Objektiv Crafters Circa 1590: Oppfinnelse av mikroskopet
Hvert større vitenskapsfelt har hatt nytte av bruken av en eller annen form for mikroskop, en oppfinnelse som dateres tilbake til slutten av 1500-tallet og en beskjeden nederlandsk briller kalt Zacharias Janssen. Mens det var ekstremt grovt i bildekvalitet og forstørrelse sammenlignet med moderne versjoner, var Janssen-mikroskopet likevel et banebrytende fremskritt innen vitenskapelig instrumentering.
Janssen var sønn av en brilleprodusent ved navn Hans Janssen, i Middleburg, Holland, og mens Zacharias er kreditert for å ha oppfunnet det sammensatte mikroskopet, antar de fleste historikere at faren hans må ha spilt en viktig rolle, siden Zacharias fortsatt var i tenårene på 1590-tallet. På den tiden begynte briller å bli brukt mye blant befolkningen, og fokuserte mye på optikk og linser. Faktisk krediterer noen historikere både Janssens og en annen nederlandsk brillerprodusent, Hans Lippershey, for samtidig, men uavhengig, oppfinnelse av mikroskopet.
Zacharias Janssen
Historikere kan datere oppfinnelsen til begynnelsen av 1590-tallet takket være den nederlandske diplomaten William Boreel, en mangeårig familievenn av Janssens som skrev et brev til den franske kongen på 1650-tallet og detaljert mikroskopets opprinnelse. Han beskrev et apparat som steg vertikalt fra et messingstativ nesten to og en halv meter langt. Hovedrøret var en tomme eller to i diameter og inneholdt en ibenholt disk ved foten, med en konkav linse i den ene enden og en konveks linse i den andre; kombinasjonen av linser gjorde at instrumentet kunne bøye lys og forstørre bilder mellom tre og ni ganger størrelsen på det originale eksemplaret.
Ingen tidlige modeller av Janssen-mikroskop har overlevd, men et Middleburg-museum har et mikroskop datert fra 1595, bærer Janssen-navnet. Designet er noe annerledes, bestående av tre rør, hvorav to er trekkerør som kan gli inn i det tredje, som fungerer som et ytre foringsrør. Mikroskopet er håndholdt og kan fokuseres ved å skyve trekkerøret inn eller ut mens du observerer prøven, og er i stand til å forstørre bilder opptil ti ganger sin opprinnelige størrelse når de utvides til det maksimale.
Så genial som Janssen-oppfinnelsen var, ville det gå mer enn et halvt århundre før instrumentet fant utbredt bruk blant forskere. Yorkshire-forskeren Henry Power var den første til å publisere observasjoner gjort med et mikroskop, og i 1661 brukte Marcello Malphigi et mikroskop for å fremvise bevis for støtte til Harveys teori om blodsirkulasjonen da han oppdaget kapillarkarene i lungene til en frosk .
Micrographia-forfatteren Robert Hooke var blant de første som gjorde betydelige forbedringer i den grunnleggende designen, selv om han stolte på at London-instrumentprodusenten Christopher Cock faktisk bygde instrumentene. Hookes mikroskop delte fellestrekk med tidlige teleskoper. : et øyekopp for å opprettholde riktig avstand mellom øyet og okularet, separate trekkrør for fokusering, og en kuleledd for helling av kroppen. For optikken brukte Hooke en bi-konveks objektivlinse plassert i trynen, kombinert med et okularobjektiv og et rør eller feltobjektiv. Dessverre førte kombinasjonen til at linsene led av betydelig kromatisk og sfærisk aberrasjon, noe som ga svært dårlige bilder. Han forsøkte å korrigere avvikene ved å plassere en liten membran i den optiske banen for å redusere perifere lysstråler og skjerpe bildet, men dette resulterte bare i veldig mørke prøver. Så han passerte lys generert fra en oljelampe gjennom et glass fylt med vann for å diffundere lyset og belyse prøvene hans. Men bildene forble uskarpe.
Det falt på en nederlandsk forsker, Anton van Leeuwenhoek, å gjøre ytterligere forbedringer. Van Leeuwenhoek er noen ganger populært kreditert med mikroskopets oppfinnelse. Han var ikke oppfinneren, men han var en stor beundrer av Micrographia, og instrumentene hans var de beste i hans tid når det gjaldt forstørrelse: han oppnådde forstørrende kraft opp til 270 ganger større enn den faktiske størrelsen på prøven, ved hjelp av en enkelt linse. Han brukte mikroskopene sine for å beskrive bakterier høstet fra tannskraping, og for å studere protozoer som ble funnet i damvann.
Ved begynnelsen av 1700-tallet hadde britiske instrumentdesignere introdusert forbedrede versjoner av stativmikroskopet oppfunnet av Edmund. Culpeper. Andre forbedringer inkluderte avanserte fokusmekanismer, selv om linsedesign forble grovt og de fleste instrumenter ble fortsatt plaget av uskarpe bilder og optiske avvik. I første halvdel av 1800-tallet ble det gjort dramatiske forbedringer innen optikk, takket være avanserte glassformuleringer og utviklingen av akromatiske objektivlinser.Sistnevnte hadde betydelig redusert sfærisk aberrasjon i linsen, noe som gjorde den fri for fargeforvrengninger.
Det 20. århundre innførte instrumenter som gjorde at bildet kunne forbli i fokus når mikroskopisten endret forstørrelse. Takket være kraftig forbedret oppløsning, kontrastforbedrende teknikker, fluorescerende merking, digital bildebehandling og utallige andre innovasjoner, har mikroskopi revolusjonert så forskjellige felt som kjemi, fysikk, materialvitenskap, mikroelektronikk og biologi.
I dag, det er mulig å utføre sanntidsfluorescensmikroskopi av levende celler i deres naturlige miljø, mens Intel og Mattel i 1999 samarbeidet om å produsere $ 100 Intel Play QX3 Computer Microscope (siden avviklet), og bringe instrumentet inn på forbrukermarkedet. Og i ånden til de første pionerene innen mikroskopisk forskning, har forskere ved Florida State University brakt feltet i full sirkel, og vendt sine avanserte instrumenter mot vanlige hverdagslige gjenstander som den all-amerikanske stiften, burgere og pommes frites, med detaljer om tynne deler av hvetekjerne løkvev, stivelsesgranulat i potetvev og krystalliserte osteproteiner.