Ett mikroskop är något som använder en lins eller linser för att få små föremål att se större ut och visa mer detaljer. Detta innebär att ett förstoringsglas kan räknas som ett mikroskop. Det betyder också att det är enkelt att göra ett eget mikroskop.
Mikroskop
Mikroskop använder en lins eller linser för att förstora objekt.
Det finns några mycket komplexa mikroskop men de flesta är bara sätt att se objekt mer detaljerat med linser.
Många tekniska innovationer har lagts till i mikroskop över tiden (mestadels för att göra dem enklare att använda och förbättra kvaliteten på de bilder som ses). Dessa förändringar kan göra att mikroskop verkar mer komplicerade, men de förändrar inte mikroskoplinsens grundläggande vetenskap.
De första mikroskopen
Mycket tidiga mikroskop var extremt enkla men var fortfarande anmärkningsvärt bra för att förstora små föremål. Exempelvis var mikroskop tillverkade av holländaren Antonie van Leeuwenhoek på 1600-talet bara en liten glaskula (som fungerade som en lins) i en metallram. Med hjälp av denna enkla apparat upptäckte van Leeuwenhoek världen av vad han kallade ”animalcules” (mikroorganismer) – små encelliga varelser som är alldeles för små för att ses med blotta ögat.
Hur linser förstorar
När du tittar genom ett enkelt ljusmikroskop eller ett förstoringsglas tittar du genom en bikonvex lins (en som är böjd som baksidan av en sked på båda sidor) av glas. Objektet som visas är på den bortre sidan av linsen. Ljus från objektet passerar genom linsen och böjs (bryts) mot ditt öga, så det verkar som om det kommer från ett mycket större föremål.
I enkel förstoring passerar ljus från ett objekt genom en bikonvex lins och böjs (bryts) mot ditt öga. Det gör att det verkar ha kommit från ett mycket större objekt.
I praktiken innehåller moderna mikroskop en serie linser snarare än bara en. De har en objektivlins (som sitter nära objektet) och en okularlins (som sitter närmare ögat). Båda dessa bidrar till förstoring av objektet.
Okularlinsen förstorar vanligtvis 10x och en typisk objektivlins förstorar 40x. (Mikroskop levereras vanligtvis med en uppsättning objektivlinser som kan bytas ut för att variera förstoringen.) Du kan beräkna den totala förstoringseffekten för mikroskopet genom att multiplicera förstoringseffekten för objektivlinsen och okularet (så 10 x 40 = total förstoring av 400x).
Att inkludera fler linser förändrar inte grundprincipen för hur ett mikroskop förstorar men det möjliggör högre förstoringar och ger en bättre bildkvalitet.
Objektiv och bildkvalitet
Mikroskoplinser skiljer sig mycket åt i kvalitet och det kan påverka hur tydligt du kan se en bild. Kvaliteten på det använda glaset och linsens form påverkar båda dess övergripande kvalitet. Feljustering av linser i mikroskopet kan också begränsa upplösningen. I praktiken betyder det att elever som använder klassrumsmikroskop kanske inte kan se prover som ligger nära de teoretiska gränserna för ett ljusmikroskop.
Linser i elektronmikroskop
Elektronmikroskop använder en elektronstråle istället för synligt ljus för att belysa objektet som ses. Elektroner kan dock inte passera genom glas, så linserna som används i ljusmikroskop kan inte användas för att böja elektronstrålen.
För att komma runt denna fråga designade forskare en alternativ lins – en trådspole som omger elektronstrålen. När el går genom ledningen genererar den ett magnetfält i spolen. Eftersom elektroner laddas böjs mikroskopets elektronstråle som svar på magnetfältet när det passerar genom spolen. På detta sätt fungerar spolarna som linser – de böjer elektronstrålen, precis som glaslinser böjer ljus i ett optiskt mikroskop.
Elektronmikroskop
Vissa moderna instrument som inte innehåller linser kallas fortfarande mikroskop eftersom de förstorar objekt. Till exempel mäter skanningstunnelmikroskopet och atomkraftsmikroskopet formen på en yta genom att mäta avståndet mellan mikroskopets sond och ytan. Dessa mikroskop genererar bilder med mycket hög upplösning. Du kan lära dig mer om dem i artikeln Nanovetenskap som introducerar vårt breda utbud av nanovetenskapliga resurser.
Okularet fungerar som ett förstoringsglas och förstorar den mellanliggande bilden av målet. Bredfält okular har ett större synfältnummer än normala okular. Synfältets antal är objektfältets diameter i mm multiplicerat med objektivets förstoringsfaktor: ett okular med ett synfält på 18 mm med ett 4x objektiv ger ett objektfält med 4,5 mm. Plan okular utjämnar bildfältet som liknar planmålen.
Moderna ljusmikroskop kategoriseras i grunden som monokulära, binokulära eller stereomikroskop beroende på antalet okular och mål.
Monokulära mikroskop har ett okular och ett mål och är den enklaste typen av mikroskop.
Binokulära mikroskop har två okular och ett mål. De ger utmattningsfritt arbete som mikroskop med ett okular. De tillåter dock inte tredimensionell visning av objektet.
Stereomikroskop har två okular och två mål, som dock kan kombineras för att bilda ett huvudmål och därmed projicera en separat bild av objektet i varje öga. Detta gör att objekt kan ses tredimensionellt.
Inom biologi och medicin är objektet vanligtvis upplyst med överfört ljus innan ljuset passerar genom målet. Detta kallas överförd ljusmikroskopi. I infallande ljusmikroskopi kastas ljuset uppifrån på objektet och reflekteras tillbaka i målet. Incidentljusmikroskopi används för mikroskopisk undersökning av ogenomskinliga föremål.
