Mikroskop

Podle některých zdrojů první drobnohled sestavil v roce 1590 v Nizozemsku Zacharias Janssen. V roce 1610 se na základě Jansenovy konstrukce mikroskopií zabýval Galileo Galilei. Jeden z jednoduchých[1] mikroskopů sestavil v roce 1676 holandský obchodník a vědec Anton van Leeuwenhoek, jehož práce patřily k vrcholům mikroskopického pozorování 17. století. Významným přelomem v rozvoji mikroskopie bylo dílo britského geologa Roberta Hooka Micrographia vydané v Londýně, v němž popsal v roce 1665 konstrukci mikroskopu s odděleným objektivem, okulárem a osvětlovacím zařízením. Kromě toho v něm bylo obsaženo mnoho zobrazení získaných pomocí mikroskopů, čímž byly poprvé doloženy možnosti přístroje ve vědeckém výzkumu.[2]

Jako první zahájila výrobu mikroskopů firma Carl Zeiss v roce 1847.

Schéma optického mikroskopu

Běžný mikroskop se skládá z takzvané optické části, která zajišťuje vznik a promítání obrazu, a mechanické části, která chrání optickou část a tvoří tělo mikroskopu.

Mechanická část se skládá ze stativu, který drží tělo mikroskopu, a stolku. Součástí stativu může být také osvětlení, poté makro- a mikrošroub sloužící k ostření na preparát. Stolek může být buď křížový, kdy pohybujeme pomocí šroubů preparátem ve čtyřech směrech, nebo kulatý, určený pro posazení Petriho misek. Na stolcích bývají zvýrazněné souřadnice pro lepší práci s preparátem. Pod stolkem pak u lepších mikroskopů bývá umístěn nosič kondenzoru. Poslední částí je hlavice, pokud je u mikroskopu možnost měnit objektivy různých zvětšení, pak je na ní umístěný takzvaný revolverový nosič objektivů.

Optická část je složena z okulárů, kterými se přímo díváme na preparát, objektivů, které zachycují obraz preparátu, a osvětlení. Podle typu mikroskopu může být součástí optické části i polní clona, kondenzor, sběrná čočka a přídavné filtry (polarizační apod.).

Základem mikroskopu jsou čočky, které tvoří objektiv a okulár. Okuláry a objektivy jsou často výměnné s různým zvětšením – výhodnější je kombinace většího zvětšení u objektivu, kde se obraz tvoří, a menšího u okuláru. V oblasti okulárové clony pak může být zabudován průhledný skleněný disk například s měřítkem nebo čtvercovou sítí určený například k lepšímu počítání sledovaných objektů.

Jednoduchý mikroskop je složen ze dvou spojných soustav čoček, které mají společnou optickou osu. Část mikroskopu, která je nazývána objektiv, má malou ohniskovou vzdálenost (řádově v milimetrech). Pozorovaný předmět se umisťuje blízko před předmětové ohnisko, takže vzniká skutečný, zvětšený a převrácený obraz. Tento obraz vzniká mezi druhou částí mikroskopu, tzv. okulárem, a jeho předmětovým ohniskem.

Vzniklý obraz pak pozorujeme okulárem podobně jako lupou, čímž získáváme další zvětšení. Ohnisková vzdálenost okuláru se pohybuje v řádech centimetrů. Obrazové ohnisko objektivu a předmětové ohnisko okuláru nesplývají, ale jsou od sebe vzdáleny o hodnotu optického intervalu, jehož hodnota se u mikroskopu pohybuje mezi 15 cm a 20 cm.[3]

Grafická konstrukce optického zobrazení mikroskopem.

Přehled schémat různých typů mikroskopů: optický mikroskop, transmisní elektronový mikroskop (TEM), rastrovací elektronový mikroskop (SEM), mikroskopie atomárních sil (AFM), řádkovací tunelový mikroskop (STM) a optická skenovací mikroskopie v blízkém poli (SNOM)

Existuje několik druhů mikroskopů využívajících odlišné zdroje k vytváření obrazu.

Pro úhlové zvětšení mikroskopu platí vztah

${\displaystyle \gamma =Z\gamma _{0}={\frac {\Delta }{f}}{\frac {d}{f_{0}}}}$,

kde ${\displaystyle \gamma }$ a ${\displaystyle \gamma _{0}}$ označuje zvětšení objektivu a okuláru, ${\displaystyle f}$ je obrazová ohnisková vzdálenost objektivu, ${\displaystyle f_{0}}$ je předmětová ohnisková vzdálenost okuláru, ${\displaystyle \Delta }$ je optický interval mikroskopu a ${\displaystyle d}$ je konvenční zraková vzdálenost.

Optickým mikroskopem se běžně dosahuje zvětšení 50× až 1000×. Maximální teoretické zvětšení je asi 2000× a to již naráží na fyzikální bariéry kvůli omezení délky světelných vln.

• FRET (fluorescence resonance energy transfer) mikroskopie
• TIRF (total internal reflection fluorescence) mikroskopie
• AFM (atomic force microscopy)
• SICM (scanning ion conductance microscopy) mikroskopie
• STED (stimulated emission depletion) mikroskopie