עקרון הפעולה והיסטוריה של פיתוח מיקרוסקופים אופטיים
מיקרוסקופ אופטי (OM) הוא מכשיר אופטי העושה שימוש בעקרונות אופטיים כדי להגדיל ולדמות עצמים קטנים שלא ניתן להבחין בהם על ידי העין האנושית, על מנת לחלץ מידע מיקרו מבני.
כבר במאה הראשונה לפני הספירה, התגלה כי התבוננות בעצמים קטנים דרך עצמים שקופים כדוריים יכולה להגדיל ולדמיין אותם. מאוחר יותר השגתי בהדרגה הבנה של החוק שמשטחי זכוכית כדוריים יכולים להגדיל ולדמיין אובייקטים. בשנת 1590, יצרני משקפיים בהולנד ובאיטליה כבר יצרו מכשירי הגדלה הדומים למיקרוסקופים. בסביבות שנת 1610, גלילאו מאיטליה וקפלר מגרמניה, בזמן שחקרו טלסקופים, שינו את המרחק בין האובייקטיב לעינית כדי להשיג מבנה נתיב אופטי סביר של המיקרוסקופ. באותה תקופה, אומנים אופטיים עסקו בייצור, קידום ושיפור של מיקרוסקופים.
באמצע-17 המאה, רוברט הוק מאנגליה ולבנדובסקי מהולנד תרמו תרומות יוצאות דופן לפיתוח מיקרוסקופים. בסביבות 1665, הוק הוסיף מנגנוני מיקוד גס ומיקרו, מערכות תאורה וספסלי עבודה כדי לשאת שקופיות דגימה במיקרוסקופ. רכיבים אלו שופרו ללא הרף והפכו למרכיבים הבסיסיים של מיקרוסקופים מודרניים.
בין השנים 1673 ו-1677, יצר לוין הוק מיקרוסקופ בעל הספק גבוה מסוג זכוכית מגדלת מסוג רכיב יחיד, שמתוכם תשעה נשמרו עד היום. הוק ולוין הוק השיגו הישגים יוצאי דופן בחקר המיקרו-מבנה של אורגניזמים של בעלי חיים וצמחים באמצעות מיקרוסקופים מתוצרת עצמית. במאה ה-19, הופעתן של עדשות טבילה אכרומטיות איכותיות שיפרה מאוד את יכולתם של מיקרוסקופים לצפות במבנים עדינים. בשנת 1827, ארצ'י היה הראשון שהשתמש בעדשות טבילה. בשנות ה-70 הניח אלברט הגרמני את הבסיס התיאורטי הקלאסי להדמיה מיקרוסקופית. כל אלה קידמו את ההתפתחות המהירה של ייצור מיקרוסקופים וטכנולוגיית תצפית מיקרוסקופית, וסיפקו כלים רבי עוצמה עבור ביולוגים ואנשי מקצוע רפואיים, כולל קוך ופסטר, לגילוי חיידקים ומיקרואורגניזמים במחצית השנייה של המאה ה-19.
לצד התפתחות מבנה המיקרוסקופ עצמו, גם טכנולוגיית התצפית המיקרוסקופית מתחדשת ללא הרף: מיקרוסקופיה מקוטבת הופיעה ב-1850; בשנת 1893, הופיעה מיקרוסקופ התאבכות; בשנת 1935, הפיזיקאי ההולנדי זלניק יצר מיקרוסקופ ניגודיות פאזה, שעליו הוענק לו פרס נובל לפיזיקה בשנת 1953.
מיקרוסקופים אופטיים קלאסיים הם פשוט שילוב של רכיבים אופטיים ודיוק מכניים, המשתמשים בעין האנושית כמקלט כדי לצפות בתמונות מוגדלות. מאוחר יותר, נוסף למיקרוסקופ מכשיר צילום, שמשתמש בסרט רגיש לאור כמקלט להקלטה ואחסון. בעידן המודרני, רכיבים פוטו-אלקטריים, מצלמות טלוויזיה ומצמדי מטען משמשים בדרך כלל כמקלטים למיקרוסקופים, בשילוב עם מיקרו-מחשבים כדי ליצור מערכת שלמה לאיסוף ועיבוד מידע תמונה.
עדשות אופטיות העשויות מזכוכית או חומרים שקופים אחרים עם משטחים מעוקלים יכולות להגדיל ולדמיין עצמים, ומיקרוסקופים אופטיים משתמשים בעיקרון זה כדי להגדיל עצמים קטנים לגודל שניתן לראות בעין האנושית. מיקרוסקופים אופטיים מודרניים משתמשים בדרך כלל בשני שלבים של הגדלה, שכל אחד מהם הושלם על ידי עדשת אובייקטיבית ועינית. האובייקט הנצפה ממוקם מול עדשת האובייקטיב ולאחר הגדלה על ידי עדשת האובייקט בשלב הראשון הוא יוצר תמונה אמיתית הפוכה. לאחר מכן, תמונה אמיתית זו מוגדלת על ידי העינית בשלב השני, ויוצרת תמונה וירטואלית. מה שהעין האנושית רואה הוא התמונה הוירטואלית. ההגדלה הכוללת של מיקרוסקופ היא תוצר של ההגדלה האובייקטיבית וההגדלה של העינית. יחס הגדלה מתייחס ליחס ההגדלה של ממדים ליניאריים, לא ליחס השטח.
