Forschung und Entwicklung der optischen Mikroskopie
Schon im ersten Jahrhundert v. Chr. entdeckten die Menschen, dass kleine Objekte vergrößert und abgebildet werden konnten, wenn man sie durch kugelförmige transparente Objekte betrachtete. Später begriffen wir allmählich das Gesetz, dass die Oberfläche von kugelförmigem Glas Objekte vergrößern und abbilden kann.
Bis 1590 hatten niederländische und italienische Brillenhersteller Vergrößerungsinstrumente entwickelt, die Mikroskopen ähnelten. Um 1610 veränderten der Italiener Galileo und der Deutsche Kepler bei ihren Untersuchungen an Teleskopen den Abstand zwischen Objektivlinse und Okular und entwickelten eine sinnvolle optische Pfadstruktur für das Mikroskop. Die Optiker dieser Zeit beschäftigten sich mit der Herstellung, Förderung und Verbesserung von Mikroskopen.
Mitte des 20. Jahrhunderts leisteten der Brite Robert Hooke und der Niederländer Leeuwen Hooke herausragende Beiträge zur Entwicklung von Mikroskopen. Um 1665 fügte Hooke dem Mikroskop Grob- und Feinfokussierungsmechanismen, ein Beleuchtungssystem und einen Arbeitstisch zum Transportieren von Proben hinzu. Diese Komponenten wurden kontinuierlich verbessert und bilden heute die Grundbausteine moderner Mikroskope.
Zwischen 1673 und 1677 baute Leeuwenhoek einteilige Hochleistungsmikroskope in Lupenbauweise, von denen bis heute neun erhalten sind. Hooke und Leeuwenhoek erzielten mit selbstgebauten Mikroskopen herausragende Erfolge bei der Untersuchung der Mikrostruktur von Tieren und Pflanzen.
Im 19. Jahrhundert verbesserte das Aufkommen hochwertiger achromatischer Immersionsobjektive die Fähigkeit von Mikroskopen, feine Strukturen zu beobachten, erheblich. Amici war 1827 der erste, der ein Flüssigkeitsimmersionsobjektiv verwendete. In den 1870er Jahren legte der Deutsche Abbe die klassischen theoretischen Grundlagen für die Mikroskopbildgebung. Diese förderten die rasche Entwicklung der Mikroskopherstellung und der mikroskopischen Beobachtungstechnologie und boten Biologen und Medizinern wie Koch und Pasteur in der zweiten Hälfte des 19. Jahrhunderts leistungsstarke Werkzeuge zur Entdeckung von Bakterien und Mikroorganismen.
Während sich die Struktur des Mikroskops selbst weiterentwickelt, wird auch die Technologie der mikroskopischen Beobachtung ständig erneuert: Die Polarisationslichtmikroskopie kam 1850 auf, die Interferenzmikroskopie kam 1893 auf und 1935 entwickelte der niederländische Physiker Zernike die Phasenkontrastmikroskopie, für die er 1953 den Nobelpreis für Physik erhielt.
Das klassische optische Mikroskop ist lediglich eine Kombination aus optischen Komponenten und feinmechanischen Komponenten. Es verwendet das menschliche Auge als Empfänger, um das vergrößerte Bild zu beobachten. Später wurde dem Mikroskop ein fotografisches Gerät hinzugefügt, das lichtempfindlichen Film als Empfänger verwendete, der aufgezeichnet und gespeichert werden konnte. In der heutigen Zeit werden optoelektronische Komponenten, Fernsehkameraröhren und Ladungskoppler häufig als Empfänger von Mikroskopen verwendet und bilden in Verbindung mit mikroelektronischen Computern ein vollständiges System zur Erfassung und Verarbeitung von Bildinformationen.
Optische Linsen aus Glas oder anderen transparenten Materialien mit gekrümmten Oberflächen können Objekte vergrößern und Bilder erzeugen. Optische Mikroskope nutzen dieses Prinzip, um winzige Objekte auf eine Größe zu vergrößern, die für das menschliche Auge groß genug ist, um sie zu betrachten. Moderne optische Mikroskope verwenden üblicherweise zwei Vergrößerungsstufen, die jeweils durch das Objektiv und das Okular vervollständigt werden. Das beobachtete Objekt befindet sich vor dem Objektiv. Es wird auf der ersten Stufe durch das Objektiv vergrößert und wird zu einem umgekehrten realen Bild. Dann wird dieses reale Bild auf der zweiten Stufe durch das Okular vergrößert und wird zu einem virtuellen Bild. Was das menschliche Auge sieht, ist das virtuelle Bild. Die Gesamtvergrößerung eines Mikroskops ist das Produkt aus Objektivvergrößerung und Okularvergrößerung. Mit Vergrößerung wird das Vergrößerungsverhältnis linearer Abmessungen gemeint, nicht das Flächenverhältnis.
