Kính hiển vi quang học: cách thức hoạt động và sự phát triển của nó
Kính hiển vi quang học (Optical Microscope, viết tắt OM) là việc sử dụng nguyên lý quang học, mắt người không thể phân biệt được những vật thể cực nhỏ được phóng đại để chụp ảnh, để con người trích xuất cấu trúc vi mô của thông tin của các dụng cụ quang học.
Ngay từ thế kỷ thứ nhất trước Công nguyên, người ta đã phát hiện ra rằng thông qua vật thể hình cầu trong suốt để quan sát các vật thể nhỏ, có thể phóng đại hình ảnh lên nó. Về sau, dần dần trên bề mặt thủy tinh hình cầu có thể làm cho vật thể phóng đại hình ảnh của quy luật nhận thức. Năm 1590, các nhà sản xuất kính mắt của Hà Lan và Ý đã chế tạo được các dụng cụ phóng đại kính hiển vi tương tự. Năm 1610 vào khoảng thời gian Galileo của Ý và Kepler của Đức trong việc nghiên cứu đồng thời kính thiên văn, thay đổi khoảng cách giữa vật kính và thị kính, để đưa ra cấu trúc hợp lý của mạch quang học của kính hiển vi, những người thợ quang học đã tham gia vào việc sản xuất, quảng bá và phổ biến thiết bị quang học và kính hiển vi. Vào thời điểm đó, các thợ thủ công quang học đang tham gia vào việc sản xuất, quảng bá và cải tiến kính hiển vi.
Vào giữa thế kỷ 17, Robert Hooke của Anh và Levenhuk của Hà Lan đã có những đóng góp nổi bật cho sự phát triển của kính hiển vi, và khoảng năm 1665, Hooke đã bổ sung thêm cơ chế lấy nét tác động thô và vi mô, hệ thống chiếu sáng và bảng để mang các lát mẫu đến kính hiển vi. Những thành phần này liên tục được cải tiến và trở thành thành phần cơ bản của kính hiển vi hiện đại.
Giữa năm 1673 và 1677, Levin Hooke đã chế tạo kính hiển vi có độ phóng đại cao bằng kính lúp một thành phần, chín trong số đó vẫn còn tồn tại cho đến ngày nay. Hooker và Levine-Hooker đã sử dụng kính hiển vi tự chế, trong nghiên cứu vi cấu trúc sinh vật động vật và thực vật đã đạt được những thành tựu nổi bật. Thế kỷ 19, sự xuất hiện của vật kính ngâm tiêu sắc chất lượng cao, nhờ đó kính hiển vi có thể quan sát khả năng của các cấu trúc vi mô được cải thiện rất nhiều. 1827 Amici là người đầu tiên sử dụng vật kính ngâm. Vào những năm 1870, Tu viện Đức đã đặt ra cơ sở lý thuyết cổ điển về hình ảnh của kính hiển vi. Những điều này góp phần vào sự phát triển nhanh chóng của kỹ thuật chế tạo kính hiển vi và quan sát bằng kính hiển vi, đồng thời cung cấp cho các nhà sinh vật học và nhà khoa học y tế, bao gồm Koch và Pasteur, một công cụ mạnh mẽ để phát hiện vi khuẩn và vi sinh vật vào nửa sau thế kỷ 19.
Trong khi cấu trúc của kính hiển vi đang phát triển, các kỹ thuật quan sát bằng kính hiển vi cũng được đổi mới: kính hiển vi ánh sáng phân cực xuất hiện vào năm 1850; kính hiển vi giao thoa kế xuất hiện năm 1893; và vào năm 1935, nhà vật lý người Hà Lan Zelnick đã chế tạo ra kính hiển vi tương phản pha, nhờ đó ông đã nhận được giải Nobel Vật lý năm 1953.
Kính hiển vi quang học cổ điển chỉ đơn giản là sự kết hợp giữa các phần tử quang học và cơ học chính xác, sử dụng mắt người làm máy thu để quan sát hình ảnh phóng đại. Sau đó, một thiết bị chụp ảnh được thêm vào kính hiển vi và phim chụp ảnh được sử dụng làm máy thu để ghi và lưu trữ hình ảnh. Các bộ phận quang điện hiện đại và thường được sử dụng, ống truyền hình và bộ ghép điện tích làm bộ thu của kính hiển vi, với máy vi tính tạo thành một hệ thống thu thập và xử lý thông tin hình ảnh hoàn chỉnh.
Bề mặt cong dành cho bề mặt thủy tinh hoặc các vật liệu trong suốt khác làm bằng thấu kính quang học có thể làm cho vật thể được phóng to lên ảnh, kính hiển vi quang học là ứng dụng nguyên lý này để phóng to những vật thể cực nhỏ đến mức mắt người có thể quan sát được kích thước. Kính hiển vi quang học hiện đại thường sử dụng hai giai đoạn phóng đại, được hoàn thành bởi vật kính và thị kính. Vật cần quan sát nằm ở phía trước thấu kính vật kính, giai đoạn phóng đại đầu tiên của thấu kính vật kính thành ảnh đặc ngược chiều, sau đó ảnh rắn này qua thị kính cho giai đoạn phóng đại thứ hai, thành ảnh tưởng tượng, mắt người nhìn thấy là hình ảnh tưởng tượng. Độ phóng đại tổng cộng của kính hiển vi là tích số của độ phóng đại của vật kính và độ phóng đại của thị kính. Độ phóng đại là tỷ lệ độ phóng đại của kích thước tuyến tính, không phải tỷ lệ diện tích.
