Optiliste mikroskoopide tööpõhimõte ja arengulugu
Optiline mikroskoop (OM) on optiline instrument, mis kasutab optilisi põhimõtteid väikeste objektide suurendamiseks ja pildistamiseks, mida inimsilm ei erista, et eraldada mikrostruktuurilist teavet.
Juba esimesel sajandil eKr avastati, et väikeste objektide vaatlemine läbi sfääriliste läbipaistvate objektide võib neid suurendada ja kujutada. Hiljem sain tasapisi arusaamise seadusest, et sfäärilised klaaspinnad võivad objekte suurendada ja kujutada. 1590. aastal olid Hollandi ja Itaalia prillitootjad juba loonud mikroskoobiga sarnaseid suurendusvahendeid. 1610. aasta paiku muutsid Itaalia Galileo ja Saksamaa Kepler teleskoope uurides objektiivi ja okulaari vahelist kaugust, et saada mõistlik mikroskoobi optilise tee struktuur. Sel ajal tegelesid optikameistrid mikroskoopide valmistamise, reklaamimise ja täiustamisega.
Sajandi keskel andsid Robert Hooke Inglismaalt ja Lewandowski Hollandist silmapaistva panuse mikroskoopide arendamisse. 1665. aasta paiku lisas Hooke mikroskoobi objektiklaaside kandmiseks jämedad ja mikrofookusmehhanismid, valgustussüsteemid ja töölauad. Neid komponente on pidevalt täiustatud ja neist on saanud kaasaegsete mikroskoopide põhikomponendid.
Aastatel 1673–1677 lõi Levin Hooke ühekomponendilise suurendusklaasi tüüpi suure võimsusega mikroskoobi, millest üheksa on säilinud tänapäevani. Hooke ja Levin Hooke saavutasid omavalmistatud mikroskoopide abil silmapaistvaid saavutusi looma- ja taimeorganismide mikrostruktuuri uurimisel. 19. sajandil parandas kvaliteetsete akromaatiliste keelekümblusläätsede ilmumine oluliselt mikroskoopide võimet peenstruktuure vaadelda. 1827. aastal kasutas Archie esimesena keelekümblusläätsi. 1870. aastatel pani German Albert mikroskoopilise pildistamise klassikalise teoreetilise aluse. Kõik see soodustas mikroskoobi valmistamise ja mikroskoopilise vaatlustehnoloogia kiiret arengut ning pakkus võimsaid tööriistu bioloogidele ja meditsiinitöötajatele, sealhulgas Kochile ja Pasteurile, et avastada 19. sajandi teisel poolel baktereid ja mikroorganisme.
Koos mikroskoobi enda struktuuri arenemisega on pidevalt uuendustes ka mikroskoopilise vaatlustehnoloogia: 1850. aastal tekkis polariseeritud mikroskoopia; 1893. aastal tekkis interferentsmikroskoopia; 1935. aastal lõi Hollandi füüsik Zelnik faasikontrastmikroskoopia, mille eest pälvis ta 1953. aastal Nobeli füüsikaauhinna.
Klassikalised optilised mikroskoobid on lihtsalt optiliste ja täppismehaaniliste komponentide kombinatsioon, mis kasutavad suurendatud kujutiste vaatlemiseks vastuvõtjana inimsilma. Hiljem lisati mikroskoobile fotoseade, mis kasutas salvestuse ja salvestamise vastuvõtjana valgustundlikku filmi. Tänapäeval kasutatakse mikroskoopide vastuvõtjatena tavaliselt fotoelektrilisi komponente, telekaameraid ja laenguühendusi, mida kombineeritakse mikroarvutitega, et moodustada terviklik pilditeabe hankimise ja töötlemise süsteem.
Klaasist või muust läbipaistvast materjalist kumera pinnaga optilised läätsed võivad objekte suurendada ja pildistada ning optilised mikroskoobid kasutavad seda põhimõtet väikeste objektide suurendamiseks inimsilmaga nähtavale suurusele. Kaasaegsed optilised mikroskoobid kasutavad tavaliselt kahte suurendusetappi, millest kumbki täiendab objektiivi ja okulaariga. Vaadeldav objekt asub objektiivi ees ja pärast esimeses etapis objektiivi poolt suurendamist moodustab ta ümberpööratud reaalse kujutise. Seejärel suurendatakse seda tegelikku pilti teises etapis okulaari abil, moodustades virtuaalse pildi. See, mida inimsilm näeb, on virtuaalne pilt. Mikroskoobi kogusuurendus on objektiivi ja okulaari suurenduse korrutis. Suurendussuhe viitab lineaarsete mõõtmete suurendussuhtele, mitte pindala suhtele.
