16世纪后半叶,荷兰眼镜制造商查里艾斯·詹森(1580—1683)是一位高明的玻璃透镜专家。他不仅会磨透镜,而且也善于研究使用透镜。1590年,他偶然将两个不同的透镜重叠起来,当两个透镜之间的距离适当的时候,看到实物被放大了很多。这在当时来说,简直是一个奇迹,人们把它称为“魔镜”。
詹森把两块透镜装在两个不同口径的铁筒里,使一大一小的铁筒互相套合起来,小的铁筒可以在大铁筒内滑动,以调整透镜之间的距离,还用第三个更大的铁筒将那两个铁筒套住——这就是“复式显微镜”的雏形。这台具有划时代意义的显微镜,现在仍保存在荷兰东兰德省科学博物院里。
1605年,詹森又用镀金铜片做套筒,并用生铜铸造海豚的蹲像作为支架的装饰,做了一台更加精致的“魔镜”,可以把物体放得更大一些。
初期的“魔镜”主要用来观察昆虫。小小的昆虫在“魔镜”下面,跳蚤的爪子竟变成像猛兽般的利爪,连细小的绒毛也变得像缆绳一样粗。伽利略于1610年曾用“魔镜”研究过昆虫的生理解剖结构。
“魔镜”又称为“光镜”,它的年龄要比望远镜(1610年诞生)大20来岁。但正式被命名为“显微镜”,是在1625年从意大利叫开的。是什么原因令人们冷淡地看待这种仪器呢?因为它问世之后,不像望远镜那样很快在科学上作出重大发现,它的作用和功能还未被人们所知,从发明到广泛使用,中间有一段较长的时间。
有一天,一位教师使用詹森制造的显微镜观看一滴污水,获得了人类前所未有的新发现。他竟然看到了水中有许多“活”的东西,正在做各种各样的运动。这些东西平时用肉眼是看不见的。这些新发现的“小东西”,就是现在大家已经熟悉的细菌和微生物。后来,生物学家们证实:这些物质对于人类是十分重要的,如发酵、酿酒、制药等都离不开它们;但它们又会不断地给人类制造灾祸,如令食物腐烂和传染疾病,甚至造成人畜死亡。
从此,人类开阔了眼界,知道宇宙间除人们熟悉的日常生活的世界外,有遥远的天体世界,还有另一个微观世界,需要人类去认识它,揭开它的奥秘。
1625年,塞鲁蒂第一个发表了他用显微镜对各种蜜蜂所作的观察成果。他在著作中所介绍的有关蜜蜂的形态和结构,比以前那些养蜂专家和生物学家所描述的要详尽得多,因而引起了学术界的极大兴趣,认识到显微镜在科学研究中的巨大作用。
17世纪后半叶,对显微镜的研制得到了较快的发展,它也逐渐被应用到生物学和医学的研究方面。1665年,英国物理学家弗克(1635—1703)对显微镜作了改进,用它观察了植物的细胞和昆虫等,并正式出版了他的《显微图志》一书。他在书里汇集了对荨麻叶片、虱子的解剖及昆虫的眼睛等观察到的精细图片。他第一次描述了软木(栎树皮)和其他植物组织中存在的蜂窝状的“小室”,称之为“细胞”。这是人类发现细胞结构的第一个证据。
同年,意大利解剖学家马尔皮基研制了一台较好的显微镜,用来观察肾和脾的切片,发现了肾小球和脾脏的淋巴团。
弗克制造的显微镜比较精细,在精巧装饰的镜筒两端,装有一个简单的物镜和一个目镜透镜,照明装置是使用蜡烛或酒精灯。这种显微镜的放大倍率为30—40倍,在技术上已经显示出一定程度的完备性。
弗克对细胞的发现,使生物学家知道世界上一切有生命的东西都是由细胞所组成的。于是,人们开始探索各种细胞的构造和功用,寻求对微观世界奥秘的新认识。
依靠光学显微镜的帮助,人们逐渐找到了疾病发生的原因,知道了鼠疫、霍乱、痢疾、白喉、麻风以至皮肤上的疮疖等,都是由细菌的作用引起的。在找到这些杀人的凶手后,人们便致力研究对付的办法,从而大大增强了人类预防疾病和治疗疾病的能力,拯救了千千万万人的宝贵生命。
光学显微镜还被广泛地应用到工业、农业、科学和教育等各个方面,成为人类认识自然和改造自然的有力工具。例如铁和钢的秘密,在显微镜下,铁是由白色的纯铁粒子组成的,而钢是由两种形状不同的铁粒子和碳粒子组成的,即是铁和碳的化合物。可见,显微镜又能为人们研究金属的构成提供科学的手段。
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