Микроскоп — оптический прибор, основанный на преломлении световых лучей и служащий для получения сильно увеличенных изображений небольших, не различаемых невооруженным глазом предметов.
Микроскопы различают простые и сложные. Простыми микроскопами называют обычные лупы или увеличительные стекла с одной или несколькими линзами. Сложные микроскопы состоят из двух независимых оптических частей: объектива — собирающей линзы, дающей увеличенное и обращенное изображение предмета, помещенного между простым и двойным фокусным расстоянием, и окуляра — простой или сложной лупы, дающей мнимое увеличенное изображение того изображения предмета, которое составлено объективом.
История микроскопов
Первые сложные микроскопы были построены нидерландскими мастерами (которые занимались изготовлением стекол для очков) около 1590 года. Они состояли из объектива и вогнутого окуляра. В 1646 году Фонтана заменил вогнутый окуляр двояковыпуклой линзой, то есть, создал первый сложный микроскоп того же типа, каким пользуются теперь. В 1665 году Левенгук с целью увеличить поле зрения микроскопа прибавил к окуляру вторую собирательную линзу, то есть устроил вместо простого окуляра-линзы окуляр Гюйгенса, изобретенный последним еще в 1659 году и примененный к телескопу.
Дальнейшего усовершенствования микроскопа старались достигнуть уменьшением фокусного расстояния объективов. Для этого соединяли в один объект даже несколько линз (Дивини, 1668 год). Над устранением недостатков микроскопов долгое время работал Исаак Ньютоном (1672 год), Смит, Брюстер и позже Амичи. Открытие принципа ахроматического соединения стекол вернуло конструкторов к идее диоптрического микроскопа. Эйлер теоретически рассчитал ахроматический объектив микроскопа. Построен и усовершенствован он был Мартином (в 1759 году), ван Дейлем (в 1807 году), Фраунгофером (в 1811 году) и Амичи (в 1816 году). Особые заслуги в этом отношении принадлежат французскому оптику Шевалье (1824), который, по расчетам Селлига, начал впервые строить сложные объективы из нескольких соединенных вместе отдельных линз. Дальнейшие усовершенствования внесли Листер (1830) и Амичи. Последний, справедливо называемый одним из отцов современного микроскопа. Коррекционные объективы предложены были А. Россом в Лондоне (1839) и усовершенствованы Венгамом (1857).
В конце 70-х годов 19 века началась новая эра в конструкции микроскопов, благодаря теоретическим работам профессора Аббе (в Йене) и неустанным стремлениям к усовершенствованию микроскопа, изготовляемых под руководством Аббе в оптической мастерской Цейса в Йене. Можно сказать, что современный микроскоп и его теория созданы Аббе и Цейсом. Ныне созданные ими типы и конструктивные принципы приняты и копируются всеми первоклассными оптическими мастерскими.
Устройство микроскопа
Наиболее существенная часть микроскопа — его объектив. Первые объективы микроскопа состояли из одной — раньше не ахроматической, затем ахроматической линзы. Позже объективы начали составлять из нескольких расположенных друг над другом отдельных линз. Это представляло то преимущество, что: несмотря на общее короткое фокусное расстояние объектива, отдельные чечевицы его могли иметь не слишком малый радиус кривизны. Соответственной комбинацией стекол легче избавиться в достаточной степени от аберрации. Свинчивая с такого сложного объектива отдельные линзы, мы получаем ряд новых, более слабых по увеличению объективов. Последнее, однако, с успехом возможно лишь со сложными объективами, в которых каждая линза в отдельности избавлена от аберрации. Этого достигнуть, однако, чрезвычайно трудно, и посему ныне при сильных увеличениях для каждого увеличения изготовляют отдельный сложный объектив, который никогда не развинчивается и успешно действовать может лишь как целое.
Окулярами у микроскопов служат почти исключительно окуляры Гюйгенса (Кампани), реже окуляры Рамсдена. Последние применяются главным образом тогда, когда необходимо получить действительное изображение от объектива ниже окуляра, например при измерениях изображения с помощью окулярных микрометров. Некоторые оптики (особенно Цейс) начали изготавливать окуляры микроскопов отличные от обыкновенных. В этих новых типах как объектив, так и соответствующий ему окуляр в отдельности не исправляются относительно аберраций, но их располагают так, чтобы аберрации их компенсировали друг друга и они вместе давали лишенную аберрационных ошибок систему. Такие окуляры называются компенсационными.
Существует целый ряд приспособлений, располагаемых внутри окуляров и служащих для специальных наблюдений. Таковы гониометрические окуляры, дающие возможность измерять углы кристаллов, видимых в микроскоп; микрометрические окуляры (Рамсдена), в фокусе которых расположена тонкая стеклянная пластинка с мелкими делениями (1/100 мм) и служащие для измерения величины микроскопических объектов; поляризационные окуляры, дозволяющие наблюдать в поляризованном свете; спектральные окуляры, дающие возможность наблюдать спектры поглощения предметов, исследуемых под микроскопом. В Англии пользуются также часто стереоскопическими окулярами, в которых с помощью призм пучок лучей, идущих от объектива, разделяется на две части и направляется в два отдельных окуляра, приспособленные к бинокулярному рельефному зрению. Иногда раздваивающую пучок призму помещают у самого объектива.
Для более сильной концентрации света, между зеркалом и предметом располагают еще особые конденсаторы. Наиболее совершенные из них, конденсаторы Аббе, представляют, в сущности, не что иное, как перевернутый большой объектив. Для освещения непрозрачных предметов, наблюдаемых в отраженном свете, пользуются особыми линзами, концентрирующими на них свет сверху, сбоку. Для сужения пучка света, падающего от зеркала на предмет или конденсатор, пользуются диафрагмами различного диаметра, вставляемыми в трубку конденсатора.
Все части микроскопа собираются на одном штативе. На крепкой подковообразной ножке со стойкой закреплена ось, вокруг которой вращается собственно микроскоп. Последний может принимать все положения от горизонтального до вертикального, а закрепляется в своем положении посредством поворота рукоятки. К верхней стойке прикреплена трубка, в которую с одной стороны (сверху) вдвигаются окуляры, а с другой снизу ввинчиваются объективы. Для быстрой замены одного объектива другим устроен объективный револьвер, в который ввинчиваются два объектива. Повернув его вокруг оси на 180°, заменяем один объектив на другой. Объективы удерживаются на месте с помощью защелки. Такие объективные револьверы устраиваются и на три, и даже четыре объектива.
Приближение и удаление трубы (тубуса) микроскопа к объекту производится сначала грубо, с помощью шестерни и зубчатки, а затем уже точно, с помощью микрометрического винта с деленной головкой, помещающегося внутри трубки. Указатель позволяет отсчитывать части одного оборота винта. Под объективным револьвером лежит столик микроскопа, пластинка с отверстием в центре, служащая для закрепления на ней стеклышка с исследуемым объектом. Столики современных микроскопов снабжены обыкновенно всеми необходимыми приспособлениями для удобного всестороннего перемещения объекта