顯微鏡的原理是什麼？顯微鏡發展史了解一下

人類產生智慧以來，便從未停止探索未知的腳步。抬頭仰望星空，望遠鏡的問世讓我們看得更遠；低頭凝視萬物，顯微鏡的誕生給人類打開了微觀世界的大門。

顯微鏡是由一個透鏡或幾個透鏡的組合構成的一種光學儀器，主要用於放大微小物體，使其能被人的肉眼看到。

那麼顯微鏡是如何成像的呢？

顯微鏡是如何成像的？

顯微鏡分為光學顯微鏡和電子顯微鏡，兩者的成像原理不同：

>>>>光學顯微鏡

光學顯微鏡主要由目鏡、物鏡、載物台和反光鏡組成。其中目鏡和物鏡都是凸透鏡，二者的焦距不同，物鏡的凸透鏡焦距小於目鏡的凸透鏡的焦距。

我們可以把物鏡看作投影儀的鏡頭，物體通過物鏡形成倒立、放大的實像。目鏡則相當於普通的放大鏡，該實像又通過目鏡形成正立、放大的虛像。

所以，經顯微鏡放大後，人眼看到的是物體倒立、放大的虛像。反光鏡則用來反射光線從而照亮被觀察的物體。反光鏡通常有平面鏡和凹面鏡兩個反射面，其中平面鏡在光線較強時使用，凹面鏡在光線較弱時使用。

>>>>電子顯微鏡

電子顯微鏡的成像方式是根據電子光學原理，用電子束和電子透鏡代替光束和光學透鏡，使物質的細微結構在非常高的放大倍數下成像的儀器。

透射電鏡通常採用熱陰極電子槍來獲得電子束作為照明源，熱陰極發射的電子，在陽極加速電壓的作用下，高速地穿過陽極孔，然後被聚光鏡會聚成具有一定直徑的束斑照到樣品上。

透過樣品的電子束強度，經過物鏡聚焦放大在其平面上形成一幅反映這些信息的透射電子像，經過中間鏡和投影鏡進一步放大。

顯微鏡的發展史

顯微鏡的發展史可以說關聯著人類探究微觀世界的進程。

>>>>放大鏡

顯微鏡的前身是放大鏡，早在一千多年前，人們已把透明的水晶或寶石磨成「透鏡」，這些透鏡可放大影像。

放大鏡也稱為凸透鏡，使用放大鏡，令其緊近眼睛，並把物放在它的焦點以內，成一正立放大的虛像。據說，放大鏡的應用是由13世紀英國的一位主教格羅斯泰斯特提出的。

>>>>世界上第一台顯微鏡

1590年，荷蘭眼鏡工匠Zaccharias Janssen和他的父親Hans發明了第一台顯微鏡，他們把一些鏡片放到圓形管里，靠近管子底部的物體得到了放大，而且要比任何單放大鏡片的放大倍率要高很多。

早期的顯微鏡只有一個功能：放大，倍率大概在6倍到10倍。當時人們非常樂於拿它來觀察跳蚤和其他的小昆蟲，因此早期的放大鏡也叫做「跳蚤鏡」。

>>>>復合式顯微鏡

1611年，Kepler(克卜勒)製作了復合式顯微鏡。這架顯微鏡的放大倍數也不高，約10~30倍。但這一成就成為技術史上把光學放大裝置提高到顯微鏡水平的標誌。

>>>>顯微鏡放大倍數的增加

1665年，英國科學家R.Hooke製作了第一架有科學研究使用價值的顯微鏡，它的放大倍數為40~140倍。R.Hooke用這架顯微鏡發現了細胞，其實，「細胞」一詞的由來便是R.Hooke用復合式顯微鏡觀察軟木木栓組織上的微小氣孔而得來的。

1674年，AVLeeuwenhoek利用自制的顯微鏡發現了前人所未曾見到過的一些活細胞，人類自此開始了對原生動物學的研究。九年後AVLeeuwenhoek又成為首位發現「細菌」的人。

他一生親手磨制了550個透鏡，裝配了247架顯微鏡，至今保存下來的還有9架。AVLeeuwenhoek使用的顯微鏡放大倍數為500倍，分辨率可達到1.0 m。

>>>>顯微鏡鏡頭大發展

1886年，Zeiss(蔡司)打破一般可見光理論上的極限，其發明的阿比式及其他一系列的鏡頭為顯微學開啟了新的天地。

我們熟知的蔡司鏡頭便始於之後的1890年，作為150年傳統的鏡頭企業，在醫學系列、雙眼鏡、相機鏡頭、擴大鏡、眼鏡、天象儀等光學設備領域里聲名遠播。

>>>>第一架干涉顯微鏡

1930年，Lebedeff(萊比戴衛)研制了第一架干涉顯微鏡。Zernicke(卓尼柯)在1932年發明出相位差顯微鏡，兩人將傳統光學顯微鏡延伸發展出相位差觀察法。這一觀察方法使生物學家得以觀察染色活細胞上的種種細節。

>>>>掃描顯微鏡

1981年，Allen and Inoue(艾倫及艾紐)將光學顯微原理上的影像增強對比，至此，人們認為顯微鏡的發展已趨於完美。

1988年，Confocal(共軛焦)將掃描顯微鏡推向了市場。

>>>>超分辨熒光顯微鏡

2014年，美國霍華德休斯醫學研究所的Eric Betzig，德國Max Planck生物物理化學研究院的Stefan W. Hell和美國史丹佛大學的William E. Moerner研發的超分辨熒光顯微鏡摘得了該年度的諾貝爾獎。

傳統光學顯微鏡的最大分辨率長期以來難以突破0.2微米的物理限制，而超分辨率熒光顯微鏡繞過了這一限制，使得光學顯微鏡能一窺奈米世界的奧妙，從此熒光顯微鏡進入到一個更深層次領域！

只要人類探索世界的腳步不停，那麼作為工具的顯微鏡便仍有進步的空間！未來的顯微技術究竟會達到怎樣一個高度呢，讓我們共同期待吧！