Objektiv Handwerker um 1590: Erfindung des Mikroskops
Alle wichtigen Wissenschaftsbereiche haben von der Verwendung eines Mikroskops profitiert, einer Erfindung aus dem späten 16. Jahrhundert und eines bescheidenen niederländischen Brillenherstellers genannt Zacharias Janssen. Obwohl das Janssen-Mikroskop im Vergleich zu modernen Versionen in Bezug auf Bildqualität und Vergrößerung äußerst rau war, war es dennoch ein entscheidender Fortschritt in der wissenschaftlichen Instrumentierung.
Janssen war der Sohn eines Brillenherstellers namens Hans Janssen in Middleburg, Holland, und Während Zacharias die Erfindung des zusammengesetzten Mikroskops zugeschrieben wird, vermuten die meisten Historiker, dass sein Vater eine wichtige Rolle gespielt haben muss, da Zacharias in den 1590er Jahren noch im Teenageralter war. Zu dieser Zeit wurden Brillen in der Bevölkerung weit verbreitet eingesetzt, wobei der Schwerpunkt auf Optik und Linsen lag. Tatsächlich schreiben einige Historiker sowohl den Janssens als auch einem niederländischen Brillenhersteller, Hans Lippershey, die gleichzeitige, wenn auch unabhängige Erfindung des Mikroskops zu.
Zacharias Janssen
Historiker können die Erfindung dank des niederländischen Diplomaten William Boreel, eines langjährigen Familienfreundes der Janssens, der einen Brief an schrieb, auf die frühen 1590er Jahre datieren der französische König in den 1650er Jahren beschreibt die Ursprünge des Mikroskops. Er beschrieb ein Gerät, das sich senkrecht von einem fast zweieinhalb Fuß langen Messingstativ erhob. Das Hauptrohr hatte einen Durchmesser von ein oder zwei Zoll und enthielt an seiner Basis eine Ebenholzscheibe mit einer konkaven Linse an einem Ende und einer konvexen Linse am anderen; Die Kombination von Linsen ermöglichte es dem Instrument, Licht zu biegen und Bilder zwischen der drei- und neunfachen Größe der Originalprobe zu vergrößern.
Es sind keine frühen Modelle von Janssen-Mikroskopen erhalten, aber ein Middleburg-Museum verfügt über ein Mikroskop aus 1595 mit dem Namen Janssen. Das Design ist etwas anders und besteht aus drei Rohren, von denen zwei Zugrohre sind, die in das dritte gleiten können, das als Außengehäuse fungiert. Das Mikroskop ist handgehalten und kann fokussiert werden, indem das Zugrohr während der Beobachtung der Probe hinein- oder herausgeschoben wird. Es kann Bilder bis zum Zehnfachen ihrer ursprünglichen Größe vergrößern, wenn es auf das Maximum ausgedehnt wird.
So genial wie Die Erfindung von Janssen war, dass es mehr als ein halbes Jahrhundert dauern würde, bis das Instrument unter Wissenschaftlern breite Anwendung fand. Der Yorkshire-Wissenschaftler Henry Power war der erste, der Beobachtungen mit einem Mikroskop veröffentlichte, und 1661 verwendete Marcello Malphigi ein Mikroskop, um klinische Beweise für Harveys Theorie der Durchblutung zu liefern, als er die Kapillargefäße in der Lunge eines Frosches entdeckte
Der mikrografische Autor Robert Hooke war einer der ersten, der das grundlegende Design erheblich verbesserte, obwohl er sich beim Bau der Instrumente auf den Londoner Instrumentenbauer Christopher Cock stützte. Hookes Mikroskop hatte gemeinsame Merkmale mit frühen Teleskopen : eine Augenmuschel, um den richtigen Abstand zwischen Auge und Okular einzuhalten, separate Zugrohre zum Fokussieren und ein Kugelgelenk zum Neigen des Körpers. Für die Optik verwendete Hooke eine bikonvexe Objektivlinse in der Schnauze, kombiniert mit einer Okularlinse und einer Röhren- oder Feldlinse. Leider verursachte die Kombination, dass die Linsen unter einer signifikanten chromatischen und sphärischen Aberration litten, was zu sehr schlechten Bildern führte. Er versuchte, die Aberrationen zu korrigieren, indem er eine kleine Blende in den optischen Weg einführte, um periphere Lichtstrahlen zu reduzieren und das Bild zu schärfen. Dies führte jedoch nur zu sehr dunklen Proben. Also leitete er das von einer Öllampe erzeugte Licht durch ein mit Wasser gefülltes Glas, um das Licht zu zerstreuen und seine Proben zu beleuchten. Die Bilder blieben jedoch verschwommen.
Es fiel einem niederländischen Wissenschaftler, Anton van Leeuwenhoek, zu, weitere Verbesserungen vorzunehmen. Van Leeuwenhoek wird manchmal im Volksmund die Erfindung des Mikroskops zugeschrieben. Er war nicht der Erfinder, aber er war ein großer Bewunderer der Mikrographie, und seine Instrumente waren die besten seiner Zeit in Bezug auf die Vergrößerung: Er erreichte Vergrößerungskraft bis zu 270-mal größer als die tatsächliche Größe der Probe mit einer einzigen Linse. Mit seinen Mikroskopen beschrieb er Bakterien, die aus Zahnkratzern gewonnen wurden, und untersuchte Protozoen, die im Teichwasser gefunden wurden.
Zu Beginn des 18. Jahrhunderts hatten britische Instrumentendesigner verbesserte Versionen des von Edmund erfundenen Stativmikroskops eingeführt Culpeper. Weitere Verbesserungen waren fortschrittliche Fokusmechanismen, obwohl das Objektivdesign rau blieb und die meisten Instrumente weiterhin von unscharfen Bildern und optischen Aberrationen geplagt wurden. In der ersten Hälfte des 19. Jahrhunderts wurden dank fortschrittlicher Glasformulierungen und der Entwicklung achromatischer Objektivlinsen dramatische Verbesserungen in der Optik erzielt.Letzteres hatte die sphärische Aberration in der Linse signifikant verringert und sie frei von Farbverzerrungen gemacht.
Das 20. Jahrhundert brachte die Einführung von Instrumenten mit sich, die es dem Bild ermöglichten, im Fokus zu bleiben, wenn der Mikroskopiker die Vergrößerung änderte. Dank einer erheblich verbesserten Auflösung, kontrastverstärkenden Techniken, Fluoreszenzmarkierung, digitaler Bildgebung und unzähligen anderen Innovationen hat die Mikroskopie so unterschiedliche Bereiche wie Chemie, Physik, Materialwissenschaften, Mikroelektronik und Biologie revolutioniert.
Heute Es ist möglich, Echtzeit-Fluoreszenzmikroskopie an lebenden Zellen in ihrer natürlichen Umgebung durchzuführen, während Intel und Mattel 1999 gemeinsam das Intel Play QX3-Computermikroskop für 100 US-Dollar (seitdem eingestellt) herstellten, um das Instrument auf den Verbrauchermarkt zu bringen. Und im Geiste der frühen Pioniere der mikroskopischen Forschung haben Wissenschaftler der Florida State University den Kreis geschlossen und ihre fortschrittlichen Instrumente auf alltägliche Gegenstände wie all-amerikanische Grundnahrungsmittel, Burger und Pommes Frites gerichtet, wobei dünne Abschnitte des Weizenkerns detailliert beschrieben werden. Zwiebelgewebe, Stärkekörnchen in Kartoffelgewebe und kristallisierte Käseproteine.