Το μικροσκόπιο

Ένας κόσμος σε μια σταγόνα

Πάρε μια σταγόνα από το νερό μιας γλάστρας που έμεινε μέρες στο μπαλκόνι. Με γυμνό μάτι βλέπεις απλώς νερό, ίσως λίγο θολό.

Κάτω από ένα μικροσκόπιο σχολικού εργαστηρίου η ίδια σταγόνα κινείται: μικροσκοπικά πλάσματα κολυμπούν, στρίβουν, τρώνε το ένα το άλλο.

Το ανθρώπινο μάτι ξεχωρίζει, στην καλύτερη περίπτωση, πράγματα περίπου στο ένα δέκατο του χιλιοστού. Τα περισσότερα κύτταρα είναι πολύ μικρότερα. Χωρίς ένα όργανο που μεγεθύνει, ολόκληρη η Βιολογία των κυττάρων θα ήταν αόρατη — και για χιλιάδες χρόνια ήταν.

Πώς ανακαλύψαμε τον αόρατο κόσμο

Οι φακοί ήταν γνωστοί από τον Μεσαίωνα, στα γυαλιά οράσεως. Η ιδέα να βάλεις δύο φακούς τον έναν πίσω από τον άλλο, ώστε ο δεύτερος να μεγεθύνει την εικόνα του πρώτου, εμφανίστηκε στην Ολλανδία γύρω στο 1600.

Ο Άγγλος Ρόμπερτ Χουκ κοίταξε το 1665 μια λεπτή φέτα φελλού και είδε μικρά «δωμάτια». Τα ονόμασε cells, από τη λατινική λέξη για το μικρό κελί. Από εκεί βγήκε και η λέξη κύτταρο.

Λίγα χρόνια αργότερα ο Ολλανδός Αντόνι βαν Λέβενχουκ, έμπορος υφασμάτων, έφτιαχνε μόνος του μικροσκόπια με έναν μόνο, πολύ μικρό και πολύ καλά λειασμένο φακό. Με αυτά είδε πρώτος ζωντανούς μονοκύτταρους οργανισμούς και βακτήρια.

Από τον φελλό στα ηλεκτρόνια

Πάτα ένα γεγονός για να το δεις στη γραμμή. Μετά δοκίμασε «Βάλ' τα σε σειρά».

ΕξερεύνησεΒάλ' τα σε σειρά

Σύνθετο μικροσκόπιοΟ Χουκ και ο φελλόςΟ Λέβενχουκ και τα «ζωάκια»Κυτταρική θεωρίαΗλεκτρονικό μικροσκόπιο

Σύνθετο μικροσκόπιο · γύρω στο 1600Κατασκευαστές φακών στην Ολλανδία βάζουν δύο φακούς σε σωλήνα. Ποιος ακριβώς το εφηύρε πρώτος δεν είναι βέβαιο.

Τα μέρη του οπτικού μικροσκοπίου

Το μικροσκόπιο του σχολικού εργαστηρίου λέγεται οπτικό ή φωτονικό, γιατί χρησιμοποιεί φως. Έχει δύο είδη μερών: τα οπτικά, που σχηματίζουν την εικόνα, και τα μηχανικά, που τα κρατούν και τα κινούν.

Το δείγμα τοποθετείται πάνω σε ένα λεπτό γυάλινο πλακίδιο, την αντικειμενοφόρο πλάκα, και σκεπάζεται με ένα ακόμα πιο λεπτό γυαλάκι, την καλυπτρίδα. Όλο μαζί λέγεται παρασκεύασμα.

Το δείγμα πρέπει να είναι πολύ λεπτό, ώστε να περνά το φως από μέσα του. Γι' αυτό κόβουμε μεμβράνες, όχι κομμάτια. Και επειδή τα περισσότερα κύτταρα είναι σχεδόν διάφανα, συχνά ρίχνουμε μια σταγόνα χρωστικής, όπως το ιώδιο ή το κυανό του μεθυλενίου, για να φανούν τα μέρη τους.

Πόσο μεγεθύνει

Το φως περνά από δύο φακούς στη σειρά. Ο αντικειμενικός φτιάχνει μια μεγεθυμένη εικόνα, και ο προσοφθάλμιος μεγεθύνει αυτή την εικόνα ξανά. Γι' αυτό οι δύο μεγεθύνσεις πολλαπλασιάζονται:

$$M = M_{oc} \times M_{ob}$$

όπου $M_{oc}$ η μεγέθυνση του προσοφθάλμιου και $M_{ob}$ του αντικειμενικού.

Με προσοφθάλμιο $10\times$ και αντικειμενικό $40\times$, η εικόνα είναι $10 \times 40 = 400$ φορές μεγαλύτερη από το πραγματικό αντικείμενο.

Υπάρχει και ένα όριο. Όσο κι αν μεγεθύνεις, κάποια στιγμή η εικόνα γίνεται μεγαλύτερη αλλά όχι πιο καθαρή. Η ικανότητα να ξεχωρίζεις δύο κοντινά σημεία ως δύο λέγεται διακριτική ικανότητα. Στο οπτικό μικροσκόπιο φτάνει περίπου τα $0{,}2$ μm, και γι' αυτό η χρήσιμη μεγέθυνσή του σταματά κάπου στις $1000$ με $1500$ φορές.

Για μικρότερα πράγματα, όπως οι ιοί ή τα μέρη μέσα στα οργανίδια, χρειάζεται το ηλεκτρονικό μικροσκόπιο, που μεγεθύνει εκατοντάδες χιλιάδες φορές. Δεν βλέπει όμως ζωντανά δείγματα και δεν δίνει φυσικά χρώματα.

Εστίαση βήμα βήμα

1. Βάλε τον μικρότερο αντικειμενικό στη θέση του και άναψε το φως.
2. Τοποθέτησε το παρασκεύασμα στην τράπεζα, με το δείγμα πάνω από την τρύπα.
3. Κοιτώντας από το πλάι, όχι από τον φακό, φέρε με τον μακρομετρικό κοχλία τον φακό κοντά στην καλυπτρίδα, χωρίς να την ακουμπήσει.
4. Τώρα κοίτα από τον προσοφθάλμιο και απομάκρυνε αργά τον φακό από το δείγμα με τον μακρομετρικό, ώσπου να εμφανιστεί η εικόνα.
5. Καθάρισε την εικόνα με τον μικρομετρικό.
6. Για μεγαλύτερη μεγέθυνση: φέρε ό,τι θέλεις στο κέντρο, γύρισε την κεφαλή στον επόμενο φακό και χρησιμοποίησε μόνο τον μικρομετρικό.

Γιατί «από το πλάι» στο βήμα 3; Γιατί αν κατεβάζεις τον φακό κοιτώντας μέσα από το μικροσκόπιο, δεν βλέπεις πόσο κοντά είναι. Εύκολα σπας την καλυπτρίδα — ή χαράζεις τον φακό.

Τι φταίει;

Διάλεξε ένα πρόβλημα που έχεις στο εργαστήριο και μετά τη ρύθμιση που θα δοκίμαζες.

Διάλεξε πρόβλημα

Στον φακό 40× η εικόνα είναι σχεδόν σωστή, αλλά λίγο θολή.Άλλαξες από 10× σε 40× και η εικόνα έγινε πολύ σκοτεινή.Στον φακό 10× το κύτταρο που θέλεις είναι στην άκρη. Αν αλλάξεις σε 40×, θα χαθεί.Με τον φακό 4× δεν βλέπεις τίποτα, μόνο ένα φωτεινό κύκλο.

Τι θα ρύθμιζες;

Μακρομετρικός κοχλίαςΜικρομετρικός κοχλίαςΔιάφραγμα ή φωςΜετακίνηση πλακιδίου

Όχι αυτόΣε μεγάλη μεγέθυνση ο μακρομετρικός κινεί πολύ την τράπεζα. Η εικόνα θα χαθεί εντελώς, και ο φακός μπορεί να ακουμπήσει την καλυπτρίδα.

Η ανάποδη εικόνα

Γράψε το γράμμα «F» σε ένα κομματάκι χαρτί και βάλ' το στο μικροσκόπιο. Θα το δεις αναποδογυρισμένο: πάνω-κάτω και δεξιά-αριστερά, σαν να γύρισε μισή στροφή.

Αυτό το κάνουν οι φακοί, και έχει μια πρακτική συνέπεια: όταν σπρώχνεις το πλακίδιο προς τα δεξιά, η εικόνα κινείται προς τα αριστερά. Στην αρχή μπερδεύει· μετά από λίγα λεπτά το χέρι συνηθίζει.

Ας το κάνουμε μαζί

Δοκίμασέ το πρώτα. Μετά δες τη λύση.

Δείξε τη λύση

Δοκίμασέ το πρώτα. Μετά δες τη λύση.

Δείξε τη λύση

Δοκίμασέ το πρώτα. Μετά δες τη λύση.

Δείξε τη λύση