光學(xué)顯微鏡的工作原理及發(fā)展歷史

光學(xué)顯微鏡（Optical Microscope，簡寫OM）是利用光學(xué)原理，把人眼所不能分辨的微小物體放大成像，以供人們提取微細(xì)結(jié)構(gòu)信息的光學(xué)儀器。

早在公元前一世紀(jì)，人們就已發(fā)現(xiàn)通過球形透明物體去觀察微小物體時(shí)，可以使其放大成像。后來逐漸對(duì)球形 玻璃表面能使物體放大 成像的規(guī)律有了認(rèn)識(shí)。1590年，荷蘭和意大利的 眼鏡制造者已經(jīng)造出類似顯微鏡的放大儀器。1610年前后，意大利的伽利略和德國的開普勒在研究望遠(yuǎn)鏡的同時(shí)，改變 物鏡和 目鏡之間的距離，得出合理的顯微鏡 光路結(jié)構(gòu)，當(dāng)時(shí)的光學(xué)工匠紛紛從事顯微鏡的制造、推廣和改進(jìn)。

17世紀(jì)中葉，英國的羅伯特·胡克和荷蘭的列文虎克，都對(duì)顯微鏡的發(fā)展作出了卓越的貢獻(xiàn)。1665年前后，胡克在顯微鏡中加入粗動(dòng)和微動(dòng) 調(diào)焦機(jī)構(gòu)、照明系統(tǒng)和承載標(biāo)本片的工作臺(tái)。這些部件經(jīng)過不斷改進(jìn)，成為現(xiàn)代顯微鏡的基本組成部分。

1673～1677年期間，列文·虎克制成單組元放大鏡式的高倍顯微鏡，其中九臺(tái)保存至今。胡克和列文·虎克利用自制的顯微鏡，在動(dòng)、植物機(jī)體微觀結(jié)構(gòu)的研究方面取得了杰出的成就。19世紀(jì)，高質(zhì)量消色差浸液物鏡的出現(xiàn)，使顯微鏡觀察微細(xì)結(jié)構(gòu)的能力大為提高。1827年阿米奇第一個(gè)采用了浸液物鏡。19世紀(jì)70年代，德國人 阿貝奠定了顯微鏡成像的古典理論基礎(chǔ)。這些都促進(jìn)了顯微鏡制造和顯微觀察技術(shù)的迅速發(fā)展，并為19世紀(jì)后半葉包括科赫、巴斯德等在內(nèi)的生物學(xué)家和醫(yī)學(xué)家發(fā)現(xiàn)細(xì)菌和微生物提供了有力的工具。

在顯微鏡本身結(jié)構(gòu)發(fā)展的同時(shí)，顯微觀察技術(shù)也在不斷創(chuàng)新：1850年出現(xiàn)了偏光顯微術(shù)；1893年出現(xiàn)了 干涉顯微術(shù)；1935年荷蘭物理學(xué)家澤爾尼克創(chuàng)造了相襯顯微術(shù)，他為此在1953年獲得了諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。

古典的光學(xué)顯微鏡只是光學(xué)元件和精密機(jī)械元件的組合，它以人眼作為接收器來觀察放大的像。后來在顯微鏡中加入了攝影裝置，以感光膠片作為可以記錄和存儲(chǔ)的接收器。現(xiàn)代又普遍采用光電 元件、電視攝象管和電荷耦合器等作為顯微鏡的接收器，配以微型電子計(jì)算機(jī)后構(gòu)成完整的圖象信息采集和處理系統(tǒng)。

表面為曲面的玻璃或其他透明材料制成的光學(xué)透鏡可以使物體放大成像，光學(xué)顯微鏡就是利用這一原理把微小物體放大到人眼足以觀察的尺寸。近代的光學(xué)顯微鏡通常采用兩級(jí)放大， 分別由物鏡和目鏡完成。被觀察物體位于物鏡的前方，被物鏡作第一級(jí)放大后成一倒立的 實(shí)象，然后此實(shí)像再被目鏡作第二級(jí)放大，成一 虛象，人眼看到的就是虛像。而顯微鏡的總放大 倍率就是物鏡放大倍率和目鏡放大倍率的乘積。放大倍率是指直線尺寸的放大比，而不是面積比。

審核編輯：湯梓紅