Optiliste mikroskoopide tööpõhimõte ja arengulugu
Optiline mikroskoop (lühidalt OM) on optiline instrument, mis kasutab optilisi printsiipe väikeste objektide suurendamiseks ja pildistamiseks, mida inimsilm ei erista, et inimesed saaksid mikrostruktuuri kohta teavet eraldada.
Juba esimesel sajandil eKr avastati, et väikeste esemete vaatlemisel läbi sfääriliste läbipaistvate objektide saab neid suurendada ja pildistada. 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 mikroskoopide jaoks mõistlik optilise tee struktuur. Sel ajal tegelesid optikameistrid mikroskoopide valmistamise, reklaamimise ja täiustamisega.
17. sajandi keskel andsid mikroskoopide arendamisse silmapaistva panuse inglane Robert Hooke ja hollandlane Leeuwenhoek. 1665. aasta paiku lisas Hooke jämedad ja mikrofookusmehhanismid, valgustussüsteemid ja töölauad objektiklaaside kandmiseks mikroskoobi külge. Neid komponente on pidevalt täiustatud ja neist on saanud kaasaegsete mikroskoopide põhikomponendid.
Aastatel 1673–1677 töötas Levin Hooke välja ühekomponendilise suurendusklaasi tüüpi suure võimsusega mikroskoobi, millest üheksa on säilinud tänapäevani. Hooke ja Levin Hooke saavutasid silmapaistvaid saavutusi looma- ja taimeorganismide mikrostruktuuri uurimisel isevalmistatud mikroskoopide abil. 19. sajandil parandas kvaliteetsete akromaatiliste keelekümblusläätsede ilmumine oluliselt mikroskoopide võimet peenstruktuure vaadelda. 1827. aastal kasutas Archie esimesena keelekümblusläätsi. 1870. aastatel pani Saksa Abbe mikroskoopilise pildistamise klassikalise teoreetilise aluse. Need kõik soodustasid mikroskoobi valmistamise ja mikroskoopilise vaatlustehnoloogia kiiret arengut ning pakkusid bioloogidele ja arstiteadlastele, sealhulgas Kochile ja Pasteurile, võimsaid tööriistu bakterite ja mikroorganismide avastamiseks 19. sajandi teisel poolel.
Koos mikroskoobi enda ehituse arenguga on pidevalt uuendustes ka mikroskoopilise vaatlustehnoloogia: polariseeritud mikroskoopia tekkis 1850. aastal; 1893. aastal tekkis interferentsmikroskoopia; 1935. aastal lõi Hollandi füüsik Zernike faasikontrastmikroskoopia, mille eest ta võitis 1953. aastal Nobeli füüsikaauhinna.
Klassikaline optiline mikroskoop on lihtsalt optiliste komponentide ja täppismehaaniliste komponentide kombinatsioon, mis kasutab suurendatud kujutise jälgimiseks 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 kumera pinnaga läbipaistvast materjalist optilised läätsed suudavad objekte suurendada ja pildistada ning optilised mikroskoobid kasutavad seda põhimõtet väikeste objektide suurendamiseks inimsilma jaoks piisava suurusega. Kaasaegsed optilised mikroskoobid kasutavad tavaliselt kahte suurendusetappi, millest kumbki täiendab objektiivi ja okulaariga. Vaadeldav objekt asub objektiivi ees ja pärast esmakordset suurendamist objektiivi abil moodustab see ümberpööratud reaalse kujutise. Seejärel suurendatakse seda tegelikku pilti teises etapis objektiivi abil, moodustades kujuteldava kujutise. See, mida inimsilm näeb, on kujutluspilt. Mikroskoobi kogusuurendus on objektiivi ja okulaari suurenduse korrutis. Suurendussuhe viitab lineaarsete mõõtmete suurendussuhtele, mitte pindala suhtele.
