儀器,可是沒有引起人們的重視。

1665年,英國著名的物理學家、天文學家羅伯特?胡克製造出了一架新式顯微鏡,並且使用它逐步深入地觀察微觀世界的祕密。可是他遇到了一個問題,就是黑暗遮蓋着許多祕密,使人無法看清。這當然難不倒聰明的羅伯特·胡克。有一天,他用一根針扎住一個蒼蠅,放在顯微鏡下面,旁邊點上一隻油燈,燈前放一個盛水的玻璃球,球體匯聚的燈光又射到蒼蠅的身上,這樣顯微鏡底下的蒼蠅就一清二楚了。今天我們可以在英國倫敦博物館看到這架顯微鏡。

顯微鏡的發明間開了通往微觀世界的第一道大門。胡克用他發明的顯微鏡第一次發現了細胞,“cell”一詞即是胡克爲細胞所選定的名稱,並一直沿用至今。

羅伯特.胡克後來根據自己的經驗和體會寫了一本書,叫《放大了的圖》。這本書出版以後,顯微鏡很快引起了科學工作者的興趣和重視。胡克研究製造的顯微鏡也因爲能清晰地看到細小物體,而得到了廣泛的使用和推廣。不過,它的放大倍數還有限,推廣範圍仍受到了限制。

不久,有人又提出了新課題:用上面的方法看到的是物體的表面,怎樣才能看到物體的內部結構呢?有人建議把觀察的對象切成薄片,放到顯微鏡底下,同時在顯微鏡下放一盞燈,讓光透過切片,把焦距調整好,以使所要觀察的對象的內部結構儘可能清楚一些。這種設想比較直觀,效果不大。

世界上的任何發明都不可能一誕生出來就十全十美,顯微鏡也是這樣。一直到1725年,柯貝別爾氏所製造的顯微鏡才把燈光換成了反光鏡,鑿洞的桌子改成了帶洞的載物臺,因此,顯微鏡不論在外形上還是在性能上都提高了一大步。