Nguyên lý hoạt động và lịch sử phát triển của kính hiển vi quang học
Kính hiển vi quang học (gọi tắt là OM) là một dụng cụ quang học sử dụng nguyên lý quang học để phóng to và chụp ảnh những vật thể nhỏ mà mắt người không thể phân biệt được, để con người có thể trích xuất thông tin về cấu trúc vi mô.
Ngay từ thế kỷ thứ nhất trước Công nguyên, người ta đã phát hiện ra rằng khi quan sát các vật thể nhỏ thông qua các vật thể hình cầu trong suốt, chúng có thể được phóng đại và chụp ảnh. Sau này, tôi dần dần hiểu được định luật bề mặt thủy tinh hình cầu có thể phóng đại và tạo ảnh các vật thể. Năm 1590, các nhà sản xuất kính mắt ở Hà Lan và Ý đã chế tạo được các dụng cụ phóng đại tương tự như kính hiển vi. Khoảng năm 1610, Galileo của Ý và Kepler của Đức, trong khi nghiên cứu kính thiên văn, đã thay đổi khoảng cách giữa vật kính và thị kính để thu được cấu trúc đường quang hợp lý cho 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 Leeuwenhoek của Hà Lan đã có những đóng góp nổi bật cho sự phát triển của kính hiển vi. Khoảng năm 1665, Hooke đã bổ sung thêm các cơ chế hội tụ thô và vi mô, hệ thống chiếu sáng và bàn làm việc để mang các phiến kính mẫu đến kính hiển vi. Các thành phần này đã được cải tiến liên tục và trở thành thành phần cơ bản của kính hiển vi hiện đại.
Từ năm 1673 đến năm 1677, Levin Hooke đã phát triển một loại kính hiển vi công suất cao loại kính lúp một thành phần, trong đó chín chiếc vẫn được bảo tồn cho đến ngày nay. Hooke và Levin Hooke đạt được thành tựu nổi bật trong nghiên cứu vi cấu trúc của sinh vật động vật và thực vật bằng kính hiển vi tự chế. Vào thế kỷ 19, sự xuất hiện của thấu kính nhúng tiêu sắc chất lượng cao đã cải thiện đáng kể khả năng quan sát các cấu trúc tinh tế của kính hiển vi. Năm 1827, Archie là người đầu tiên sử dụng thấu kính nhúng. Vào những năm 1870, Abbe người Đức đã đặt nền tảng lý thuyết cổ điển cho hình ảnh vi mô. Tất cả những điều này đã thúc đẩy sự phát triển nhanh chóng của công nghệ chế tạo kính hiển vi và quan sát bằng kính hiển vi, đồng thời cung cấp các công cụ mạnh mẽ cho các nhà sinh học và nhà khoa học y tế, bao gồm Koch và Pasteur, để khám phá vi khuẩn và vi sinh vật vào nửa sau thế kỷ 19.
Cùng với sự phát triển về cấu trúc của kính hiển vi, công nghệ quan sát bằng kính hiển vi cũng không ngừng đổi mới: kính hiển vi phân cực ra đời vào năm 1850; Năm 1893, kính hiển vi giao thoa ra đời; Năm 1935, nhà vật lý người Hà Lan Zernike đã chế tạo ra kính hiển vi tương phản pha và nhờ đó ông đã đoạt giải Nobel Vật lý năm 1953.
Kính hiển vi quang học cổ điển đơn giản là sự kết hợp giữa các thành phần quang học và các thành phần cơ khí chính xác, sử dụng mắt người làm máy thu để quan sát hình ảnh phóng đại. Sau này, một thiết bị chụp ảnh được thêm vào kính hiển vi, sử dụng phim cảm quang làm máy thu để ghi và lưu trữ. Trong thời hiện đại, các linh kiện quang điện, camera truyền hình và bộ ghép điện tích thường được sử dụng làm bộ thu cho kính hiển vi, được kết hợp với máy vi tính để tạo thành một hệ thống thu thập và xử lý thông tin hình ảnh hoàn chỉnh.
Thấu kính quang học làm bằng thủy tinh hoặc các vật liệu trong suốt khác có bề mặt cong có thể phóng to và chụp ảnh các vật thể, còn kính hiển vi quang học sử dụng nguyên lý này để phóng to các vật thể nhỏ đến kích thước đủ để mắt người có thể quan sát được. Kính hiển vi quang học hiện đại thường sử dụng hai giai đoạn phóng đại, mỗi giai đoạn được thực hiện bằng vật kính và thị kính. Vật quan sát được đặt ở phía trước thấu kính vật kính và sau khi được thấu kính vật kính phóng đại lần đầu tiên, nó tạo thành một ảnh thật ngược. Sau đó, ảnh thật này được phóng đại bởi vật kính ở giai đoạn thứ hai, tạo thành ảnh ảo. Những gì 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 vật kính và độ phóng đại thị kính. Tỷ lệ phóng đại đề cập đến tỷ lệ phóng đại của kích thước tuyến tính, không phải tỷ lệ diện tích.
