显微镜的发明与发展分析.ppt

一、显微镜的发展简史 普通光学显微镜： 人的眼睛不能直接观察到比0.1mm更小的物体或物质的结构细节。在显微镜发明出来之前，人类关于周围世界的观念局限在用肉眼，或者靠手持透镜帮助肉眼所看到的东西。人要想看得到更小的物质结构，就必须利用工具，这种工具就是显微镜。 很早以前，人们就知道某些光学装置能够“放大”物体。比如在《墨经》里面就记载了能放大物体的凹面镜。公元前一世纪，人们就已发现通过球形透明物体去观察微小物体时，可以使其放大成像。后来逐渐对球形玻璃表面能使物体放大成像的规律有了认识。至于凸透镜是什么时候发明的，可能已经无法考证。 凸透镜——有的时候人们把它称为“放大镜”——能够聚焦太阳光，也能让你看到放大后的物体，这是因为凸透镜能够把光线偏折，形成放大的虚像。单个凸透镜能够把物体放大几十倍，这远远不足以让我们看清某些物体的细节。 早在1590年，荷兰和意大利的眼镜制造者已经造出类似显微镜的放大仪器。1610年前后，意大利的伽利略和德国的开普勒在研究望远镜的同时，改变物镜和目镜之间的距离，得出合理的显微镜光路结构，当时的光学工匠遂纷纷从事显微镜的制造、推广和改进。 大约在16世纪末，荷兰的眼镜商詹森（Zaccharias Janssen）和他的儿子把几块镜片放进了一个圆筒中，结果发现通过圆筒看到附近的物体出奇的大，这就是现在的显微镜和望远镜的前身。 詹森制造的是第一台复合式显微镜。使用两个凸透镜，一个凸透镜把另外一个所成的像进一步放大，这就是复合式显微镜的基本原理。 1665年，英国科学家罗伯特·胡克用他的显微镜观察软木塞切片的时候，惊奇的发现其中存在着一个一个“单元”结构，胡克把它们称作“细胞”。 胡克的显微镜能够放大约140倍，其中加入粗动和微动调焦机构、照明系统和承载标本片的工作台等，使得操作更加方便。这些部件经过不断改进，成为现代显微镜的基本组成部分。 荷兰人安东尼·冯·列文虎克（Anthony Von Leeuwenhoek ，1632-1723)制造的显微镜让人们大开眼界。 他制造的显微镜其实就是一片凸透镜，而不是复合式显微镜。不过，由于他的技艺精湛，磨制的单片显微镜的放大倍数将近270倍，超过了以往任何一种显微镜。 1684年前后，荷兰学者惠更斯设计并制造出结构简单而且效果较好的双透镜目镜—惠更斯目镜，至今仍然广泛地应用在各种普通显微镜上。 19世纪中叶，高质量消色差浸液物镜的出现，使显微镜观察微细结构的能力大为提高。 1827年阿米奇第一个采用了浸液物镜。 19世纪70年代，德国人阿贝奠定了显微镜成像的古典理论基础。这些都促进了显微镜制造和显微观察技术的迅速发展，并为19世纪后半叶包括科赫、巴斯德等在内的生物学家和医学家发现细菌和微生物提供了有力的工具。 在接下来的两个世纪中，复合式显微镜得到了充分的完善。 现代普通显微镜 光学显微镜的使用，使得人们用肉眼仅能够分辨0.1mm的物体的极限被突破，达到了0.2um。但是，这个厚度对于微观世界来说依然是很大的，不能满足人们对于微观世界的进一步探索的渴望。 电子显微镜： 依据显微镜的成像原理，提高显微镜分辨率的途径之一就是设法减小光的波长，或者用具有更短波长的电子束来代替光。根据德布罗意的物质波理论，运动的电子具有波动性，而且速度越快，它的“波长”就越短。如果能把电子的速度加到足够高，并且汇聚它，就有可能用来放大物体。 1938年，德国工程师Max Knoll和Ernst Ruska制造出了世界上第一台透射电子显微镜（TEM）。1952年，英国工程师Charles Oatley制造出了第一台扫描电子显微镜（SEM）。 电子显微镜是20世纪最重要的发明之一。由于电子的速度可以加到很高，电子显微镜的分辨率可以达到纳米级（10-9m）。很多在可见光下看不见的物体——例如病毒——在电子显微镜下现出了原形。 带自动照相机的光学显微镜 配有电脑设备的显微镜 透射式电子显微镜 扫描电子显微镜 长治十中 张茜 电话当列文虎克把他的显微镜对准一滴雨水的时候，他惊奇的发现了其中令人惊叹的小小世界：无数的微生物游曳于其中。他把这个发现报告给了英国皇家学会，引起了一阵轰动 20世纪初期的显微镜 19世纪中期的显微镜 19世纪末至20世纪初，欧洲的一些科学家致力于提高显微镜的分辨率及观察效果，设计并制造出了反射镜、消色差物镜、大数值孔径物镜、油浸物镜、暗视野聚光镜、偏光附件及补偿目镜等光学部件，使得显微镜的性能不断提高，应用范围越来越广泛。 随后，人们又利用光波动某些特性和现象，对成像光路作了改进。1902年艾夫斯奠定了现代双目镜的基本系统。