Histoire du microscope

Au cours de cette période historique connue sous le nom de Renaissance, après le Moyen-Âge "sombre", il y eut les inventions de l'imprimerie, de la poudre à canon et de la boussole du marin, suivies par la découverte de l'Amérique. Tout aussi remarquable a été l'invention du microscope optique: un instrument qui permet à l'œil humain, au moyen d'une lentille ou de combinaisons de lentilles, d'observer des images agrandies de minuscules objets. Il a rendu visibles les détails fascinants des mondes dans les mondes.

Invention des lentilles en verre

Bien avant, dans le passé flou non enregistré, quelqu'un a ramassé un morceau de cristal transparent plus épais au milieu que sur les bords, l'a regardé et a découvert que cela agrandissait les choses. Quelqu'un a également découvert qu'un tel cristal concentrerait les rayons du soleil et mettrait le feu à un morceau de parchemin ou de tissu. Les loupes et "verres brûlants" ou "loupes" sont mentionnés dans les écrits de Sénèque et Pline l'Ancien, philosophes romains au premier siècle après JC, mais apparemment ils n'ont pas été beaucoup utilisés jusqu'à l'invention des lunettes, vers la fin du 13ème siècle. Ils ont été nommés lentilles car ils ont la forme des graines d'une lentille.

Le premier microscope simple était simplement un tube avec une plaque pour l'objet à une extrémité et, à l'autre, une lentille qui donnait un grossissement inférieur à dix diamètres - dix fois la taille réelle. Ces émerveillements généraux excités lorsqu'ils étaient utilisés pour voir des puces ou de minuscules choses rampantes et ont donc été surnommés "verres à puces".

Naissance du microscope optique

Vers 1590, deux fabricants hollandais de lunettes, Zaccharias Janssen et son fils Hans, en expérimentant avec plusieurs lentilles dans un tube, ont découvert que les objets voisins semblaient considérablement agrandis. Ce fut le précurseur du microscope composé et du télescope. En 1609, Galileo, père de la physique et de l'astronomie modernes, entendit parler de ces premières expériences, élabora les principes des lentilles et fabriqua un bien meilleur instrument avec un dispositif de focalisation.

Anton van Leeuwenhoek (1632-1723)

Le père de la microscopie, Anton van Leeuwenhoek de Hollande, a commencé comme apprenti dans un magasin de produits secs où des loupes étaient utilisées pour compter les fils dans le tissu. Il s'est enseigné de nouvelles méthodes pour meuler et polir de minuscules lentilles de grande courbure qui ont donné des grossissements jusqu'à 270 diamètres, les plus fins connus à l'époque. Cela a conduit à la construction de ses microscopes et aux découvertes biologiques pour lesquelles il est célèbre. Il a été le premier à voir et à décrire des bactéries, des levures, la vie grouillante d'une goutte d'eau et la circulation des globules sanguins dans les capillaires. Au cours d'une longue vie, il a utilisé ses lentilles pour faire des études de pionnier sur une extraordinaire variété de choses, vivantes et non vivantes, et a rapporté ses conclusions dans plus d'une centaine de lettres à la Royal Society of England et à l'Académie française.

Robert hooke

Robert Hooke, le père anglais de la microscopie, a confirmé à nouveau les découvertes d'Anton van Leeuwenhoek sur l'existence de minuscules organismes vivants dans une goutte d'eau. Hooke a fait une copie du microscope optique de Leeuwenhoek, puis amélioré sa conception.

Charles A. Spencer

Plus tard, peu d'améliorations majeures ont été apportées jusqu'au milieu du XIXe siècle. Ensuite, plusieurs pays européens ont commencé à fabriquer du matériel optique fin mais pas plus fin que les merveilleux instruments construits par l'américain Charles A. Spencer et l'industrie qu'il a fondée. Les instruments actuels, changés mais peu, donnent des grossissements jusqu'à 1250 diamètres avec la lumière ordinaire et jusqu'à 5000 avec la lumière bleue.

Au-delà du microscope optique

Un microscope optique, même avec des lentilles parfaites et un éclairage parfait, ne peut tout simplement pas être utilisé pour distinguer des objets qui sont plus petits que la moitié de la longueur d'onde de la lumière. La lumière blanche a une longueur d'onde moyenne de 0,55 micromètre, dont la moitié est de 0,275 micromètre. (Un micromètre équivaut à un millième de millimètre et il y a environ 25 000 micromètres à un pouce. Les micromètres sont également appelés microns.) Les deux lignes plus proches de 0,275 micromètres seront considérées comme une seule ligne, et tout objet avec un un diamètre inférieur à 0,275 micromètre sera invisible ou, au mieux, apparaîtra comme un flou. Pour voir de minuscules particules au microscope, les scientifiques doivent contourner complètement la lumière et utiliser un type différent d '«éclairage», un avec une longueur d'onde plus courte.

Le microscope électronique

L'introduction du microscope électronique dans les années 1930 a rempli la facture. Co-inventé par les Allemands, Max Knoll et Ernst Ruska en 1931, Ernst Ruska a reçu la moitié du prix Nobel de physique en 1986 pour son invention. (L'autre moitié du prix Nobel a été répartie entre Heinrich Rohrer et Gerd Binnig pour la STM.)

Dans ce type de microscope, les électrons sont accélérés dans le vide jusqu'à ce que leur longueur d'onde soit extrêmement courte, seulement cent millième celle de la lumière blanche. Les faisceaux de ces électrons se déplaçant rapidement sont focalisés sur un échantillon de cellule et sont absorbés ou diffusés par les parties de la cellule de manière à former une image sur une plaque photographique sensible aux électrons.

Puissance du microscope électronique

Poussés à leur limite, les microscopes électroniques peuvent permettre de voir des objets aussi petits que le diamètre d'un atome. La plupart des microscopes électroniques utilisés pour étudier le matériel biologique peuvent "voir" jusqu'à environ 10 angströms - un exploit incroyable, car bien que cela ne rende pas les atomes visibles, il permet aux chercheurs de distinguer des molécules individuelles d'importance biologique. En effet, il peut agrandir des objets jusqu'à 1 million de fois. Néanmoins, tous les microscopes électroniques souffrent d'un sérieux inconvénient. Puisqu'aucun spécimen vivant ne peut survivre sous leur vide poussé, ils ne peuvent pas montrer les mouvements en constante évolution qui caractérisent une cellule vivante.

Microscope optique contre microscope électronique

À l'aide d'un instrument de la taille de sa paume, Anton van Leeuwenhoek a pu étudier les mouvements d'organismes unicellulaires. Les descendants modernes du microscope optique de van Leeuwenhoek peuvent mesurer plus de 6 pieds, mais ils restent indispensables aux biologistes cellulaires car, contrairement aux microscopes électroniques, les microscopes optiques permettent à l'utilisateur de voir les cellules vivantes en action. Le défi principal pour les microscopistes optiques depuis l'époque de van Leeuwenhoek a été d'améliorer le contraste entre les cellules pâles et leur environnement plus pâle afin que les structures et les mouvements cellulaires soient plus faciles à voir. Pour ce faire, ils ont conçu des stratégies ingénieuses impliquant des caméras vidéo, de la lumière polarisée, des ordinateurs de numérisation et d'autres techniques qui apportent de vastes améliorations, en revanche, alimentant une renaissance de la microscopie optique..