Objektiv Crafters Circa 1590: Opfindelsen af mikroskopet
Hvert større videnskabsfelt har draget fordel af brugen af en eller anden form for mikroskop, en opfindelse, der dateres tilbage til slutningen af det 16. århundrede og en beskeden hollandsk brillerproducent opkaldt Zacharias Janssen. Mens det var ekstremt groft i billedkvalitet og forstørrelse sammenlignet med moderne versioner, var Janssen-mikroskopet ikke desto mindre et banebrydende fremskridt inden for videnskabelig instrumentering.
Janssen var søn af en brilleproducent ved navn Hans Janssen i Middleburg, Holland, og mens Zacharias krediteres opfindelsen af det sammensatte mikroskop, antager de fleste historikere, at hans far må have spillet en vital rolle, da Zacharias stadig var i hans teenageår i 1590’erne. På det tidspunkt begyndte briller at blive brugt bredt blandt befolkningen og fokuserede stor opmærksomhed på optik og linser. Faktisk krediterer nogle historikere både Janssens og en hollandsk brillerproducent, Hans Lippershey, for samtidig, selvom uafhængig, opfindelse af mikroskopet.
Zacharias Janssen
Historikere er i stand til at datere opfindelsen til begyndelsen af 1590’erne takket være den hollandske diplomat William Boreel, en mangeårig familieven af Janssens, der skrev et brev til den franske konge i 1650’erne, der beskriver mikroskopets oprindelse. Han beskrev en enhed, der steg lodret fra et messingstativ næsten to og en halv meter langt. Hovedrøret var en tomme eller to i diameter og indeholdt en ibenholt disk i bunden med en konkav linse i den ene ende og en konveks linse i den anden; kombinationen af linser gjorde det muligt for instrumentet at bøje lys og forstørre billeder mellem tre og ni gange størrelsen af det originale eksemplar.
Ingen tidlige modeller af Janssen-mikroskoper har overlevet, men et Middleburg-museum har et mikroskop dateret fra 1595 med navnet Janssen. Designet er noget anderledes og består af tre rør, hvoraf to er trækrør, der kan glide ind i det tredje, der fungerer som et ydre hus. Mikroskopet er håndholdt og kan fokuseres ved at skubbe trækrøret ind eller ud, mens du observerer prøven, og er i stand til at forstørre billeder op til ti gange deres oprindelige størrelse, når de udvides til det maksimale.
Så genial som Janssen-opfindelsen var, ville det vare mere end et halvt århundrede, før instrumentet fandt udbredt anvendelse blandt forskere. Yorkshire-videnskabsmanden Henry Power var den første til at offentliggøre observationer foretaget med et mikroskop, og i 1661 brugte Marcello Malphigi et mikroskop til at fremlægge bevis for støtte til Harveys teori om blodcirkulation, da han opdagede kapillarkarrene i en frøs lunger. .
Micrographia-forfatter Robert Hooke var blandt de første til at foretage væsentlige forbedringer af det grundlæggende design, skønt han stolede på, at London instrumentproducent Christopher Cock faktisk byggede instrumenterne. Hookes mikroskop delte fælles træk med tidlige teleskoper. : et øjenkappe for at opretholde den korrekte afstand mellem øjet og okularet, separate trækrør til fokusering og en kugle- og muffeforbindelse til skråstilling af kroppen. Til optikken brugte Hooke en bi-konveks objektivlinse anbragt i snuden kombineret med et okularobjektiv og et rør eller en feltlinse. Desværre forårsagede kombinationen, at linserne led af betydelig kromatisk og sfærisk aberration, hvilket gav meget dårlige billeder. Han forsøgte at rette afvigelserne ved at placere en lille membran i den optiske vej for at reducere perifere lysstråler og skærpe billedet, men dette resulterede kun i meget mørke prøver. Så han førte lys genereret fra en olielampe gennem et glas fyldt med vand for at diffundere lyset og belyse hans eksemplarer. Men billederne forblev slørede.
Det faldt på en hollandsk videnskabsmand, Anton van Leeuwenhoek, at foretage yderligere forbedringer. Van Leeuwenhoek er undertiden populært krediteret med mikroskopets opfindelse. Han var ikke opfinderen, men han var en stor beundrer af Micrographia, og hans instrumenter var de bedste i hans æra med hensyn til forstørrelse: han opnåede forstørrelseskraft op til 270 gange større end den faktiske størrelse af prøven ved hjælp af en enkelt linse. Han brugte sine mikroskoper til at beskrive bakterier høstet fra tandskrabning og til at undersøge protozoer, der findes i damvand.
Ved begyndelsen af det 18. århundrede havde britiske instrumentdesignere introduceret forbedrede versioner af stativmikroskopet opfundet af Edmund Culpeper. Andre forbedringer omfattede avancerede fokusmekanismer, skønt linsedesign forblev groft, og de fleste instrumenter fortsatte med at blive plaget af slørede billeder og optiske afvigelser. I første halvdel af det 19. århundrede blev der foretaget dramatiske forbedringer inden for optik takket være avancerede glasformuleringer og udviklingen af akromatiske objektiver.Sidstnævnte havde signifikant reduceret sfærisk aberration i linsen, hvilket gjorde den fri for farveforvrængninger.
Det 20. århundrede indførte instrumenter, der gjorde det muligt for billedet at forblive i fokus, når mikroskopisten ændrede forstørrelse. Takket være meget forbedret opløsning, kontrastforbedrende teknikker, fluorescerende mærkning, digital billedbehandling og utallige andre innovationer har mikroskopi revolutioneret så forskellige områder som kemi, fysik, materialevidenskab, mikroelektronik og biologi.
I dag, det er muligt at udføre fluorescensmikroskopi i realtid af levende celler i deres naturlige miljø, mens Intel og Mattel i 1999 samarbejdede om at producere $ 100 Intel Play QX3 Computer Microscope (siden ophørt) og bringe instrumentet ind på forbrugermarkedet. Og i ånden fra de tidlige pionerer inden for mikroskopisk forskning har forskere ved Florida State University bragt marken i fuld cirkel og vendt deres avancerede instrumenter til almindelige hverdagsgenstande som den all-amerikanske hæfteklammer, burgere og pommes frites, der beskriver tynde sektioner af hvedekerne, løgsvæv, stivelsesgranulat i kartoffelvæv og krystalliserede osteproteiner.