Obiektyw Crafters Circa 1590: Wynalezienie mikroskopu
Każda ważna dziedzina nauki odniosła korzyści z użycia jakiejś formy mikroskopu, wynalazku z końca XVI wieku i skromnego holenderskiego producenta okularów o imieniu Zacharias Janssen. Chociaż mikroskop Janssen był niezwykle szorstki pod względem jakości obrazu i powiększenia w porównaniu z nowoczesnymi wersjami, to jednak był to przełomowy postęp w naukowym oprzyrządowaniu.
Janssen był synem twórcy okularów o imieniu Hans Janssen z Middleburg w Holandii i Podczas gdy Zachariasowi przypisuje się wynalezienie mikroskopu złożonego, większość historyków przypuszcza, że jego ojciec musiał odegrać istotną rolę, ponieważ Zacharias był jeszcze nastolatkiem w latach dziewięćdziesiątych XV wieku. W tym czasie okulary zaczęły być szeroko stosowane wśród ludności, skupiając się na optyce i soczewkach. W rzeczywistości niektórzy historycy przypisują Janssenowi i koledze holenderskiemu producentowi okularów Hansowi Lippersheyowi jednoczesny, choć niezależny, wynalazek mikroskopu.
Zacharias Janssen
Historycy mogą datować wynalazek na wczesne lata 90-te XVI wieku dzięki holenderskiemu dyplomacie Williamowi Boreelowi, wieloletniemu przyjacielowi rodziny Janssenów, który napisał list do francuski król w latach pięćdziesiątych XVII wieku szczegółowo opisujący pochodzenie mikroskopu. Opisał urządzenie, które wznosiło się pionowo z mosiężnego statywu o długości prawie dwóch i pół stopy. Główna tuba miała cal lub dwa średnicę i zawierała hebanowy dysk u podstawy, z wklęsłą soczewką na jednym końcu i wypukłą soczewką na drugim; kombinacja soczewek umożliwiła instrumentowi zginanie światła i powiększanie obrazów od trzech do dziewięciu razy większych od oryginalnego okazu.
Żadne wczesne modele mikroskopów Janssen nie przetrwały, ale muzeum Middleburg ma mikroskop datowany na 1595, noszący nazwisko Janssen. Konstrukcja jest nieco inna, składa się z trzech rurek, z których dwie to rurki ciągnione, które można wsuwać do trzeciej, która działa jak zewnętrzna obudowa. Mikroskop jest trzymany w ręku i może być ogniskowany poprzez wsuwanie lub wyjmowanie rurki spustowej podczas obserwacji próbki i jest w stanie powiększyć obrazy nawet dziesięciokrotnie w stosunku do pierwotnego rozmiaru po maksymalnym powiększeniu.
Tak genialny jak wynalezieniem Janssena minęło ponad pół wieku, zanim instrument znalazł szerokie zastosowanie wśród naukowców. Henry Power, naukowiec z Yorkshire, jako pierwszy opublikował obserwacje wykonane za pomocą mikroskopu, aw 1661 roku Marcello Malphigi użył mikroskopu, aby dostarczyć przekonujących dowodów na poparcie teorii Harveya o krążeniu krwi, kiedy odkrył naczynia włosowate w płucach żaby .
Robert Hooke, autor Micrographii, był jednym z pierwszych, którzy dokonali znaczących ulepszeń w podstawowym projekcie, chociaż polegał na londyńskim producencie instrumentów Christopherze Cockie, aby zbudować instrumenty. Mikroskop Hooke’a miał wspólne cechy z wczesnymi teleskopami : muszla oczna utrzymująca prawidłową odległość między okiem a okularem, oddzielne tubusy do ustawiania ostrości oraz przegub kulowy do pochylania ciała. W przypadku optyki Hooke użył dwuwypukłej soczewki obiektywu umieszczonej w pysku, połączonej z soczewką okularu i tubusem lub soczewką polową. Niestety, połączenie to spowodowało, że soczewki cierpiały na znaczną aberrację chromatyczną i sferyczną, dając bardzo słabe obrazy. Próbował skorygować aberracje, umieszczając małą diafragmę w ścieżce optycznej, aby zredukować peryferyjne promienie świetlne i wyostrzyć obraz, ale skutkowało to tylko bardzo ciemnymi próbkami. Więc przepuścił światło wytworzone z lampy oliwnej przez szklankę wypełnioną wodą, aby rozproszyć światło i oświetlić jego próbki. Ale obrazy pozostały zamazane.
Do holenderskiego naukowca Antona van Leeuwenhoeka należało wprowadzenie dalszych ulepszeń. Van Leeuwenhoek jest czasami uznawany za twórcę mikroskopu. Nie był wynalazcą, ale był wielkim wielbicielem Mikrografii, a jego instrumenty były najlepsze w jego epoce pod względem powiększenia: osiągnął powiększenie aż do 270 razy większy niż rzeczywisty rozmiar próbki przy zastosowaniu jednej soczewki. Używał swoich mikroskopów do opisywania bakterii zebranych ze skrawków zębów oraz do badania pierwotniaków znalezionych w wodzie w stawie.
Na początku XVIII wieku brytyjscy projektanci instrumentów wprowadzili ulepszone wersje mikroskopu statywowego wynalezionego przez Edmunda Culpeper. Inne ulepszenia obejmowały zaawansowane mechanizmy ogniskowania, chociaż konstrukcja obiektywu pozostała szorstka, a większość instrumentów nadal borykała się z rozmytymi obrazami i aberracjami optycznymi. W pierwszej połowie XIX wieku dokonano radykalnych ulepszeń w optyce dzięki zaawansowanym formułom szkła i rozwojowi achromatycznych soczewek obiektywowych.Ta ostatnia znacznie zmniejszyła aberrację sferyczną w soczewce, dzięki czemu była wolna od zniekształceń kolorów.
XX wiek przyniósł wprowadzenie instrumentów umożliwiających utrzymanie ostrości obrazu, gdy mikroskopista zmienił powiększenie. Dzięki znacznie poprawionej rozdzielczości, technikom zwiększania kontrastu, znakowaniu fluorescencyjnemu, obrazowaniu cyfrowemu i niezliczonym innym innowacjom mikroskopia zrewolucjonizowała tak różnorodne dziedziny, jak chemia, fizyka, materiałoznawstwo, mikroelektronika i biologia.
Dzisiaj, możliwe jest wykonanie mikroskopii fluorescencyjnej w czasie rzeczywistym żywych komórek w ich naturalnym środowisku, podczas gdy w 1999 roku Intel i Mattel współpracowali przy produkcji mikroskopu komputerowego Intel Play QX3 o wartości 100 USD (od wycofania), wprowadzając instrument na rynek konsumencki. W duchu pierwszych pionierów badań mikroskopowych naukowcy z Uniwersytetu Stanowego Florydy zatoczyli pełne koło, obracając swoje zaawansowane instrumenty na typowych przedmiotach codziennego użytku, takich jak te amerykańskie zszywki, hamburgery i frytki, wyszczególniając cienkie kawałki ziarna pszenicy, tkankę cebuli, ziarna skrobi w tkance ziemniaka i skrystalizowane białka sera.