探索单显微镜发展历程

十七世纪的单显微镜与其说是科学仪器,不如说是艺术品(下图).似乎那时的显微镜制造者所追求的并不是高的性能,而是视觉上的享受.比如下面的这个显微镜.它制造于十七世纪晚期.很明显,它的作用已不再是单纯的放大物体以方便研究,更重要的是它那光亮美丽的黄铜色,精美的装饰还给人以一种高贵典雅的美感.

1、单式显微镜
单式显微镜的镜头镶在一个圆盘形金属眼罩的中部.两个金属手柄一长一短,长的那个手柄是手握的地方.在其末端还设置了几个突起,方便使用者握住.在这两个手柄的中间,夹着一个有六个圆孔可以转动的圆盘,那是它的载物台.

在使用前,把样品切成薄片放到载物台的圆孔上.然后拿起显微镜将圆孔对准光源,同时把金属眼罩放在眼窝上以挡住周围的光.用大拇指按压较短的那个手柄(那相当于一个杠杆),以此调节镜头与标本的距离使成像最为清晰.如果切片较多,可以依次放到每个圆孔上.在观察时转动载物台即可观察到每个切片.从这个显微镜镜头的大小来看,它的放大率应该比较大.

2、滑杆显微镜
在十七世纪中叶,出现了一种滑杆显微镜.它们的基本结构大致相同:灯塔形的镜身,顶端是一个凸透镜.在镜身中部穿过一根长长的可以水平滑动的横杆.在横杆前端固定着一根顶端削尖,与横杆垂直的长"针"----奇特的载物台.

使用时,先将针尖刺入标本,使标本固定在针尖上.然后前后移动滑杆,调节标本与透镜的距离而使成像最清晰后,即可进行观察.从这个显微镜的透镜大小可以看出,该显微镜的放大率不大.
但是，标本放在针形的载物台上实在不稳定,因此观察时的实际操作很麻烦.因此,后来的显微镜就没有采用这种针形载物台.
同时代与它同型的单式显微镜还有:弹簧显微镜.

3、单式显微镜的顶峰----列文虎克的显微镜

列文虎克[Antoni van Leeuwenhoek](1632-1723)荷兰代尔夫特人.是生物学发展史上的一位重要人物.一位仅仅受过初级教育的天才科学家和显微镜制造者.他手工制造的单显微镜质量如此之高,以至于现在都无人能够仅凭双手制造出比它们更好的单显微镜.他最先发现了细菌,从而开创了微生物学.他还正确地描述了微生物的形态有球形,杆状和螺旋样等.他还证实了毛细血管的真实存在而结束了有关血液循环的争论.他首次描述了昆虫,狗和人的精子.他还指出:在所有露天积水中都可以找到微生物.这是人类认识微生物的分布的一次进步.他又通过事实证明了当时流行的生物自然发生论的错误,改变了人们的观念.1673年,他与英国皇家学会建立了联系,一直持续到他1723年逝世的前一刻.

列文虎克一生制造了数百个显微镜,它们都非常小,设计和功能也相似.他的显微镜的尺寸几乎是一个常数:长2英寸,宽1英寸.镜身大多是用黄铜制造.

一个典型列文虎克显微镜是由两个螺钉,(其中较长的一个是手柄.其长度可以调节;通过调节较短的那个螺钉可以改变标本与透镜的距离.)几个铆钉,一个镜头,一个宽大的镜身,一个针形载物台(连接在手柄上,通过调节手柄长度可以调节标本的高度).镜身的结构较为精巧:首先在两块同样形状的黄铜薄板上对称地凿两个孔,然后把镜头放在其中一个孔上,再把另一块黄铜板放在上面,对齐这两块黄铜板,使这两个孔刚好把中间的透镜镶住.最后用铆钉固定住铜板即可.

使用时，同样先将标本固定在针尖上.然后拿起显微镜(如右图)对着光源,同时调节那两个螺钉使标本的位置,影象最佳后即可进行观察.
令人称奇的微小透镜:列文虎克的显微镜的透镜制作十分精巧,其制作方法至今尚不为人知.它们的厚度仅为一毫米,曲率半径为0.75毫米.它们有很高的放大率和分辨率.在Utrecht博物馆收藏的一个列文虎克显微镜其放大率为275倍,分辨率接近1微米.这在当时是世界一流的,而它们全出自一个业余制造者之手,这真是个奇迹.