顯微鏡：打開微觀世界的大門

周敏玲

提及顯微鏡，可能很多同學都認識，并且借助顯微鏡觀察過微觀的物體。顯微鏡把人類帶入了大自然中另一個奇妙的世界。它是窺探微觀世界奧秘的“眼睛”，是開啟微觀世界大門的“金鑰匙”。那顯微鏡是怎樣被發明出來的呢？第一個發明顯微鏡的人又是誰呢？今天，我們就詳細具體地為同學們介紹一下顯微鏡的發明與發展史。

可放大物體的玻璃“鏡片”

自玻璃被發明以后，羅馬人用各種形狀的透明玻璃來做實驗，其中就有邊緣薄、中間厚的玻璃。他們發現，如果把“鏡片”放在物體上，物體看起來變大了。這些所謂的“鏡片”其實并不是現代意義上的鏡片，應該叫放大鏡或凸透鏡。

1590年 詹森父子發明復式顯微鏡

大約在1590 年，荷蘭眼鏡工匠詹森和他的父親把兩片凸透鏡放到圓形管里，然后一項重要的發明——復式顯微鏡就誕生了。

靠近管子底部的物體得到了放大，而且要比任何單個凸透鏡的放大倍率要高很多。很大程度上，他們的第一臺顯微鏡可被認為是一種創新，尚不能作為科學儀器使用，因為放大倍率僅有9 倍，而且圖像有些模糊。

1660年?羅伯特·胡克發明復合顯微鏡

1660 年，羅伯特·胡克利用點燃的油燈發出的光經過裝了水的玻璃，從而聚焦在標本上，來更好地觀察標本。1665 年，胡克自己設計制造了一架由上、下兩塊凸透鏡組成的復合顯微鏡。有一次，他從櫟樹皮上切了一片軟木薄片，并放到自己發明的顯微鏡上觀察。他觀察到了植物細胞（ 已死亡），并且覺得它們的形狀類似教士所住的單人房間。所以，他使用單人房間的“cell”一詞將植物細胞命名為“cellua”。胡克可謂是史上第一個成功觀察細胞的人。

1674年?列文虎克發明簡易實用顯微鏡

世界上第一臺真正意義上的顯微鏡出現在17 世紀晚期，發明者是荷蘭的布匹商人、顯微鏡之父——列文虎克。

列文虎克比同時代的人取得了更大的成就。他把一個小玻璃球磨制成了凸透鏡，放大倍數竟然達到了720 倍。要知道，當時其他顯微鏡的放大倍數最高僅有50 倍。他用這個鏡片做成了世界上第一臺實用顯微鏡。

列文虎克用螺絲釘把一個凸透鏡連接到一個金屬固定器上，于是他的顯微鏡就做成了。列文虎克帶著他獨創的顯微鏡開始進入科學界，因為他看到了別人在此之前從來都看不到的東西。在顯微鏡下，他看到了細菌、酵母、血液細胞和水中微小的浮游生物。人們從來沒有意識到顯微鏡的放大功能會幫他們發現事物的結構，發現所有生命都是由很多非常細小的東西組成的。在此之前，從來沒有人會想到這一點。

1886年?肖特和蔡司發明現代復合光學顯微鏡

德國化學家肖特成功研制出供制作透鏡的優質光學玻璃。他和德國顯微鏡制作者卡爾·蔡司合作，建立了蔡司光學儀器廠，于1886 年生產出現代復合光學顯微鏡，達到了光學顯微鏡的分辨限度。

1932年?魯斯卡發明透射電子顯微鏡

德國物理學家恩斯特·魯斯卡發明了第一臺透射電子顯微鏡，通過發射電子穿過極薄的標本切片而成像，能把標本放大50 萬倍。

透射電子顯微鏡可以看到在光學顯微鏡下無法看清的小于0.2 微米的細微結構，這些結構被稱為亞顯微結構或超微結構。要想看清這些結構，就必須選擇波長更短的光源，以提高顯微鏡的分辨率。

1932年，魯斯卡發明了以電子束為光源的透射電子顯微鏡。電子束的波長要比可見光和紫外線短得多，并且與發射電子束的電壓平方根成反比。也就是說，電壓越高，波長越短。透射電子顯微鏡的分辨率可達0.2 納米。

1965年?商用掃描電子顯微鏡問世

掃描電子顯微鏡是一種介于透射電子顯微鏡和光學顯微鏡之間的微觀形貌觀察儀器，其利用聚焦的很窄的高能電子束來掃描樣品，通過光束與物質間的相互作用，來激發各種物理信息，對這些信息收集、放大，再成像，以達到對物質微觀形貌表征的目的。

1965 年，英國劍橋科學儀器公司研制成功第一臺商用掃描電鏡， 其分辨率為 10 納米。新式的掃描電子顯微鏡的分辨率可以達到1 納米，放大倍數可以達到30 萬倍及以上連續可調，并且景深大、視野大，成像立體效果好。此外，掃描電子顯微鏡和其他分析儀器相結合，可以做到在觀察微觀形貌的同時，進行物質微區成分分析，在巖土、石墨、陶瓷及納米材料等研究上有廣泛應用。

1982年?賓寧和羅雷爾發明掃描隧道顯微鏡

掃描隧道顯微鏡，亦稱為掃描穿隧式顯微鏡，是一種利用量子理論中的隧道效應探測物質表面結構的儀器。它于1982 年由格爾德·賓寧及海因里希·羅雷爾發明。兩位發明者因此獲得了1986 年諾貝爾物理學獎。

掃描隧道顯微鏡是一種掃描探針顯微術工具，可讓科學家觀察和定位單個原子，具有比它的同類——原子力顯微鏡更加高的分辨率。此外，掃描隧道顯微鏡在低溫下（-269.15℃）可以利用探針尖端精確操縱原子。因此，它在納米科技領域既是重要的測量工具，也是加工工具。

顯微鏡的發展經歷了一個漫長的過程，但正是人們對微觀世界的探索欲、對未知的渴望，促使科學技術不斷發展進步。未來，人們將會為探尋更微小的結構而上下求索。

（責任編輯：陸艷）