Історія створення мікроскопа і телескопа

Для того щоб зрозуміти, що відбувається в мікро- і мегасвіті, потрібні складно влаштовані прилади. Першими кроками на шляху пізнання цих світів були винаходи відповідно мікроскопа і телескопа.
Ще в Середньовіччя було відомо, що за допомогою викривленого скла можна змінювати зорове сприйняття. Активним пропагандистом використання луп і лінз був англійський чернець Роджер Бекон [9], що жив в XIII в. Приблизно в той же час люди стали користуватися окулярами для виправлення дефектів зору. Проте всі ці примітивні оптичні прилади не давали можливості побачити щось нове у порівнянні з тим, що може бачити людина з нормальним зором. Спроби посилити збільшує дію лінз привели до винаходу так званого складеного мікроскопа – приладу, що складається з двох лінз (об’єктива і окуляра), послідовно проходячи через які світло створює на чутливій оболонці ока збільшене зображення розглянутого предмета. Це сталося наприкінці XVI або початку XVII ст., Але хто був першим винахідником такого мікроскопа, в точності невідомо. У всякому разі, в 1609 р Галілей вперше продемонстрував науковому товариству сконструйований ним прилад, який він назвав «оккіоліно», що означає «маленький очей». Можливо, це і був перший мікроскоп, хоча пізніше перебували й інші претенденти на цей винахід. Саме ж слово «мікроскоп» було придумано іншому Галілея Джованні Фабер за аналогією з уже існуючим у той час телескопом.
Однак перші мікроскопи не дозволяли отримувати чітке зображення через недосконалу шліфування стекол. Незважаючи на це, Роберт Гук в 1664 р, досліджуючи зріз пробки, відкрив клітини. Справжню революцію в розвитку мікроскопічних досліджень справив 1674 р голландець Антоні ван Левенгук (рис. 95, А).

Працюючи сторожем у місцевій ратуші, він під час чергування вправлявся в шліфуванні лінз і незабаром досяг такої досконалості, що, просто глянувши на краплю води через відшліфовану їм лінзу при відповідному освітленні, побачив абсолютно новий світ. Це був світ нікому не відомих доти живих організмів, яких Левенгук назвав «звірятами». За це відкриття він був обраний членом-кореспондентом Лондонського Королівського товариства, хоча абсолютно не розбирався ні в якій науці.
Надалі вдосконалена техніка шліфування лінз дозволила збільшити роздільну здатність складеного мікроскопа (рис. 95, Б). Цим терміном позначають здатність мікроскопа створювати чітке роздільне зображення двох точок об’єкта. Простіше кажучи, це найменші розміри предмета, який можна розрізнити в мікроскопі. Все, що ми бачимо взагалі і в мікроскопі зокрема, є віддзеркаленням світла від розглянутого предмета. Але ми знаємо, що світло являє собою електромагнітну хвилю, яка володіє такими якостями, як частота і довжина. Крім того, такі хвилі, як і всі інші, мають властивість дифракції, т. Е. Здатністю огинати дрібні предмети. Через дифракції виявляється неможливим розрізнити під мікроскопом предмети, менші, ніж половина довжини хвилі відбитого світла. Нагадаємо, що довжина хвилі електромагнітного випромінювання у видимій частині спектру приблизно становить від 400 до 700 нм. Це означає, що традиційні оптичні мікроскопи, які використовують як джерело освітлення видиме світло, можуть дозволити нам побачити об’єкти, розміри яких не менше цієї величини (рис. 96). Тому максимальне збільшення, якого можна досягти з їх допомогою, не може бути більше, ніж 2000.
Для того щоб підвищити роздільну здатність, потрібно освітити даний об’єкт випромінюванням, довжина хвилі якого менше, ніж у видимого світла.

 

Таким випромінюванням виявилися електрони. На початку XX в. було виявлено, що електрон можна розглядати не тільки як частку, але і як випромінювання, з довжиною хвилі, що знаходиться в діапазоні рентгенівських променів. А так як електрони, на відміну від світла, мають ще й електричні заряди, їх промені можна сфокусувати за допомогою магнітних лінз. На основі цих уявлень в 1931 р почалася розробка електронного мікроскопа, що дозволяє отримувати зображення об’єктів із збільшенням до мільйона разів (рис. 95, В). Надалі техніка створення мікроскопів постійно вдосконалювалася, і зараз сучасні мікроскопи дозволяють побачити навіть окремі атоми.
Дослідження об’єктів, що знаходяться на великих відстанях від Землі і належать до мегамир, почалося з винаходу телескопа (рис. 97). Телескопу передувала підзорна або, як її називали, зорова труба, що знаходилася в користуванні з початку XVII ст. Однак вона не набула великого поширення до того моменту, як потрапила в руки Галілею. Він удосконалив це пристосування і вперше в 1609 р здогадався направити цю трубу на небо, перетворивши її тим самим в телескоп. Хоча прилад Галілея був досить примітивним, вченому вдалося за кілька років підвищити його збільшує здатність з трьох- до трідцатідвухкратной, що дозволило йому зробити ряд важливих відкриттів. Детальніше про подальші удосконаленнях телескопа і проведених з їхньою допомогою дослідженнях буде розказано в наступному розділі. А зараз ми продовжимо знайомитися з пристроєм мікросвіту.

Посилання на основну публікацію