Це наука про життя. В даний час вона представляє сукупність наук про живу природу.
Біологія вивчає всі прояви життя: будову, функції, розвиток та походження живих організмів, їх взаємовідносини у природних спільнотах із середовищем проживання та іншими живими організмами.
Відколи людина стала усвідомлювати свою відмінність від тваринного світу, він почав вивчати навколишній світ.
Спочатку від цього залежало його життя. Первісним людям необхідно було знати, які живі організми можна вживати в їжу, використовувати як ліки, для виготовлення одягу та житла, а які з них отруйні чи небезпечні.
З розвитком цивілізації людина змогла дозволити собі таку розкіш, як заняття наукою в пізнавальних цілях.
Дослідженнякультури древніх народів показали, що вони мали великі знання рослин, тварин і широко їх застосовували у повсякденному житті.
Сучасна біологія – комплексна наука, для якої характерне взаємопроникнення ідей та методів різних біологічних дисциплін, а також інших наук - насамперед фізики, хімії та математики.
Основні напрями розвитку сучасної біології. Нині умовно можна назвати три напрями у біології.
По-перше, це класична біологія. Її представляють вчені-натуралісти, які вивчають різноманітність живої природи. Вони об'єктивно спостерігають та аналізують усе, що відбувається у живій природі, вивчають живі організми та класифікують їх. Неправильно думати, що у класичній біології всі відкриття вже зроблено.
У другій половині XX ст. як описано багато нових видів, а й відкриті великі таксони, до царств (Погонофоры) і навіть надцарств (Архебактерії, чи Археї). Ці відкриття змусили вчених по-новому поглянути на всю історію розвиткуживої природи, Для справжніх учених-натуралістів природа - це самоцінність. Кожен куточок нашої планети для них є унікальним. Саме тому вони завжди серед тих, хто гостро відчуває небезпеку для навколишньої природи і активно виступає на її захист.
Другий напрямок – це еволюційна біологія.
У ХІХ ст. автор теорії природного відборуЧарлз Дарвін починав як звичайний натураліст: він колекціонував, спостерігав, описував, подорожував, розкриваючи таємниці живої природи. Однак основним результатом його роботи, Який зробив його відомим вченим, стала теорія, що пояснює органічну різноманітність.
Нині вивчення еволюції живих організмів активно продовжується. Синтез генетики та еволюційної теорії призвів до створення так званої синтетичної теорії еволюції. Але й зараз ще багато невирішених питань, відповіді на які шукають вчені-еволюціоністи.
Створена на початку XX ст. нашим видатним біологом Олександром Івановичем Опаріним перша наукова теорія походження життя була суто теоретичною. В даний час активно ведуться експериментальні дослідження даної проблеми та завдяки застосуванню передових фізико- хімічних методіввже зроблено важливі відкриттяі очікується нових цікавих результатів.
Нові відкриття дозволили доповнити теорію антропогенезу. Але перехід від тваринного світу до людини і зараз залишається однією з найбільших загадок біології.
Третій напрямок – фізико-хімічна біологія, що досліджує будову живих об'єктів за допомогою сучасних фізичних та хімічних методів. Це напрямок біології, що швидко розвивається, важливий як у теоретичному, так і в практичному відношенні. Можна з упевненістю говорити, що у фізико-хімічній біології на нас чекають нові відкриття, які дозволять вирішити багато проблем, що стоять перед людством.
Розвиток біології як науки. Сучасна біологія сягає корінням в давнину і пов'язана з розвитком цивілізації в країнах Середземномор'я. Нам відомі імена багатьох видатних учених, які зробили внесок у розвиток біології. Назвемо лише деяких із них.
Гіппократ (460 - бл. 370 до н. е..) дав перше відносно докладний описбудови людини та тварин, вказав на роль середовища та спадковості у виникненні хвороб. Його вважають основоположником медицини.
Аристотель (384-322 до зв. е.) поділяв навколишній світна чотири царства: неживий світ землі, води та повітря; світ рослин; світ тварин та світ людини. Він описав багатьох тварин, започаткував систематику. У написаних ним чотирьох біологічних трактатах містилися майже всі відомі на той час відомості про тварин. Заслуги Аристотеля настільки великі, що його вважають основоположником зоології.
Теофраст (372-287 е.) вивчав рослини. Ним описано понад 500 видів рослин, дано відомості про будову та розмноження багатьох з них, введено у вжиток багато ботанічних термінів. Його вважають основоположником ботаніки.
Гай Пліній Старший (23-79) зібрав відомі на той час відомості про живі організми та написав 37 томів енциклопедії «Природна історія». Майже до середньовіччя ця енциклопедія була основним джерелом знань про природу.
Клавдій Гален у своїх наукових дослідженняхшироко використовував розтин ссавців. Він першим зробив порівняльно-анатомічний опис людини та мавпи. Вивчав центральну та периферичну нервову систему. Історики науки вважають його останнім великим біологом давнини.
У середні віки панівною ідеологією була релігія. Подібно до інших наук, біологія в цей період ще не виділилася в самостійну область і існувала в загальному руслі релігійно-філософських поглядів. І хоча накопичення знань про живі організми тривало, про біологію як науку в той період можна говорити лише умовно.
Епоха Відродження є перехідною від культури середньовіччя до культури нового часу. Корінні соціально-економічні перетворення на той час супроводжувалися новими відкриттями у науці.
Найвідоміший вчений цієї епохи Леонардо да Вінчі (1452 - 1519) зробив певний внесок і в розвиток біології.
Він вивчав політ птахів, описав багато рослин, способи з'єднання кісток у суглобах, діяльність серця та зорову функцію ока, подібність кісток людини та тварин.
У другій половині XV ст. природничі знання починають швидко розвиватися. Цьому сприяли географічні відкриття, що дозволили суттєво розширити відомості про тварин та рослини. Швидке накопичення наукових знаньпро живі організми вело до поділу біології деякі науки.
У XVI-XVII ст. стали стрімко розвиватися ботаніка та зоологія.
Винахід мікроскопа (початок XVII ст.) дозволило вивчати мікроскопічну будову рослин та тварин. Були відкриті невидимі для неозброєного ока мікроскопічно малі живі організми – бактерії та найпростіші.
Великий внесок у розвиток біології зробив Карл Лінней, який запропонував систему класифікації тварин і рослин,
Карл Максимович Бер (1792-1876) у своїх роботах сформулював основні положення теорії гомологічних органів та закону зародкової подібності, які заклали наукові засади ембріології.
У 1808 р. у роботі «Філософія зоології» Жан Батист Ламарк поставив питання про причини та механізми еволюційних перетворень та виклав першу за часом теорію еволюції.
Величезну роль розвитку біології зіграла клітинна теорія, яка науково підтвердила єдність живого світу і послужила однією з передумов виникнення теорії еволюції Чарлза Дарвіна. Авторами клітинної теорії вважають зоолога Теодора Іванна (1818-1882) та ботаніка Маттіаса Якоба Шлейдена (1804-1881).
На основі численних спостережень Ч. Дарвін опублікував у 1859 р. свою основну працю «Про походження видів шляхом природного відбору або збереження сприятливих порід у боротьбі за життя», в якому сформулював основні положення теорії еволюції, запропонував механізми еволюції та шляхи еволюційних перетворень організмів.
У ХІХ ст. завдяки роботам Луї Пастера (1822-1895), Роберта Коха (1843-1910), Іллі Ілліча Мечникова як самостійна наука оформилася мікробіологія.
XX століття почалося з перевідкриття законів Грегора Менделя, що ознаменувало початок розвитку генетики як науки.
У 40-50-ті роки XX ст. в біології стали широко використовуватися ідеї та методи фізики, хімії, математики, кібернетики та інших наук, а як об'єкти дослідження - мікроорганізми. В результаті виникли і стали бурхливо розвиватися як самостійні науки біофізика, біохімія, молекулярна біологія, радіаційна біологія, біоніка та ін Дослідження в космосі сприяли зародженню та розвитку космічної біології.
У XX ст. виник напрям прикладних досліджень - біотехнологія. Цей напрямок, безсумнівно, стрімко розвиватиметься й у ХХІ ст. Докладніше про цей напрямок розвитку біології ви дізнаєтеся щодо глави «Основи селекції та біотехнології».
В даний час біологічні знання використовуються у всіх сферах людської діяльності: у промисловості та сільському господарстві, медицині та енергетиці.
Надзвичайно важливе значення мають екологічні дослідження. Ми, нарешті, стали усвідомлювати, що тендітна рівновага, яка існує на нашій маленькій планеті, легко зруйнувати. Перед людством постало грандіозна завдання – збереження біосфери з метою підтримки умов існування та розвитку цивілізації. Без біологічних знань та спеціальних досліджень вирішити її неможливо. Таким чином, в даний час біологія стала реальною продуктивною силою та раціональною. науковою основоювідносин між людиною та природою.
Класична біологія. Еволюційна біологія. Фізико-хімічна біологія
1. Які напрями у розвитку біології ви можете виділити?
2. Які великі вчені давнини зробили помітний внесок у розвиток-біологічних знань?
3. Чому в середні віки про біологію як науку можна було говорити лише умовно?
4. Чому сучасну біологію вважають комплексною наукою?
5. Яка роль біології у суспільстві?
6. Підготуйте повідомлення на одну з наступних тем:
7. Роль біології у суспільстві.
8. Роль біології у космічних дослідженнях.
9. Роль біологічних досліджень у сучасній медицині.
10. Роль видатних біологів – наших співвітчизників у розвитку світової біології.
Наскільки змінилися погляди вчених на різноманітність живого, можна продемонструвати з прикладу поділу живих організмів на царства. Ще в 40-ті роки XX століття всі живі організми ділилися на два царства: Рослини та Тварини. У царство рослин включалися також бактерії та гриби. Пізніше детальніше вивчення організмів призвело до виділення чотирьох царств: Прокаріоти (Бактерії), Гриби, Рослини та Тварини. Ця система наводиться у шкільній біології.
У 1959 р. було запропоновано ділити світ живих організмів на п'ять царств: Прокаріоти, Протисти (Найпростіші), Гриби, Рослини та Тварини.
Ця система часто наводиться у біологічній (особливо перекладній) літературі.
Розроблені та продовжують розроблятися та інші системи, що включають 20 і більше царств. Наприклад, запропоновано виділити три надцарства: Прокаріоти, Археї (Архебактерії) та Еукаріоти, Кожне надцарство включає кілька царств.
Кам'янський А. А. Біологія 10-11 клас
Надіслано читачами з інтернет-сайту
Онлайн бібліотека з учнями та книгами, плани-конспекти уроків з Біології 10 класу, книги та підручники згідно з календарним планом планування Біології 10 класу
Зміст уроку конспект уроку та опорний каркас презентація уроку інтерактивні технології акселеративні методи навчання Практика тести, тестування онлайн завдання та вправи домашні завдання практикуми та тренінги питання для дискусій у класі Ілюстрації відео- та аудіоматеріали фотографії, картинки графіки, таблиці, схеми комікси, притчі, приказки, кросворди, анекдоти, приколи, цитати ДодаткиДокладне рішення параграфа § 1 з біології для учнів 10 класу, авторів Сивоглазов В.І., Агафонова І.Б., Захарова О.Т. 2014
Згадайте!
Які здобутки сучасної біології вам відомі?
рентгенологія
апарати УЗД, ЕМРТ
встановлення молекулярної структури ДНК
розшифрування геному людини та інших організмів
генна інженерія
3D-біопринтери
Електронні скануючі мікроскопи
Екстракорпоральне запліднення та ін.
Яких вчених-біологів ви знаєте?
Лінней, Ламарк, Дарвін, Мендель, Морган, Павлов, Пастер, Гук, Левенгук, Броун, Пурніньє, Бер, Мечников, Мічурін, Вернадський, Івановський, Флемінг, Тенслі, Сукачов, Четверіков, Лайль, Опарін, Шван, Шлейден, Чаграфф, Навашин, Тимірязєв, Мальпіги, Гольджі та ін.
Питання для повторення та завдання
1. Розкажіть про внесок у розвиток біології давньогрецьких та давньо-римських філософів та лікарів.
Першим вченим, який створив наукову медичну школу, був давньогрецький лікар Гіппократ (бл. 460 - бл. 370 до н.е.). Він вважав, що кожна хвороба має природні причини і їх можна дізнатися, вивчаючи будову і життєдіяльність людського організму. З давніх часів і по сьогодні лікарі урочисто вимовляють клятву Гіппократа, обіцяючи зберігати лікарську таємницю і за жодних обставин не залишати хворого без медичної допомоги. Великий енциклопедист давнини Арістотель (384-322 до н. Е..). Став одним із засновників біології як науки, вперше узагальнивши біологічні знання, накопичені до нього людством. Він розробив систематику тварин, визначивши в ній місце і людині, яку він називав «суспільною твариною, наділеною розумом». Багато творів Аристотеля були присвячені походження життя. Давньоримський вчений і лікар Клавдій Гален (бл. 130 - бл. 200), вивчаючи будову ссавців, заклав основи анатомії людини. Протягом наступних п'ятнадцяти століть його праці були основним джерелом знань з анатомії.
2. Охарактеризуйте особливості поглядів на живу природу в Середньовіччі, епоху Відродження.
Різко зріс інтерес до біології за доби Великих географічних відкриттів(XV ст.). Відкриття нових земель, налагодження торгових відносинміж державами розширювали відомості про тварин та рослини. Ботаніки та зоологи описували безліч нових, невідомих раніше видів організмів, що належать до різних царств живої природи. Один з видатних людей цієї епохи - Леонардо да Вінчі (1452-1519) - описав багато рослин, вивчав будову людського тіла, діяльність серця та зорову функцію. Після того, як була знята церковна заборона на розтин людського тіла, блискучих успіхів досягла анатомія людини, що отримало відображення в класичній праці Андреаса Везалія (1514-1564) «Будова людського тіла» (рис. 1). Найбільше наукове досягнення- відкриття кровообігу - здійснив у XVII ст. англійський лікар і біолог Вільям Гарві (1578-1657).
3. Використовуючи знання, отримані під час уроків історії, поясніть, чому у Середньовіччі у Європі настав період застою у всіх галузях знань.
Після падіння Західної Римської імперії у Європі настав застій у розвитку наук та ремесла. Цьому сприяли феодальні порядки, що встановилися у всіх європейських країнах, постійні війни між феодалами, навали напівдиких народів зі сходу, масові епідемії, а головне - ідеологічне закабалення умів широких народних мас римсько-католицькою церквою. У цей період римо-католицька церква, незважаючи на багато невдач у боротьбі за політичне панування, поширила свій вплив у всій Західної Європи. Маючи величезну армію духовенства різних рангів, папство фактично досягло повного панування християнської римо-католицької ідеології серед усіх західноєвропейських народів. Проповідуючи смиренність і покірність, виправдовуючи існуючі феодальні порядки, римсько-католицьке духовенство водночас жорстоко переслідувало все нове і прогресивне. Природні науки та взагалі так зване світська освітабули повністю пригнічені.
4. Який винахід XVII ст. дало можливість відкрити та описати клітину?
Нову еру у розвитку біології ознаменувало винахід у наприкінці XVIв. мікроскоп. Вже в середині XVIIв. була відкрита клітина, а пізніше виявлено світ мікроскопічних істот - найпростіших і бактерій, вивчено розвиток комах та важливу будову сперматозоїдів.
5. Яке значення для біологічної науки робіт Л. Пастера та І. І. Мечникова?
Праці Луї Пастера (1822-1895) та Іллі Ілліча Мечникова (1845-1916) визначили появу імунології. У 1876 р. Пастер повністю присвятив себе імунології, остаточно встановивши специфічність збудників сибірки, холери, сказу, курячої холери та інших хвороб, розвинув уявлення про штучний імунітет, запропонував метод запобіжних щеплень, зокрема від сибірки, бешен. Перше щеплення проти сказу було зроблено Пастером 6 липня 1885 р. У 1888 р. Пастер створив і очолив науково-дослідний інститут мікробіології (Пастерівський інститут), у якому працювало багато відомих учених.
Мечников, виявивши 1882 р. явище фагоцитозу, розробив його основі порівняльну патологію запалення, а надалі - фагоцитарну теорію імунітету, внаслідок чого отримав 1908 р. Нобелівську премію разом із П. Ерліхом. Численні роботи Мечникова з бактеріології присвячені питанням епідеміології холери, черевного тифу, туберкульозу та інших інфекційних захворювань. Мечников створив першу російську школу мікробіологів, імунологів та патологів; брав активну участь у створенні науково-дослідних установ, що розробляють різні формиборотьби з інфекційними захворюваннями
6. Перерахуйте основні відкриття, зроблені у біології у XX ст.
У середині XX ст. в біологію почали активно проникати методи та ідеї інших природничих наук. Досягнення сучасної біології відкривають широкі перспективи для створення біологічно активних речовин та нових лікарських препаратівдля лікування спадкових захворюваньта здійснення селекції на клітинному рівні. В даний час біологія стала реальною продуктивною силою, щодо розвитку якої можна судити про загальному рівнірозвитку людського суспільства.
– Відкриття вітамінів
– Відкриття пептидних зв'язківу молекулах білків
- Вивчення хімічної природихлорофілу
– Описали основні тканини рослин
– Відкриття структури ДНК
– Дослідження фотосинтезу
- Відкриття ключового етапу в диханні клітин - циклу трикарбонових кислот, або циклу Кребса
- Дослідження фізіології травлення
– Спостерігав клітинна будоватканин
- Спостерігав одноклітинних організмів, клітини тварин (еритроцити)
– Відкриття ядра у клітці
– Відкриття апарату Гольджі – органоїду клітини, метод приготування мікроскопічних препаратів нервової тканини, дослідження будови нервової системи
– Встановив, що одні частини зародка мають вплив на розвиток інших його частин
– сформулював мутаційну теорію
- Створення хромосомної теорії спадковості
– сформулював закон гомологічних рядів у спадковій мінливості
– Виявили посилення мутаційного процесу під дією радіоактивного випромінювання.
- Відкрив складну структуру гена
– відкрив значення мутаційного процесу в процесах, що відбуваються в популяціях, для еволюції виду
– Встановив філогенетичний ряд кінських як типовий ряд поступових еволюційних змін споріднених видів
– Розробили теорію зародкових листків для хребетних
– Висунув теорію походження багатоклітинних організмів від загального предка – гіпотетичного організму фагоцители
– обґрунтовує наявність у минулому предка багатоклітинних – фагоцителли та пропонує вважати його живою моделлю багатоклітинну тварину – трихоплакс.
– Обґрунтували біологічний закон «Онтогенез є коротким повторенням філогенезу»
- стверджував, що багато органів багатофункціональні; в нових умовах середовища одна з другорядних функцій може стати більш важливою та замінити колишню головну функцію органу
- Висунув гіпотезу виникнення білатеральної симетрії живих організмів
7. Назвіть відомі вам природничі науки, що становлять біологію. Які їх виникли наприкінці XX в.?
На кордонах суміжних дисциплін виникали нові біологічні напрями: вірусологія, біохімія, біофізика, біогеографія, молекулярна біологія, космічна біологія та багато інших. Широке використання математики в біологію викликало народження біометрії. Успіхи екології, а також все більш актуальні проблеми охорони навколишнього середовища сприяли розвитку екологічного підходу в більшості галузей біології. На рубежі XX та XXI ст. з величезною швидкістю почала розвиватися біотехнологія – напрямок, якому, безперечно, належить майбутнє.
Подумайте! Згадайте!
1. Проаналізуйте зміни, що сталися у науці XVII-XVIII ст. Які можливості вони відкрили вченим?
Нову епоху у розвитку біології ознаменувало винахід кінці XVI в. мікроскоп. Вже середині XVII в. була відкрита клітина, а пізніше виявлено світ мікроскопічних істот - найпростіших і бактерій, вивчено розвиток комах та важливу будову сперматозоїдів. У XVIII ст. шведський натураліст Карл Лінней (1707-1778) запропонував систему класифікації живої природи та запровадив бінарну (подвійну) номенклатуру для найменування видів. Карл Ернст Бер (Карл Максимович Бер) (1792-1876), професор Петербурзької медико-хірургічної академії, вивчаючи внутрішньоутробний розвиток, Встановив, що зародки всіх тварин на ранніх етапах розвитку схожі, сформулював закон зародкової подібності та увійшов до історії науки як засновник ембріології. Першим біологом, який спробував створити струнку та цілісну теорію еволюції живого світу, став французький вчений Жан Батіст Ламарк (1774–1829). Палеонтологію, науку про викопні тварини і рослини, створив французький зоолог Жорж Кюв'є (1769-1832). Величезну роль розумінні єдності органічного світу зіграла клітинна теорія зоолога Теодора Шванна (1810-1882) та ботаніка Маттіаса Якоба Шлейдена (1804-1881).
2. Як ви розумієте вираз «ужиткова біологія»?
4. Проаналізуйте матеріал параграфа. Складіть хронологічну таблицю великих досягнень у галузі біології. Які країни в які часи були основними «постачальниками» нових ідей та відкриттів? Зробіть висновок про зв'язок між розвитком науки та іншими характеристиками держави та суспільства.
Країни, в яких відбулися основні біологічні відкриття відносяться до розвинених країн, що активно розвиваються.
5. Наведіть приклади сучасних дисциплін, що виникли на стику біології та інших наук, не згадані у параграфі. Що предметом їх вивчення? Спробуйте припустити, які розділи біології можуть виникнути у майбутньому.
Приклади сучасних дисциплін, що виникли на стику біології та інших наук: палеобіологія, біомедицина, соціобіологія, психобіологія, біоніка, фізіологія праці, радіобіологія.
Розділи біології можуть виникнути у майбутньому: біопрограмування, ІТ-медицина, біоетика, біоінформатика, біотехнологія.
6. Узагальніть інформацію про систему біологічних наук та подайте її у вигляді складної ієрархічної схеми. Порівняйте схему, створену вами, з результатами, які вийшли у ваших однокласників. Чи однакові ваші схеми? Якщо ні, поясніть, у чому їх принципові відмінності.
1) Людство неспроможна існувати без живої природи. Звідси життєво необхідно зберігати її
2) Біологія виникла у зв'язку з вирішенням дуже важливих людей проблем.
3) Однією завжди було глибше розуміння процесів у живої природі, що з отриманням харчових продуктів, тобто. знання особливостей життя рослин і тварин, їх зміна під впливом людини, способів одержання надійного та все більшого врожаю.
4) Людина – продукт розвитку живої природи. Всі процеси нашої життєдіяльності подібні до тих, що відбуваються в природі. І тому глибоке розуміння біологічних процесівслужить науковим фундаментом медицини.
5) Поява свідомості, що означає гігантський крок уперед у самопізнанні матерії, теж може бути зрозуміло без глибоких досліджень живої природи, по крайнього заходу, у 2-х напрямах – виникнення та розвитку мозку як органу мислення (досі загадка мислення залишається невирішеною) та виникнення соціальності, суспільного способу життя.
6) Жива природає джерелом багатьох необхідних людства матеріалів і продуктів. Потрібно знати їхні властивості, щоб правильно використовувати, знати, де шукати їх у природі, як отримувати.
7) Та вода, яку ми п'ємо, точніше – чистота цієї води, її якість теж визначається насамперед живою природою. Наші очисні споруди лише завершують той величезний процес, який незримо для нас відбувається в природі: вода в ґрунті або водоймі багаторазово проходить через тіла безхребетних міріадів, фільтрується ними і, звільняючись від органічних і неорганічних залишків, стає такою, якою ми знаємо її в річках, озерах та ключах.
8) Проблема якості повітря та води – одна з екологічних проблем, А екологія - біологічна дисципліна, хоча сучасна екологія давно перестала бути тільки нею і включає багато самостійних розділів, що часто належать до різних наукових дисциплін.
9) У результаті освоєння людиною всієї поверхні планети, розвитку сільського господарства, промисловості, вирубування лісів, забруднення материків і океанів дедалі більше видів рослин, грибів, тварин зникає з Землі. Зниклий вид відновити неможливо. Він є продуктом мільйонів років еволюції і має унікальний генофонд.
10) У даний моментособливо швидко розвиваються молекулярна біологія, біотехнологія та генетика.
8. Організаційний проект. Виберіть важливу подію в історії біології, річниця якої припадає на поточний чи наступний рік. Розробте програму вечора (конкурсу, вікторини), присвяченого цій події.
Вікторина:
– Поділ на групи
– Вступне слово – опис події, історична довідкаподії, вченого
- Вигадати назву команд (за темою вікторини)
- 1 раунд - простий: наприклад, закінчити пропозицію: Захисна реакція рослин на зміну довжини світлового дня (листопад).
- 2 раунд - подвійний: наприклад, знайди пару.
- 3 раунд - складний: наприклад, зобразити схему процесу, намалювати явище.
Сьогодні важко уявити собі наукову діяльністьлюдину без мікроскопа. Мікроскоп широко застосовується у більшості лабораторій медицини та біології, геології та матеріалознавства.
Отримані за допомогою мікроскопа результати необхідні для встановлення точного діагнозу, при контролі над перебігом лікування. З використанням мікроскопа відбувається розробка та впровадження нових препаратів, робляться наукові відкриття.
Мікроскоп- (Від грецького mikros - малий і skopeo - дивлюся), оптичний прилад для отримання збільшеного зображення дрібних об'єктів та їх деталей, не видимих неозброєним оком.
Око людини здатне розрізняти деталі об'єкта, що віддаляються один від одного не менше ніж на 0,08 мм. За допомогою світлового мікроскопа можна побачити деталі, відстань між якими становить до 0,2 мкм. Електронний мікроскоп дозволяє отримати роздільну здатність до 0,1-0,01 нм.
Винахід мікроскопа, такого важливого для всієї науки приладу обумовлено, насамперед, впливом розвитку оптики. Деякі оптичні властивості вигнутих поверхонь були відомі ще Евкліду (300 років до н.е.) та Птоломею (127-151 рр.), проте їхня збільшувальна здатність не знайшла практичного застосування. У зв'язку з цим перші окуляри були винайдені Сальвініо делі Арлеаті в Італії лише в 1285 р. У 16 столітті Леонардо да Вінчі та Мауролико показали, що малі об'єкти краще вивчати за допомогою лупи.
Перший мікроскоп було створено лише 1595 року Захаріусом Йансеном (Z. Jansen). Винахід полягав у тому, що Захаріус Йансен змонтував дві опуклі лінзи всередині однієї трубки, заклавши основи для створення складних мікроскопів. Фокусування на об'єкті, що досліджується, досягалося за рахунок висувного тубуса. Збільшення мікроскопа становило від 3 до 10 разів. І це був справжній прорив у галузі мікроскопії! Кожен свій наступний мікроскоп він значно вдосконалював.
У цей період (XVI ст.) Датські, англійські та італійські дослідницькі прилади поступово почали свій розвиток, закладаючи фундамент сучасної мікроскопії.
Швидке поширення та вдосконалення мікроскопів почалося після того, як Галілей (G. Galilei), удосконалюючи сконструйовану ним зорову трубу, став використовувати її як своєрідний мікроскоп (1609-1610), змінюючи відстань між об'єктивом та окуляром.
Пізніше, в 1624 р., домігшись виготовлення більш короткофокусних лінз, Галілей значно зменшив габарити свого мікроскопа.
У 1625 р. членом Римської "Академії пильних" ("Akudemia dei lincei") І. Фабер був запропонований термін "мікроскоп". Перших успіхів, пов'язаних із застосуванням мікроскопа в наукових біологічних дослідженнях, було досягнуто Гуком (R. Hooke), який першим описав рослинну клітину(близько 1665 р.). У книзі " Micrographia " Гук описав пристрій мікроскопа.
У 1681 р. Лондонське королівське суспільство у своєму засіданні докладно обговорювало своєрідне становище. Голландець Левенгук(A. van Leenwenhoek) описував дивовижні дива, які відкривав своїм мікроскопом у краплі води, у настої перцю, в мулі річки, у дуплі власного зуба. Левенгук за допомогою мікроскопа виявив і замалював сперматозоїди різних найпростіших деталей будови кісткової тканини (1673-1677).
"З найбільшим подивом я побачив у краплі безліч звіряток, що жваво рухаються у всіх напрямках, як щука у воді. Найдрібніша з цих крихітних тварин у тисячу разів менша за очі дорослої воші."
Найкращі лупи Левенгука збільшували у 270 разів. З ними він побачив уперше кровоносні тільця, рух крові в капілярних судинах хвоста пуголовка, смугастість м'язів. Він відкрив інфузорію. Він уперше поринув у світ мікроскопічних одноклітинних водоростей, де лежить кордон між твариною та рослиною; де рухома тварина, як зелена рослина, має хлорофіл і живиться, поглинаючи світло; де рослина, ще прикріплена до субстрату, втратила хлорофіл і заковтує бактерії. Зрештою, він бачив навіть бактерії і у великій різноманітності. Але, зрозуміло, тоді не було ще й віддаленої можливості зрозуміти ні значення бактерій для людини, ні сенсу зеленої речовини – хлорофілу, ні межі між рослиною та твариною.
Відкривався новий світ живих істот, різноманітніший і нескінченно оригінальніший, ніж видимий нами світ.
У 1668 р. Є. Дивіні, приєднавши до окуляра польову лінзу, створив окуляр сучасного типу. У 1673 р. Гавелій запровадив мікрометричний гвинт, а Гертель запропонував під стіл мікроскопа помістити дзеркало. Таким чином, мікроскопи стали монтувати з тих основних деталей, які входять до складу сучасного біологічного мікроскопа.
У середині 17 століття Ньютонвідкрив складний склад білого світла та розклав його призмою. Ремер довів, що світло поширюється з кінцевою швидкістю і виміряло її. Ньютон висловив знамениту гіпотезу - невірну, як вам відомо, - про те, що світло є потік часток, що летять такої надзвичайної дрібності і частоти, що вони проникають через прозорі тіла, як скло через кришталик очі, і, вражаючи ретину ударами, виробляють фізіологічне відчуття світла . Гюйгенс вперше заговорив про хвилеподібну природу світла і довів, наскільки природно вона пояснює і закони простого відображення і заломлення, і закони подвійного променезаломлення в ісландському шпаті. Думки Гюйгенса та Ньютона зустрілися у різкому контрасті. Таким чином, у XVII ст. в гострій суперечці справді постала проблема про сутність світла.
Як розгадка питання сутності світла, і удосконалення мікроскопа рухалися вперед повільно. Суперечка між ідеями Ньютона та Гюйгенса тривала ціле століття. До уявлення про хвильову природу світла приєднався знаменитий Ейлер. Але вирішено було питання лише через сто з зайвим роківФренелем талановитим дослідником, якого знала наука.
Чим відрізняється потік хвиль, що поширюються - ідея Гюйгенса - від потоку дрібних частинок, що мчать, - ідея Ньютона? Двома ознаками:
1. Зустрівшись, хвилі можуть взаємно знищитись, якщо горб однієї ляже на долину іншої. Світло + світло, склавшись разом, може дати темряву. Це явище інтерференції, Це кільця Ньютона, незрозумілі самим Ньютоном; з потоками частинок цього не може. Два потоки частинок – це завжди подвійний потік, подвійне світло.
2. Через отвір потік частинок проходить прямо, не розходячись убік, а потік хвиль неодмінно розходиться, розсіюється. Це дифракція.
Френель довів теоретично, що розбіжність на всі боки мізерна, якщо хвиля мала, але й цю мізерну дифракцію він виявив і виміряв, а, по її величині визначив довжину хвилі світла. З явищ інтерференції, які так добре відомі оптикам, що полірують до "одного кольору", до "двох смуг", він також виміряв довжину хвилі - півмікрона (половина тисячної частки міліметра). І звідси стали незаперечними хвильова теорія та виняткова тонкість та гострота проникнення у сутність живої речовини. З того часу всі ми в різних модифікаціях підтверджуємо та застосовуємо думки Френеля. Але й не знаючи цих думок, можна вдосконалити мікроскоп.
Так це було в XVIII столітті, хоча події розвивалися дуже повільно. Зараз важко навіть уявити, що перша труба Галілея, в яку він спостерігав світ Юпітера, та мікроскоп Левенгука були простими неахроматичними лінзами.
Величезною перешкодою у справі ахроматизації була хорошого флінту. Як відомо, ахроматизація вимагає двох стекол: крону та флінту. Останній представляє скло, в якому однією з основних частин є важкий окис свинцю, що має непропорційно велику дисперсію.
У 1824 р. величезний успіх мікроскопа дала проста практична ідея Салліга, відтворена французькою фірмою Шевальє. Об'єктив, який раніше складався з однієї лінзи, розчленований на частини, його почали виготовляти з багатьох ахроматичних лінз. Так помножено число параметрів, дана можливість виправлення помилок системи, і стало вперше можливим говорити про справжні великі збільшення - у 500 і навіть 1000 разів. Кордон граничного бачення пересунувся від двох до одного мікрона. Далеко позаду залишено мікроскоп Левенгука.
У 70-х роках 19 століття переможна хода мікроскопії рушила вперед. Сказав був Аббе(Е. Abbe).
Досягнуто було таке:
По-перше, гранична роздільна здатність пересунулася від півмікрону до однієї десятої мікрона.
По-друге, у побудові мікроскопа замість грубої емпірики введено високу науковість.
По-третє, зрештою, показані межі можливого з мікроскопом, і ці межі завойовані.
Сформовано штаб вчених, оптиків та обчислювачів, які працюють при фірмі Цейса. У капітальних творах учнями Аббе дано теорію мікроскопа і взагалі оптичних приладів. Вироблено систему вимірювань, що визначають якість мікроскопа.
Коли з'ясувалося, що існуючі сорти скла не можуть задовольнити наукові вимоги, планомірно створено нові сорти. Поза таємницями спадкоємців Гінана - Пара-Мантуа (спадкоємці Бонтана) у Парижі та Ченсов у Бірмінгамі - створені були знову методи плавки скла, і справа практичної оптики розвинена настільки, що можна сказати: Аббе оптичним спорядженням армії майже виграв світову війну 1914-1918 рр.
Нарешті, покликавши на допомогу основи хвильової теорії світла, Аббе вперше ясно показав, що кожній гостроті інструмента відповідає свою межу можливості. Найтонший з усіх інструментів - це довжина хвилі. Не можна бачити об'єкти менше півдовжини хвилі - стверджує дифракційна теорія Аббе,- і не можна отримати зображення менше півдовжини хвилі, тобто. менше 1/4 мікрона. Або з різними хитрощами імерсії, коли ми застосовуємо середовища, в яких довжина хвилі менша - до 0,1 мікрона. Хвиля лімітує нас. Щоправда, ліміти дуже дрібні, але все ж таки це ліміти для діяльності людини.
Фізик-оптик відчуває, коли на шляху світлової хвилі вставлений об'єкт товщиною в тисячну, десятитисячну, в окремих випадках навіть в одну стотисячну довжину хвилі. Сама довжина хвилі виміряна фізиками з точністю до однієї десятимільйонної своєї величини. Чи можна думати, що оптики, що поєднали свої зусилля з цитологами, не опанують тієї сотої довжини хвилі, яка стоїть у поставленому ними завданні? Знайдуться десятки способів обійти межу, поставлену довжиною хвилі. Вам відомий один із таких обходів, так званий метод ультрамікроскопії. Якщо невидимі мікроскоп мікроби розставлені далеко один від одного, то можна висвітлити їх збоку яскравим світлом. Якими б вони малими, вони заблищать, як зірка на темному тлі. Форму їх не можна визначити, можна лише констатувати їхню присутність, але й це часто надзвичайно важливо. Цим методом широко користується бактеріологія.
Праці англійського оптика Дж. Сіркса (1893) започаткували інтерференційну мікроскопію. У 1903 р. Р. Жигмонді (R. Zsigmondy) та Зідентофф (Н. Siedentopf) створили ультрамікроскоп, у 1911 р. Саньяком (М. Sagnac) був описаний перший двопроменевий інтерференційний мікроскоп, у 1935 р. Зернике (F. Zernicke) запропонував використовувати метод фазового розмаїття для спостереження в мікроскопах прозорих об'єктів, що слабко розсіюють світло. У середині XX ст. був винайдений електронний мікроскоп, 1953 р. фінським фізіологом Вільською (A. Wilska) був винайдений аноптральний мікроскоп.
Великий внесок у розробку проблем теоретичної та прикладної оптики, удосконалення оптичних систем мікроскопа та мікроскопічної техніки зробили М.В. Ломоносов, І.П. Кулібін, Л.І. Мандельштам, Д.С. Різдвяний, А.А. Лебедєв, С.І. Вавілов, В.П. Лінник, Д.Д. Максутов та ін.
Література:
Д.С. Різдво Вибрані праці. М.-Л., "Наука", 1964.
Різдвяний Д.С. До питання про зображення прозорих об'єктів у мікроскопі. - Тр. ГОІ, 1940, т. 14
Соболь С.Л. Історія мікроскопа та мікроскопічних досліджень у Росії у XVIII столітті. 1949.
Clay R.S., Court T.H. Історія з мікроскопа. L., 1932; Bradbury S. Evolution of the microscope. Oxford, 1967.
МІКРОСКОП
ДОКЛАД з Біології учня 6-го класу
Протягом тривалого часу людина жила в оточенні невидимих істот, використовувала продукти їх життєдіяльності (наприклад, при випіканні хліба з кислого тіста, приготуванні вина та оцту), страждала, коли ці істоти були причинами хвороб або псували запаси їжі, але не підозрювали про їхню присутність . Не підозрював тому, що не бачив, а не бачив тому, що розміри цих мікро істот лежали набагато нижче тієї межі видимості, на яку здатне людське око. Відомо, що людина з нормальним зором на оптимальній відстані (25-30 см) може розрізнити як предмет розміром 0,07-0,08 мм. Найменші об'єкти людина помітити не може. Це визначається особливостями будови його органу зору.
Приблизно в той же час, коли почалося дослідження космосу за допомогою телескопів, було зроблено перші спроби розкрити за допомогою лінз таємниці мікросвіту. Так, при археологічних розкопках у Стародавньому Вавилонізнаходили двоопуклі лінзи — найпростіші оптичні прилади. Лінзи були виготовлені з відшліфованого гірського кришталю.Можна вважати, що з їх винаходом людина зробила перший крок на шляху до мікросвіту.
Найпростіший спосібзбільшити зображення невеликого предмета – це спостерігати його за допомогою лупи. Лупою називають лінзу, що збирає, з малою фокусною відстанню (як правило, не більше 10 см), вставлену в рукоятку.
Творець телескопа Галілейв 1610
Цього року виявив, що в сильно розсунутому стані його зорова труба дозволяє сильно збільшити дрібні предмети. Його можна вважати винахідником мікроскопа, Що складається з позитивної та негативної лінз.
Більш досконалим інструментом спостереження мікроскопічних предметів є простий мікроскоп. Коли з'явилися ці прилади, точно невідомо. На початку XVII століття кілька таких мікроскопів виготовив очковий майстер Захарія Янсенз Міддельбурга.
У творі А. Кірхера, що вийшов у 1646 році, міститься опис найпростішого мікроскопа, названого їм "блошиним склом". Він складався з лупи, вставленої в мідну основу, на якій зміцнювали предметний столик, що служив для приміщення об'єкта, що розглядається; внизу знаходилося плоске або увігнуте дзеркало, що відображає сонячні промені на предмет і таким чином висвітлює його знизу. Лупу пересували гвинтом до предметного столика, поки зображення не ставало чітким і ясним.
Перші видатні відкриттябули зроблені саме за допомогою простого мікроскопа. У середині XVII століття блискучих успіхів досяг голландський дослідник природи Антоні Ван Левенгук. Протягом багатьох років Левенгук удосконалювався у виготовленні крихітних (іноді менше 1 мм у діаметрі) двоопуклих лінзочок, які він виготовляв з маленької скляної кульки, що у свою чергу виходила в результаті розплавлення скляної палички в полум'ї. Потім ця скляна кулька піддавалася шліфуванні на примітивному шліфувальному верстаті. Протягом свого життя Левенгук виготовив щонайменше 400 подібних мікроскопів. Один із них, що зберігається в університетському музеї в Утрехті, дає більш ніж 300-кратне збільшення, що для XVII століття було величезним успіхом.
На початку XVII ст. складні мікроскопи, Складені з двох лінз. Винахідник такого складного мікроскопа точно не відомий, але багато фактів говорять про те, що ним був голландець Корнелій Дребель, який жив у Лондоні і перебував на службі у англійського короля Якова I. У складному мікроскопі було два скла:одне – об'єктив – звернене до предмета, інше – окуляр – звернене до ока спостерігача. У перших мікроскопах об'єктивом служило двоопукло скло, що давало дійсне, збільшене, але зворотне зображення. Це зображення і розглядалося за допомогою окуляра, який грав, таким чином, роль лупи, але тільки ця лупа служила для збільшення не самого предмета, а його зображення.
У 1663 році мікроскоп Дребелябув удосконаленоанглійським фізиком Робертом Гуком, який увів у нього третю лінзу, яка отримала назву колективу. Цей тип мікроскопа набув великої популярності, і більшість мікроскопів кінця XVII - першої половини VIII століття будувалися за його схемою.
Пристрій мікроскопа
Мікроскоп – це оптичний прилад, призначений для дослідження збільшених зображень мікрооб'єктів, які не видно неозброєним оком.
Основними частинами світлового мікроскопа (рис. 1) є об'єктив та окуляр, укладені у циліндричний корпус – тубус. Більшість моделей, призначених для біологічних досліджень, мають у комплекті три об'єктиви з різними фокусними відстанями та поворотний механізм, призначений для їхньої швидкої зміни – турель, яку часто називають револьверною головкою. Тубус розташовується на верхній частині масивного штатива, що включає тубусоутримувач. Трохи нижче об'єктиву (або турелі з декількома об'єктивами) знаходиться предметний столик, на який встановлюються предметні шибки з досліджуваними зразками. Різкість регулюється за допомогою гвинта грубого та точного налаштування, який дозволяє змінювати положення предметного столика щодо об'єктива.
Для того, щоб досліджуваний зразок мав достатню для комфортного спостереження яскравість, мікроскопи забезпечуються ще двома оптичними блоками (рис. 2) - освітлювачем та конденсором. Освітлювач створює потік світла, що висвітлює досліджуваний препарат. У класичних світлових мікроскопах конструкція освітлювача (вбудованого або зовнішнього) передбачає низьковольтну лампу з товстою ниткою розжарення, що збирає лінзу та діафрагму, що змінює діаметр світлової плями на зразку. Конденсор, що являє собою лінзу, що збирає, призначений для фокусування променів освітлювача на зразку. Конденсор також має ірисову діафрагму (польову та апертурну), за допомогою якої регулюється інтенсивність освітлення.
При роботі з пропускаючими світло об'єктами (рідинами, тонкими зрізами рослин і т. п.), їх висвітлюють світлом, що проходить - освітлювач і конденсор розташовуються під предметним столиком. Непрозорі зразки потрібно висвітлювати спереду. Для цього освітлювач розташовують над предметним столиком, і його промені за допомогою напівпрозорого дзеркала прямують на об'єкт через об'єктив.
Освітлювач може бути пасивним, активним (лампа) або складатися з обох елементів. Найпростіші мікроскопи не мають ламп для підсвічування зразків. Під столиком у них розташовується двостороннє дзеркало, у якого одна сторона плоска, а інша увігнута. При денному висвітленні, якщо мікроскоп стоїть біля вікна, отримати досить хороше висвітлення можна за допомогою увігнутого дзеркала. Якщо мікроскоп знаходиться в темному приміщенні, для підсвічування використовуються плоске дзеркало і зовнішній освітлювач.
Збільшення мікроскопа дорівнює добутку збільшення об'єктиву та окуляра. При збільшенні окуляра рівному 10 і збільшенні об'єктиву дорівнює 40 загальний коефіцієнт збільшення дорівнює 400. Зазвичай до комплекту дослідницького мікроскопа входять об'єктиви зі збільшенням від 4 до 100. Типовий комплект об'єктивів мікроскопа для аматорських та навчальних досліджень(х 4, х10 та х 40), забезпечує збільшення від 40 до 400.
Роздільна здатність - інша найважливіша характеристика мікроскопа, що визначає його якість і чіткість зображення, що формується ним. Чим більша здатність, тим більше дрібних деталей можна розглянути при сильному збільшенні. У зв'язку з роздільною здатністю говорять про «корисне» і «некорисне» збільшення. "Корисним" називається граничне збільшення, при якому забезпечується максимальне деталювання зображення. Подальше збільшення («непотрібне») не підтримується роздільною здатністю мікроскопа і не виявляє нових деталей, зате може негативно вплинути на чіткість і контраст зображення. Таким чином, межа корисного збільшення світлового мікроскопа обмежується не загальним коефіцієнтомзбільшення об'єктиву і окуляра - його при бажанні можна зробити як завгодно великим, - а якістю оптичних компонентів мікроскопа, тобто роздільною здатністю.
Мікроскоп включає три основні функціональні частини:
1. Освітлювальна частина
Призначена для створення світлового потоку, що дозволяє висвітлити об'єкт таким чином, щоб наступні частини мікроскопа гранично точно виконували свої функції. Освітлювальна частина мікроскопа світла розташована за об'єктом під об'єктивом у прямих мікроскопах і перед об'єктом над об'єктивом в інвертованих.
Освітлювальна частина включає джерело світла (лампа та електричний блок живлення) та оптико-механічну систему (колектор, конденсор, польова та апертурна регульовані/ірисові діафрагми).
2. Відтворююча частина
Призначена для відтворення об'єкта в площині зображення з необхідною для дослідження якістю зображення та збільшення (тобто для побудови такого зображення, яке якомога точніше і у всіх деталях відтворювало б об'єкт з відповідним оптикою мікроскопа роздільною здатністю, збільшенням, контрастом та кольором).
Відтворювальна частина забезпечує перший ступінь збільшення та розташована після об'єкта до площини зображення мікроскопа. Відтворювальна частина включає об'єктив та проміжну оптичну систему.
Сучасні мікроскопи останнього покоління базуються на оптичних системах об'єктивів, скоригованих на безкінечність.
Це вимагає додаткового застосування так званих тубусних систем, які паралельні пучки світла, що виходять з об'єктива, «збирають» у площині зображення мікроскопа.
3. Візуалізуюча частина
Призначена для отримання реального зображення об'єкта на сітківці ока, фотоплівці або платівці, на екрані телевізійного або комп'ютерного монітора з додатковим збільшенням (другий рівень збільшення).
Візуалізуюча частина розташована між площиною зображення об'єктива та очима спостерігача (камерою, фотокамерою).
Візуалізуюча частина включає монокулярну, бінокулярну або тринокулярну візуальну насадку зі спостережною системою (окулярами, які працюють як лупа).
Крім того, до цієї частини належать системи додаткового збільшення (системи оптоваря/зміни збільшення); проекційні насадки, зокрема дискусійні для двох і більше спостерігачів; рисувальні апарати; системи аналізу та документування зображення з відповідними узгоджувальними елементами (фотоканал).
Мікроскоп називається унікальний прилад, покликаний збільшувати мікрозображення і вимірювати розміри об'єктів або структурні утворення, що спостерігаються через об'єктив. Ця розробка дивовижна, а значення винаходу мікроскопа надзвичайно велике, адже без нього не було б деяких напрямків. сучасної науки. І звідси детальніше.
Мікроскоп - споріднений телескоп пристрій, який застосовується для зовсім інших цілей. З його допомогою вдається розглянути структуру об'єктів, які невидимі оком. Він дозволяє визначати морфологічні параметри мікроутворень, а також оцінювати їхнє об'ємне розташування. Тому навіть складно уявити, яке значення мало винахід мікроскопа, і як його поява вплинула розвиток науки.
Історія мікроскопа та оптики
Сьогодні важко відповісти, хто першим винайшов мікроскоп. Ймовірно, це питання також буде широко обговорюватися, як і створення арбалета. Однак, на відміну від зброї, винахід мікроскопа справді відбувся у Європі. А ким саме, поки що невідомо. Імовірність того, що першовідкривачем пристрою став Ханс Янсен, голландський майстер з виробництва окулярів, досить висока. Його сином, Захарієм Янсеном, у 1590 році було зроблено заяву, що він разом із батьком сконструював мікроскоп.
Але вже 1609 року з'явився ще один механізм, який створив Галілео Галілей. Він назвав його occhiolino і презентував публіці Національної академії деї Лінчеї. Доказом того, що в той період вже міг використовуватися мікроскоп, є знак друку папи Урбана III. Вважається, що він є модифікацією зображення, отриманого шляхом мікроскопування. Світловий мікроскоп (складовий) Галілео Галілеяскладався з однієї опуклої та однієї увігнутої лінзи.
Удосконалення та впровадження у практику
Вже через 10 років після винаходу Галілея Корнеліус Дреббель створює складовий мікроскоп, що має дві опуклі лінзи. А пізніше, тобто вже до кінця, Крістіан Гюйгенс розробив дволінзову систему окулярів. Вони виробляються і зараз, хоча їм не вистачає оглядової широти. Але, що важливіше, за допомогою такого мікроскопа в 1665 було проведено дослідження зрізу пробкового дуба, де вчений побачив так звані стільники. Результатом експерименту стало запровадження поняття "клітина".
Інший батько мікроскопа - Антоні ван Левенгук - лише перенайшов його, але зумів привернути до приладу увагу біологів. І після цього стало зрозуміло, яке значення мало винахід мікроскопа для науки, адже це дозволило розвиватися мікробіології. Ймовірно, згаданий прилад суттєво прискорив розвиток і природничих наук, адже поки людина не побачила мікробів, вона вірила, що хвороби зароджуються від неохайності. А в науці царювали поняття алхімії та віталістичні теорії існування живого та самозародження життя.
Мікроскоп Левенгука
Винахід мікроскопа є унікальною подією в науці Середньовіччя, тому що завдяки пристрої вдалося знайти безліч нових предметів для наукового обговорення. Більше того, багато теорій зруйнувалося завдяки мікроскопуванню. І це велика заслуга Антоні ван Левенгука. Він зміг удосконалити мікроскоп так, щоб дозволяв детально побачити клітини. І якщо розглядати питання у цьому контексті, то Левенгук справді є батьком мікроскопа такого типу.
Структура приладу
Сам світловий являв собою платівку з лінзою, здатною багаторазово збільшувати об'єкти, що розглядаються. Ця платівка з лінзою мала штатив. Через нього вона монтувалася на горизонтальний стіл. Спрямовуючи лінзу світ і розташовуючи між нею і полум'ям свічки досліджуваний матеріал, можна було розглянути Причому першим матеріалом, який Антоні ван Левенгук досліджував, був зубний наліт. У ньому вчений побачив безліч істот, назвати які поки що не міг.
Унікальність мікроскопа Левенгука вражає. Наявні тоді складові моделі не давали високої якостізображення. Більше того, наявність двох лінз лише посилювало дефекти. Тому потрібно більше 150 років, поки складові мікроскопи, спочатку розроблені Галілеєм і Дреббелем, почали давати таку ж якість зображення, як пристрій Левенгука. Сам Антоні ван Левенгук все одно не вважається батьком мікроскопа, але по праву є визнаним майстром мікроскопування нативних матеріалів і клітин.
Винахід та вдосконалення лінз
Саме поняття лінзи існувало вже в Стародавньому Риміта Греції. Наприклад, у Греції за допомогою опуклих шибок вдавалося розпалювати вогонь. А у Римі давно помітили властивості скляних судин, наповнених водою. Вони дозволяли збільшувати зображення, хоч і не багато разів. Подальший розвитоклінз невідомо, хоча очевидно, що прогрес дома стояти було.
Відомо, що у 16 столітті у Венеції увійшло практику застосування окулярів. Підтвердженням цього є факти наявності верстатів для шліфування скла, що дозволяло отримувати лінзи. Також були креслення оптичних приладів, що є дзеркалами і лінзами. Авторство цих робіт належить Леонардо да Вінчі. Але ще раніше люди працювали зі збільшувальним склом: ще в 1268 році Роджер Бекон висунув ідею створення підзорної труби. Пізніше її було реалізовано.
Очевидно, що авторство лінзи нікому не належало. Але це спостерігалося доти, поки оптикою не зайнявся Карл Фрідріх Цейс. У 1847 році він приступив до виробництва мікроскопів. Потім його компанія стала лідером у розробці оптичного скла. Вона існує до сьогоднішнього дня, залишаючись головною в галузі. З нею співпрацюють усі компанії, які займаються виробництвом фото- та відеокамер, оптичних прицілів, далекомірів, телескопів та інших пристроїв.
Удосконалення мікроскопії
Історія винаходу мікроскопа вражає під час її детального вивчення. Але не менш цікавою є історія подальшого вдосконалення мікроскопії. Почали з'являтися нові, а наукова думка, що породжує їх, поринала все глибше. Тепер метою вченого було як вивчення мікробів, а й розгляд дрібніших складових. Вони є молекули і атоми. Вже 19 столітті їх вдавалося досліджувати у вигляді рентгеноструктурного аналізу. Але наука потребувала більшого.
Отже, вже 1863 року дослідником Генрі Кліфтоном Сорбі на дослідження метеоритів розробили поляризаційний мікроскоп. А в 1863 Ернстом Аббе була розроблена теорія мікроскопа. Вона була успішно перейнята на виробництві Карла Цейса. Його компанія завдяки цьому розвинулася до визнаного лідера галузі оптичних приладів.
Але незабаром настав 1931 - час створення електронного мікроскопа. Він став новим видом апарату, що дозволяє бачити набагато більше, ніж світловий. У ньому для просвічування застосовувалися не фотони і не поляризоване світло, а електрони - частки набагато дрібніші, ніж найпростіші іони. Саме винахід електронного мікроскопа дозволило розвиватись гістології. Тепер вчені здобули повну впевненість, що їхні судження про клітину та її органели справді правильні. Втім, лише 1986 року творцю електронного мікроскопа Ернсту Руску було присуджено Нобелівська премія. Більше того, вже в 1938 році Джеймс Хіллер будує електронний мікроскоп, що просвічує.
Найновіші види мікроскопів
Наука після успіхів багатьох учених розвивалася дедалі швидше. Тому метою, продиктованою новими реаліями, стала необхідність розробки високочутливого мікроскопа. І вже 1936 року Ервін Мюллер випускає польовий емісійний прилад. А в 1951 виробляється ще один пристрій - польовий іонний мікроскоп. Його важливість є надзвичайною, тому що він вперше дозволив ученим бачити атоми. До того ж у 1955 році Єжи Номарський розробляє. теоретичні основидиференціальної інтерференційно-контрастної мікроскопії.
Удосконалення нових мікроскопів
Винахід мікроскопа ще не є успіхом, оскільки змусити іони чи фотони проходити через біологічні середовища, а потім розглядати отримане зображення, в принципі, неважко. Ось тільки питання підвищення якості мікроскопії було справді важливим. І після цих висновків вчені створили прогоновий мас-аналізатор, який отримав назву скануючого іонного мікроскопа.
Цей пристрій дозволяло сканувати окремо взятий атом та отримувати дані про тривимірну структуру молекули. Разом з цим метод дозволив значно прискорити процес ідентифікації багатьох речовин, що зустрічаються у природі. А вже 1981 року було введено скануючий тунельний мікроскоп, а 1986-го — атомно-силовий. 1988 - це рік винаходу мікроскопа скануючого електрохімічного тунельного типу. А останнім і найкориснішим є силовий зонд Кельвіна. Він був розроблений у 1991 році.
Оцінка глобального значення винаходу мікроскопа
Починаючи з 1665 року, коли Левенгук зайнявся обробкою скла та виробництвом мікроскопів, галузь розвивалася та ускладнювалася. І ставлячи питання про те, яке значення мало винахід мікроскопа, варто розглянути основні досягнення мікроскопування. Отже, цей метод дозволив розглянути клітину, що стало черговим поштовхом розвитку біології. Потім прилад дозволив розглянути органели клітини, що дозволило сформувати закономірності клітинної структури.
Потім мікроскоп дозволив побачити молекулу та атом, а пізніше вчені змогли сканувати їхню поверхню. Більше того, через мікроскоп можна побачити навіть електронні хмари атомів. Оскільки електрони рухаються зі швидкістю світла навколо ядра, то розглянути цю частинку неможливо. Попри це слід розуміти, яке значення мало винахід мікроскопа. Він дав нагоду побачити щось нове, що не можна бачити оком. Це дивовижний світвивчення якого наблизило людину до сучасних досягнень фізики, хімії та медицини. А це варте всіх праць.
