Kính hiển vi là một phát minh quan trọng vẫn còn phụ thuộc rất nhiều vào ngày nay trong nhiều ngành công nghiệp khác nhau. Lịch sử của kính hiển vi kéo dài hàng trăm năm và thiết bị nổi tiếng này đã trải qua nhiều biến thể khi nó phát triển. Trong khi các nền văn minh cổ đại như người La Mã đang thử nghiệm tính chất bẻ cong ánh sáng của thấu kính thủy tinh, thì lịch sử phát minh của kính hiển vi bắt đầu từ cuối thế kỷ 16.
Kính hiển vi đầu tiên
Trong những năm 1590, hai nhà chế tạo kính người Hà Lan, Hans và Zacharias Janssen, bắt đầu thử nghiệm với thấu kính phóng đại bằng thủy tinh. Trước thời điểm này, thế giới chỉ biết đến kính lúp có độ phóng đại tối đa 6-10 lần.
Hai nhà chế tạo kính đã đặt một số thấu kính phóng đại bên trong một ống và phát hiện ra rằng các vật thể nhìn qua ống được phóng to rất nhiều, lớn hơn nhiều so với bất kỳ kính lúp thông thường nào có thể đạt được. Thế là chiếc kính hiển vi đầu tiên ra đời.
Tuy nhiên, những chiếc kính hiển vi đầu tiên là một thứ mới lạ hơn, không được sử dụng cho bất kỳ mục đích khoa học nào, vì hình ảnh do kính hiển vi tạo ra bị mờ. Mãi đến thế kỷ 17, điều này mới thay đổi.
Các nhà sử học có thể xác định niên đại của phát minh này vào đầu những năm 1590 nhờ nhà ngoại giao người Hà Lan William Boreel, một người bạn lâu năm trong gia đình của Janssens, người đã viết một bức thư cho nhà vua Pháp vào những năm 1650 trình bày chi tiết về nguồn gốc của kính hiển vi. Anh ấy mô tả một thiết bị nâng thẳng đứng từ một giá ba chân bằng đồng dài gần hai thước rưỡi. Ống chính có đường kính một hoặc hai inch và chứa một đĩa gỗ mun ở đế, với một thấu kính lõm ở một đầu và một thấu kính lồi ở đầu kia; sự kết hợp của các thấu kính cho phép thiết bị bẻ cong ánh sáng và phóng to hình ảnh từ ba đến chín lần kích thước của mẫu ban đầu.
Không có mẫu kính hiển vi Janssen đời đầu nào còn sót lại, nhưng một bảo tàng ở Middleburg có một chiếc kính hiển vi có niên đại từ năm 1595, mang tên Janssen. Thiết kế hơi khác một chút, bao gồm ba ống, hai trong số đó là ống hút có thể trượt vào ống thứ ba, đóng vai trò như một vỏ bọc bên ngoài. Kính hiển vi cầm tay và có thể được lấy nét bằng cách trượt ống hút vào hoặc ra trong khi quan sát mẫu và có khả năng phóng to hình ảnh lên gấp mười lần kích thước ban đầu của chúng khi được mở rộng đến mức tối đa. 1
Kính hiển vi ống kính đơn
Micrographia, xuất bản năm 1665, là một cuốn sách lịch sử do Robert Hooke viết, ghi lại những quan sát của ông qua các lăng kính khác nhau. Ông là một trong những người đầu tiên thực hiện những cải tiến đáng kể đối với thiết kế cơ bản.
Kính hiển vi của Hooke chia sẻ các đặc điểm chung với các kính thiên văn đời đầu: cốc ngắm mắt để duy trì khoảng cách chính xác giữa mắt và thị kính, các ống rút riêng biệt để lấy nét, và một khớp cầu và ổ cắm để nghiêng thân kính. Đối với quang học, Hooke đã sử dụng một vật kính hai mặt lồi đặt trong mõm, kết hợp với một thấu kính thị kính và một ống hoặc thấu kính trường. Thật không may, sự kết hợp này đã khiến các thấu kính bị quang sai hình cầu và màu sắc đáng kể, mang lại hình ảnh rất kém. Anh ấy đã cố gắng sửa quang sai bằng cách đặt một màng chắn nhỏ vào đường dẫn quang để giảm các tia sáng ngoại vi và làm sắc nét hình ảnh, nhưng điều này chỉ dẫn đến các mẫu rất tối. Vì vậy, ông đã truyền ánh sáng phát ra từ đèn dầu qua một cốc chứa đầy nước để khuếch tán ánh sáng và chiếu sáng các mẫu vật của mình. Nhưng hình ảnh vẫn bị mờ.1 Micrographia là sản phẩm khoa học bán chạy nhất đầu tiên và được ghi nhận là người đã đặt ra thuật ngữ tế bào.
Năm 1674, một nhà khoa học và thợ may người Hà Lan tên là Antony Van Leeuwenhoek đã trở thành người đầu tiên chế tạo và sử dụng kính hiển vi cho mục đích khoa học.
Bằng cách mài và đánh bóng một quả bóng thủy tinh nhỏ, Leeuwenhoek đã có thể tạo ra một thấu kính có thể đạt được độ phóng đại 270 lần, một thành tích chưa từng có vào thời điểm đó. Với kính hiển vi của mình, ông đã có thể phát hiện ra sự hiện diện của vi khuẩn, tế bào máu, nấm men và các sinh vật cực nhỏ khác.
Kính hiển vi trong thế kỷ 18 và 19
Trong thế kỷ 18, lịch sử của kính hiển vi chứa đầy những cải tiến kỹ thuật cho phép sản xuất và cải tiến hơn nữa kính hiển vi. Kính hiển vi trở nên rất phổ biến trong giới khoa học.
Năm 1830, nguyên mẫu của Kính hiển vi phức hợp được tạo ra khi Joseph Jackson Lister tạo ra một cách để giảm quang sai hình cầu, được gọi là hiệu ứng màu, bằng cách kết hợp nhiều thấu kính yếu mà không làm mờ hình ảnh, ngược lại với các thấu kính có độ phóng đại cao hơn.
Năm 1872, giám đốc nghiên cứu của Zeiss Optical Works, Ernst Abbe, đã phát triển Điều kiện sin Abbe, một công thức toán học cho phép độ phân giải tối đa trong kính hiển vi.
Kính hiển vi hiện đại của thế kỷ 20 và hơn thế nữa
Những năm 1900 đã mang đến sự ra đời của các dụng cụ cho phép giữ nguyên nét hình ảnh khi kính hiển vi thay đổi độ phóng đại. Năm 1903 đánh dấu năm Richard Zsigmondy phát minh ra kính hiển vi siêu hiển vi, có thể nghiên cứu các vật thể dưới bước sóng ánh sáng.
Nhờ độ phân giải được cải thiện đáng kể, các kỹ thuật tăng cường độ tương phản, hình ảnh kỹ thuật số, nhuộm màu huỳnh quang và nhiều hơn nữa đã cách mạng hóa các lĩnh vực như hóa học, vật lý, sinh học và vi điện tử.
Năm 1925, Zsigmondy đoạt giải Nobel Hóa học.
Đến năm 1931, kính hiển vi điện tử được phát minh. Trong khi các kính hiển vi được phát minh trước đây sử dụng ánh sáng để quan sát các vật thể thì kính hiển vi điện tử sử dụng các electron có bước sóng bằng 100.000 bước sóng của ánh sáng.
Năm 1932, kính hiển vi tương phản pha được phát minh bởi Frits Zernike. Kính hiển vi tương phản pha cho phép nghiên cứu các vật liệu sinh học không màu và trong suốt.
Năm 1953, Zernike đoạt giải Nobel Vật lý.
Năm 1982, Heinrich Rohrer và Gerd Binnig đã phát minh ra kính hiển vi quét đường hầm. Kính hiển vi này cho phép người xem nhìn thấy hình ảnh 3D của vật thể. Đây là chiếc kính hiển vi mạnh nhất từng được tạo ra.
Năm 1986, Rohrer và Binnig đoạt giải Nobel Vật lý.
Ngày nay, có thể thực hiện kính hiển vi huỳnh quang thời gian thực của các tế bào sống trong môi trường tự nhiên của chúng, trong khi vào năm 1999, Intel và Mattel đã hợp tác sản xuất Kính hiển vi máy tính Intel Play QX3 trị giá 100 đô la (kể từ khi ngừng sản xuất), đưa thiết bị này vào thị trường tiêu dùng. Và, với tinh thần của những người tiên phong đầu tiên trong nghiên cứu kính hiển vi, các nhà khoa học tại Đại học bang Florida đã đưa lĩnh vực này trở nên toàn diện, biến các công cụ tiên tiến của họ thành những vật dụng thông thường hàng ngày như lương thực, bánh mì kẹp thịt và khoai tây chiên của người Mỹ, mô tả chi tiết các phần mỏng của hạt lúa mì , mô hành tây, hạt tinh bột trong mô khoai tây và protein phô mai kết tinh.1
