自從人類學會了思考,就渴望看到更多肉眼看不到的事物,直到人類發明了顯微鏡。
公元前3500年,美索不達米亞平原,沿海地區的人們在加工金屬時無意中造出了玻璃。
早在2000多年以前,就有人知道用玻璃來彎折光線。
約公元前五世紀,埃及的象形文字中記錄了“一片玻璃透鏡”。
公元前2世紀,克勞狄烏斯·托勒密利用圓盤、尺子和水做了折射實驗。托勒密大緻假定了光的入射角和折射角之間,有一直接的比例關系,但卻沒有由此得出精确的折射定律。
克勞狄烏斯·托勒密(約100年-170年)是一數學家、天文學家、地理學家和占星家。托勒密是羅馬公民,生活在埃及,用希臘語寫作。著有《天文學大成》、《地理學指南》八卷和《光學》五卷等。
約公元前1世紀,羅馬皇帝尼祿導師塞内卡寫道“無論多小或模糊的文字,透過球體或注滿水的玻璃壺就會放大”。亦有一說尼祿皇帝曾以一個祖母綠寶石當做凸透鏡來觀賞鬥士比賽。
塞内卡石像。背面是蘇格拉底
公元1世紀,羅馬人發明了玻璃制造工藝,他們透過玻璃觀察各種物體以及做各種實驗。他們發現,如果你把某些“鏡片“放在物體上,物體會看起來變大了。這些鏡片實際上就是放大鏡了。透鏡這個詞是從拉丁語”Lentil“演化過來的,因為它們的形狀非常類似于扁豆。
奢華的羅馬玻璃器皿。約公元前一世紀。瓦爾特斯美術館,巴爾的摩
公元4世紀,羅馬人開始用玻璃制造門窗、玻璃等。同一時期,我國出現了利用水晶打磨透鏡的技術。
到公元13世紀,鏡片開始被廣泛使用,眼鏡商通過打磨玻璃來制造鏡片。
早期的“顯微鏡”其實還隻是放大鏡,倍率大概在6倍到10倍。這個倍率拿來觀察跳蚤之類的小昆蟲效果已經相當好了,因此早期的放大鏡甚至得了個有趣的名字:跳蚤鏡。
14-15世紀威尼斯成為歐洲玻璃制造中心,玻璃工匠制造出了無色透明的玻璃。
到15世紀末和16世紀初,凹面鏡、凸面鏡、眼鏡、透鏡等以玻璃制造的光學元件也相繼出現,顯微鏡已經呼之欲出了。
公元1590年,荷蘭眼鏡工匠詹森父子開始嘗試把多個鏡片放到圓形管裡,靠近管子底部的物體得到了放大,而且要比任何單放大鏡片的放大倍率要高很多。同時期李普希也獨立發明了顯微鏡。詹森父子的顯微鏡沒有被流傳下來,不過荷蘭皇室仿造了一台,這台顯微鏡的放大倍率範圍為3到9倍。詹森父子雖然發明了顯微鏡,卻并沒有發現顯微鏡的真正價值。
詹森父子的顯微鏡
世界上第一台真正意義上的顯微鏡,是由荷蘭人安東尼·範·列文虎克制作的,因為從列文虎克開始顯微鏡才真正地用于科學研究試驗。
安東尼·範·列文虎克
列文虎克其一生磨制了550個透鏡,制造了247架顯微鏡,其中有9架流傳至今。其中現存于荷蘭尤特萊克特大學博物館一架顯微鏡,放大率達到270倍,分辨率為1.4um。直到19世紀初,都沒有顯微鏡能夠達到這個水平。
通過顯微鏡,列文虎克首次發現了微生物,最早記錄肌纖維、紅細胞和精子等,可以說是微生物學的開拓者。
顯微鏡下的肌纖維
顯微鏡下的精子
在顯微鏡早期,由于玻璃的質量較低,鏡片的形狀也有很多瑕疵,所以人們用顯微鏡看到的物體形狀比較歪曲。直到19世紀中期,顯微鏡技術得到跳躍性的提升,逐漸有了現代顯微鏡的特性。
在今天,我們可以輕而易舉的制造光學顯微鏡,為每一個人創造了探索神秘的微觀世界的機會,比如說下面這台入門級的顯微鏡,放大倍數100、400、1200,還有标本贈送,到手就能看。
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