مبدأ التشغيل وتاريخ تطور المجاهر الضوئية
المجهر الضوئي (OM) هو أداة بصرية تستخدم المبادئ البصرية لتكبير وتصوير الأجسام الصغيرة التي لا يمكن تمييزها بالعين البشرية، من أجل استخلاص المعلومات المتعلقة بالبنية المجهرية.
في وقت مبكر من القرن الأول قبل الميلاد، تم اكتشاف أن مراقبة الأجسام الصغيرة من خلال كائنات كروية شفافة يمكن تكبيرها وتصويرها. وفي وقت لاحق، اكتسبت تدريجيًا فهمًا لقانون أن الأسطح الزجاجية الكروية يمكنها تكبير الأجسام وتصويرها. في عام 1590، كان مصنعو النظارات في هولندا وإيطاليا قد ابتكروا بالفعل أدوات مكبرة تشبه المجاهر. حوالي عام 1610، قام غاليليو الإيطالي وكبلر الألماني، أثناء دراسة التلسكوبات، بتغيير المسافة بين الهدف والعدسة للحصول على بنية مسار بصري مجهرية معقولة. في ذلك الوقت، كان الحرفيون البصريون يعملون في تصنيع المجاهر والترويج لها وتحسينها.
في منتصف القرن-17، قدم روبرت هوك من إنجلترا وليفاندوفسكي من هولندا مساهمات بارزة في تطوير المجاهر. في حوالي عام 1665، أضاف هوك آليات التركيز الخشنة والجزئية، وأنظمة الإضاءة، ومناضد العمل لحمل شرائح العينات في المجهر. وقد تم تحسين هذه المكونات بشكل مستمر وأصبحت المكونات الأساسية للمجاهر الحديثة.
بين عامي 1673 و1677، ابتكر ليفين هوك مجهرًا عالي الطاقة من نوع عدسة مكبرة مكونًا واحدًا، وقد تم الحفاظ على تسعة منه حتى يومنا هذا. حقق هوك وليفين هوك إنجازات بارزة في دراسة البنية المجهرية للكائنات الحية الحيوانية والنباتية باستخدام المجاهر التي صنعوها ذاتيًا. في القرن التاسع عشر، أدى ظهور العدسات الغمرية عالية الجودة إلى تحسين قدرة المجاهر على مراقبة الهياكل الدقيقة بشكل كبير. في عام 1827، كان آرتشي أول من استخدم العدسات الغاطسة. في سبعينيات القرن التاسع عشر، وضع الألماني ألبرت الأساس النظري الكلاسيكي للتصوير المجهري. كل هذه الأمور عززت التطور السريع لتصنيع المجهر وتكنولوجيا المراقبة المجهرية، ووفرت أدوات قوية لعلماء الأحياء والمهنيين الطبيين، بما في ذلك كوخ وباستير، لاكتشاف البكتيريا والكائنات الحية الدقيقة في النصف الثاني من القرن التاسع عشر.
إلى جانب تطوير بنية المجهر نفسه، فإن تكنولوجيا المراقبة المجهرية تبتكر أيضًا باستمرار: ظهر المجهر المستقطب في عام 1850؛ وفي عام 1893، ظهر المجهر التداخلي؛ في عام 1935، ابتكر الفيزيائي الهولندي زيلنيك مجهر التباين الطوري، وحصل على جائزة نوبل في الفيزياء عام 1953.
المجاهر الضوئية الكلاسيكية هي ببساطة مزيج من المكونات الميكانيكية البصرية والدقيقة، وذلك باستخدام العين البشرية كجهاز استقبال لمراقبة الصور المكبرة. وفي وقت لاحق، تم إضافة جهاز تصوير إلى المجهر، باستخدام فيلم حساس للضوء كجهاز استقبال للتسجيل والتخزين. في العصر الحديث، تُستخدم المكونات الكهروضوئية وكاميرات التلفزيون ومقرنات الشحن بشكل شائع كمستقبلات للمجاهر، جنبًا إلى جنب مع الحواسيب الصغيرة لتشكيل نظام كامل للحصول على معلومات الصورة ومعالجتها.
يمكن للعدسات البصرية المصنوعة من الزجاج أو المواد الشفافة الأخرى ذات الأسطح المنحنية تكبير الأجسام وتصويرها، وتستخدم المجاهر الضوئية هذا المبدأ لتكبير الأجسام الصغيرة إلى حجم يمكن ملاحظته بالعين البشرية. تستخدم المجاهر الضوئية الحديثة عادةً مرحلتين من التكبير، تكتمل كل منهما بعدسة شيئية وعدسة عينية. يقع الجسم المرصود أمام العدسة الشيئية، وبعد تكبيره بواسطة العدسة الشيئية في المرحلة الأولى، يشكل صورة حقيقية مقلوبة. ثم يتم تكبير هذه الصورة الحقيقية بواسطة العدسة في المرحلة الثانية لتكوين صورة افتراضية. ما تراه العين البشرية هو الصورة الافتراضية. التكبير الكلي للمجهر هو نتاج التكبير الموضوعي وتكبير العدسة. تشير نسبة التكبير إلى نسبة التكبير للأبعاد الخطية، وليس نسبة المساحة.
