0.3显微镜发展史(选学)

——显微镜发展史科技进步见证时代变迁显微镜的发展史无式镜用透明圆石头在炎炎烈日下长时间凝视地上一些烂草棍，结果草棍呼的一下烧着了！公元1世纪初，在罗马哲学家的笔记中，它们被称为“放大器”或“点火石”；直到13世纪，这些石头终于从脚下一路登鼻子上脸，被赐名透镜。随后，“点火石”又被人们粘进一根细长筒里。人们就像看万花筒一样，举着这个小筒偷看跳蚤打架，所以这只筒名叫“跳蚤镜”。它就像眼镜的衍生物，然而已从人脸向前迈出一大步，是未来单式显微镜的雏形。谓之“单式”，因为它不同于你生物课上用过的显微镜，没有目镜、物镜之分，放大多少只由一颗“点火石”决定。显微镜的发展史列文虎克镜作为一个篮子手工业者的儿子，列文虎克从父亲那里遗传了心灵手巧的基因。只有他才能做出直径为2-4毫米、放大率100-300倍的镜片，能分辨出一丁点桔子皮上1µm大的细节。列文虎克一生一共做了500多架单式镜直到250年后（上世纪五十年代）真正的“列文虎克镜片”才通过美国人之手再次人间显现。显微镜的发展史伽利略显微镜早在列文虎克诞生之前40年，荷兰眼镜制造商已发明出用两片镜片排成一列，逐次放大物体的方法，因为用到多个透镜，所以叫“复式”。为了与望远镜那“看得更远”的梦想对仗，人们将伽利略的“复式镜”起名为“看得更小”——直到今天，“看得更远”和“看得更小”仍在向两个极端推广人类视野。显微镜的发展史那时的显微镜情趣十足，有金色、银色和实木的镜身，最豪华的有小银人雕像，好像一个八音盒；下边常常自带杂物抽屉，可以装一些小手饰和小零件，有的甚至可以把自身都装进去。显微镜的发展史后来水族馆一族想到把镜片安在水盆里看水下生物；机械能手开发出齿轮调焦；摄影爱好者给小巧的显微镜安上硕大如手风琴风箱一般的相机——大家各设所需。目镜多数仍是“单目”，这种传统被保留至今——在我大学生物课上一项必需的技能就是一只眼观察镜筒，另一只眼盯住桌上的纸，看着铅笔把镜筒中的花花世界画出来显微镜的发展史而放大倍数也已达到了理论的极限，因为不论镜片弧度多么精准无误，透镜组合多么完美，显微镜分辨率最多也只能达到光波长的一半——自然光的平均波长为0.55µm，所以分辨率能达到0.275µm，最好的光学显微镜能把物体放大2000倍，这是细菌的量级。要想继续看小下去，必需质的飞跃。显微镜的发展史质的飞跃发生在1924年。32岁的德布罗意证明电子也和光子一样具有波动性，令人惊喜的是其波长本身就比光子短。上述研究使德布罗意马上博士毕业，5年后，为他赢得了诺贝尔物理学奖，自此开创博士论文获得诺奖的先河；而它对本篇文章最有意义的贡献是：它提供了理论依据，说明电子为何能像光子一样做显微镜的“光源”；利用德布罗意公式可以算出，电子的速度能被电场加到特别大，以至波长缩到光子的1/100000。如果用电子做“光源”，那么显微镜分辨率则可以本质性地提高，就可以看到更加细微的物体了.显微镜的发展史电子显微镜1931年，一束轻盈的电子在一条一米多高的巨型金属柱中加速（图为一台1933年制作的电镜），继而被汇聚在一些小网格样品上，将小格放大了14.4倍。这台试验品就被定义为“世上第一台电子显微镜”（电镜），尽管放大本领和一把手持放大镜差不多，但它却标志人类首次以电代光“照”出了物体的影像。执行这项工程的德国科学家卢斯卡也因此在55年后被颁予诺贝尔奖。电镜诞生后，电子被不断提速，其波长越来越短，能照出的细节也越来越精致——10年之内，电镜的理论分辨率已达10纳米，是细胞膜的厚度。显微镜的发展史1945年的这张划时代照片标志人类从此获得进入细胞的门票，而将之记录下来的电镜元老来自美国RCA。今日，一般电镜分辨率已达1纳米，能将物体放大200万倍，细胞、细胞里的膜、膜上的分子世界豁然开朗；如果再让电子疯狂加速，加上软件的帮忙，不到1埃（=0.1纳米）的原子也能分辨清楚；全世界一共分布了10000台电子显微镜，想想在它发明之初人们做出的预测——“只要10台便已足够”——不禁慨叹在科学领域，做预言真需要有夸海口的胆识。显微镜的发展史下图左所示为普通光学显微镜下的精子；右边是荧光照片，在这张照片中，蓝色是他们的头，显示里边塞满了遗传的全部家当——DNA；红色是不停扭动的长尾巴，因为这个颜色染出了尾巴中为精子提供长跑比赛巨大能量的结构——“线粒体”（下文图中会看到线粒体如何塞满了精子尾巴）。显微镜的发展史把切好的精子切片放到电镜里，用电子轰炸、成像，一张如铅笔素描一般的精子电镜照片就炼成了。这张照片所显示的是长长的精子的尾巴，相当于上图荧光照片中红色的部分，那一个个整齐排列的圆球便是前边提到的能量工厂“线粒体”了。精子“头脑简单，四肢发达”（指头部内容物精简，尾巴力量无穷），头部没什么东西好看，就不给大家展示了。显微镜的发展史但是电镜操作复杂；更重要的是此项技术不能看活的细胞，这作为它致命的弱点，自六十年前“细胞学之父”首次描述细胞之时就承受起种种指摘，人们有理由怀疑，不管具有多少美学意义，电镜制样所必须的“致死”步骤或许改变了真实的细胞世界。现在，有些从前只能靠电镜来完成的工作已经能被其它手段取代；而电镜自己所配备的软件也使上边所描述的精密制样过程和那些精致的图片结果一再简化。有人说：电镜学家是世界上最相信“眼见为实”的人；还有人说，电镜是一门“正在死去的艺术”。显微镜的发展史扫描显微镜精子还有另一种死法——它们可以被镀上金，变成一颗金精子，再拿到扫描电镜下边照相。右图一团乱麻就是扫描电镜下的精子。显微镜的发展史这里只给大家看一只新鲜镀金、即将举行电子轰炸仪式的蜜蜂。与它并列的是精子的轰炸成品--扫描电镜图不同于电镜，扫描电镜扫描物体表面，所以得到的图像是立体的；它的放大率本领也极其多能，从25倍直到250000倍都可灵活掌握。显微镜的发展史扫描电镜也可以在冰冻的条件下操作，于是我们有幸能够一睹雪花的表面细节。不知清水的冬天有没有飘雪呢？显微镜的发展史在二位IBM工程师拿到诺贝尔奖不多年后，他们的同事不仅远观，而且亵玩，用类似仪器将35颗氙原子拼成IBM三个字。又过几年，居然又进行了更加明目张胆的艺术创作，用一粒粒铁原子写下横平竖直的原子，并这样注脚：这两个汉字的意义是--原初的孩子（originalchild）。显微镜的发展史正如光学显微镜的发明定义了微生物学，电子显微镜的出现开始了细胞学；时至今日，扫描隧道显微镜这个当年的幼儿已长成巨人，并撑起了一片硕大的天空--那就是纳米技术。你能猜出图中的泡泡花是什么吗？低头看看你手上璀璨的钻戒，这幅图就是钻石的心灵了（金刚石内部层理）。显微镜的发展史——各式显微镜老式显微镜显微镜的发展史——各式显微镜单目直筒显微镜双目铰链式筒显微镜显微镜的发展史——各式显微镜摄像倒置荧光显微镜手持式数码显微镜显微镜的发展史——各式显微镜扫描隧道显微镜扫描探针显微镜显微镜的发展史——各式显微镜激光共聚焦显微镜（陕西师范大学）电子透射显微镜显微镜下的世界显微镜下的世界显微镜下的世界显微镜下的世界显微镜下的世界显微镜下的世界显微镜下的世界显微镜下的世界显微镜下的世界显微镜下的世界显微镜下的世界显微镜的发展史每个新学科,每种新仪器的发展史都包涵着几代人的心血和生命.我们虽然不要求面对每一台显微镜都能想到列文虎克或者胡克,但至少它除了是一种工具,更是一件艺术品,是近一个世纪人类智慧的高度浓缩和完美体现.这样的话,也许才能更尊敬它,更爱护它的吧！