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7 显微镜 的发明及细胞的发现

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  • 卖家[上传人]:小**
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  • 上传时间:2019-05-18
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    • 1、7 显微镜的发明及细胞的发现三.显微镜的发明及细胞的发现显微镜的发明大约可追溯到16世纪末期,当时磨制透镜已经成为一门新兴的手工业。透镜主要用作放大镜,另外,也将其装在精美的眼镜框内,作为近视镜用。一个偶然的机会,荷兰的眼镜制造商Janssen父子作出了人类第一台显微镜。ZachariasJanssen是荷兰眼镜制造商HansJanssen的儿子。作为眼镜制造商,HansJanssen磨制了许多质地优良的透镜。他的儿子小詹森也经常拿这些透镜作为玩具。1590年的一个晴朗无风的早晨,十多岁的詹森在家中的楼顶上闲玩。无意中,他把两片凸透镜片装到一个金属管子的两端,并用这个管子去看街道上的建筑物。奇迹发生了!教堂高塔上的塔尖比原来大了好多,似乎伸手可及。这个意外的发现,使詹森高兴不已,他迅速地跑下楼,把父亲拉上楼来观看,一起和他分享这种新发现带来的愉快。老詹森抓住这个偶然的发现,经过认真思索,反复地把大大小小的凸透镜做各种距离不等的配合,终于发明了世界上第一台显微镜。尽管这台显微镜十分粗糙,放大倍数及分辨力都相当低。但是,毕竟是世界上第一台显微镜。后来,经过了人们的不断改进,才使得显微镜成为

      2、今天这个样子。Janseen早期的显微镜都没有留存下来,但一个Middle-burg的博物馆却收藏着一部1595年的显微镜,上面刻有Janseen的名字。这个显微镜是用手拿着来观察的,当观察样品对焦时,可将套管滑进、滑出,当套管伸展到最长时,放大的影像可达原来样品的10倍。后来,荷兰的科学家AntonvanLeeuwenhoek进一步改良了显微镜,因此,VanLeeuwenhoek有时被认为是显微镜的发明者。列文虎克出生在荷兰东部一个名叫德尔福特的小城市,16岁便在一家布店里当学徒。列文虎克从小就迷上了用玻璃磨放大镜。正好他得到一个兼做德尔福特市政府管理员的差事,这是一个很清闲的工作。每天只要到时候开门关门,定时到钟楼打钟。所以他有很多时间用来磨制镜片。为了使用方便,他用两个金属片夹住透镜,再在透镜前面安装一根带尖的金属棒,把要观察的东西放在尖上观察,并且用一个螺旋钮调节焦距,制成了一架显微镜。列文虎克乐此不疲,先后制作了400多架显微镜,最高的放大倍数达到200-300倍。由于磨制的镜片质地优良,因此他做的这些显微镜是当时质量最高的。用这些显微镜,列文虎克观察过雨水、污水、血液、辣椒

      3、水、腐败了的物质、酒、黄油、头发、精液、肌肉。甚至连至高无上的女王也向他请求,提供了自己的牙垢让列文虎克观察。同时列文虎克认真阅读了当时的一些重要生物学著作,为他进行生物标本的研究奠定了基础。他利用显微镜在液体标本中发现了许多微生物,他认为他所观察到的那些能动的物体是小动物。1673年,他把所观察到的结果写信报告给了英国皇家学会,他的报告在学会中引起了轰动,因为这是第一次观察到了过去谁也没有看到过的微小生物。此后,他又陆续把观察到的结果不断向皇家学会报告,先后共写了30几封信。报告了他的许多重大发现,如细菌、原生动物、轮虫和生殖细胞等。他还测量了一些细胞的大小,如红细胞为7.2m;细菌为23m。他认为能动的精子不是动物,而是精液中的正常成分。40余年中,他观察了节肢动物、软体动物、鱼类、两栖类、鸟类和哺乳动物(包括人)的精子。他在研究动物和植物生殖活动方面也做出了突出贡献。他虽然没有使用cell一词,然而他确实首先观察到了完整的活细胞。由于Leeuwenhoek所报告的都是一些重大发现,英国皇家学会把他的信件全部由荷兰文译成了英文,并汇编成了论文集,冠名为PhiosophicalTra

      4、nsaction(哲学汇报(16731724)。鉴于Leeuwenhoek在生物学研究中做出的卓越贡献,1680年他当选为英国皇家学会会员;1699年获得了巴黎科学院通讯院士的荣誉称号。列文虎克活了91岁。直到逝世,他除了用自己制作的显微镜观察和描绘观察结果外,别无爱好。虽然他活着的时候就看到人们承认了他的发现,但要等到100多年以后,当人们在用效率更高的显微镜重新观察列文虎克描述的形形色色的小动物,并知道他们会引起人类严重疾病和产生许多有用物质时,才真正认识到列文虎克对人类认识世界所作出的伟大贡献。英国学者罗伯特虎克(RobertHooke16351702)对显微镜的原始设计做出许多重要的改进。当时的显微镜使用双凸物镜,置放在架子上,加上一个目镜,一个管子或调整型透镜。这样的组合导致透镜呈现出严重的色差与球形像差,得到的影像很不理想。于是,他设法在管道中间放置一小隔膜,来降低周围的光线,使影像更明确,以改进其所产生的像差,结果却造成非常暗的影像。因此,他将油灯的光通过充满水的玻璃,使光线扩散来照亮样品,可是得到的影像仍是模糊。1665年罗伯特虎克发表了显微图谱(Micrographi

      5、a),记载了对矿物、植物、动物标本的显微结构的观察结果。其中最出色的观察要算是对软木薄片里密集排列着小孔的发现,他详细地描述了观察的结果,并把这些小孔称为pores或cells。他推想这些小孔是为植物生长供应液体的通道。cell一词的词意是囚室或小室,他在观察到软木的显微图象时把其中的小孔形象化地称为小室(cell)或小孔(pores)。Hooke对自己观察到的现象很兴奋,他在描述时说:我一看到这种形象就认为这是我的发现。因为它确是我第一次看到的微小孔洞,也可能是历史上的第一次发现。这显然使我理解了软木为什么这么轻的原因。从Hooke的表述可以看出,他观察到的是软木的物理结构,而不是植物组织的细胞结构。Hooke在显微镜下看到的只是植物死的细胞壁及其围成的腔隙,并没看到原生质体,更谈不到完整的活细胞了。18世纪初,仪器设计师改良了三角架显微镜,改进了更精密的对焦机制,不过透镜的设计一直跟不上,所以大多数的显微镜只能获得模糊的影像与不良的光学上像差。19世纪上半叶,由于消色物镜的发展,有效地降低透镜的球形像差,不会有颜色上的扭曲。20世纪由于分辨率、对比技术、萤光标示与数字影像等的大幅改

      6、进,和其他无数的创新,使得显微镜学已在各个不同的领域如化学、物理、材料科学、微电子和生物方面都掀起了革命。1999年。Intel和Mattel合作生产了IntelPlayQX3计算机显微镜,将显微技术与计算机技术有机的结合起来。与19世纪的显微镜相比,现在我们使用的普通光学显微镜基本上没有什么改进。原因很简单:光学显微镜已经达到了分辨率的极限。光学显微镜的放大倍数不能任意扩大。因为光的波动性将使你扩大放大倍数的想法破灭。光在通过显微镜的时候要发生衍射-物体上的一个点在成像的时候不会是一个点,而是一个衍射光斑。如果两个衍射光斑靠得太近,你就没法把它们分辨开来。显微镜的放大倍数再高也无济于事了。对于使用可见光作为光源的显微镜,它的分辨率极限是0.2微米。任何小于0.2微米的结构都没法识别出来。提高显微镜分辨率的途径之一就是设法减小光的波长,或者,用电子束来代替光。根据德布罗意的物质波理论,运动的电子具有波动性,而且速度越快,它的波长就越短。如果能把电子的速度加到足够高,并且汇聚它,就有可能用来放大物体。1938年,德国工程师MaxKnoll和ErnstRuska制造出了世界上第一台透射电子

      7、显微镜(TEM)。1952年,英国工程师CharlesOatley制造出了第一台扫描电子显微镜(SEM)。由于电子的速度可以加到很高,电子显微镜的分辨率可以达到纳米级(10-9m)。很多在可见光下看不见的物体-如病毒-在电子显微镜下现出了原形。电子显微镜下的蚊子用电子代替光,这或许是一个反常规的主意。但是还有更令人吃惊的。1983年,IBM公司苏黎世实验室的两位科学家GerdBinnig和HeinrichRohrer发明了所谓的扫描隧道显微镜(STM)。这种显微镜比电子显微镜更激进,它完全失去了传统显微镜的概念。简单地说,扫描隧道显微镜不是直接看到原子。而是依靠所谓的隧道效应工作。这种显微镜没有镜头,它使用一根探针。探针和物体之间加上电压。如果探针距离物体表面很近-大约在纳米级的距离上-隧道效应就会起作用。电子会穿过物体与探针之间的空隙,形成一股微弱的电流。如果探针与物体的距离发生变化,这股电流也会相应的改变。这样,通过测量电流我们就能知道物体表面的形状,分辨率可以达到单个原子的级别。因为这项奇妙的发明,Binnig和Rohrer获得了1986年的诺贝尔物理学奖。这一年还有一个人分享了诺贝尔物理学奖,那就是电子显微镜的发明者Ruska。

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