กล้องจุลทรรศน์ นับตั้งแต่การประดิษฐ์ขึ้นในช่วงปลายทศวรรษ 1500 กล้องจุลทรรศน์แบบใช้แสงได้เพิ่มพูนความรู้ของเราในด้านชีววิทยาพื้นฐาน การวิจัยทางชีวการแพทย์ การวินิจฉัยทางการแพทย์และวัสดุศาสตร์ กล้องจุลทรรศน์แบบใช้แสงสามารถขยายวัตถุได้ถึง 1,000 เท่า ทำให้เห็นรายละเอียดของกล้องจุลทรรศน์ เทคโนโลยีกล้องจุลทรรศน์แบบใช้แสงได้พัฒนาไปไกลกว่ากล้องจุลทรรศน์รุ่นแรกของโรเบิร์ต ฮุกและอันโตนี ฟัน เลเวินฮุก
ซึ่งเทคนิคพิเศษและเลนส์ได้รับการพัฒนาขึ้น เพื่อเปิดเผยโครงสร้างและชีวเคมีของเซลล์ที่มีชีวิต กล้องจุลทรรศน์ได้เข้าสู่ยุคดิจิทัลแล้ว โดยใช้อุปกรณ์ชาร์จคู่ CCD และกล้องดิจิทัลเพื่อจับภาพ แต่หลักการพื้นฐานของกล้องจุลทรรศน์ขั้นสูงเหล่านี้ ก็เหมือนกับหลักการของกล้องจุลทรรศน์ของนักเรียน ที่คุณอาจใช้ในชั้นเรียนชีววิทยาครั้งแรกของคุณ ในบทความฉบับนี้เราจะเข้าสู่โลกเล็กๆของกล้องจุลทรรศน์ในแบบใช้แสง
รวมถึงตรวจสอบเทคโนโลยีต่างๆ ที่ช่วยให้สามารถเปิดเผยสิ่งที่ตามนุษย์มองไม่เห็น พื้นฐาน กล้องจุลทรรศน์ในแบบใช้แสงทำงานคล้ายกับ กล้องโทรทรรศน์แบบหักเหแสง แต่มีความแตกต่างเล็กน้อย เรามาทบทวนกันสั้นๆว่ากล้องโทรทรรศน์ทำงานอย่างไร กล้องโทรทรรศน์ต้องรวบรวมแสงจำนวนมาก จากวัตถุที่อยู่ไกลและสลัว ดังนั้น จึงต้องการเลนส์ใกล้วัตถุขนาดใหญ่ เพื่อรวบรวมแสงให้ได้มากที่สุดและนำไปยังโฟกัสที่สว่าง เนื่องจากเลนส์ใกล้วัตถุมีขนาดใหญ่
จึงนำภาพของวัตถุมาโฟกัสที่ระยะหนึ่ง ซึ่งเป็นเหตุผลว่าทำไมกล้องโทรทรรศน์จึงยาวกว่ากล้องจุลทรรศน์มาก เลนส์ใกล้ตาของกล้องโทรทรรศน์ จะขยายภาพนั้นเมื่อนำเข้าสู่ตาของคุณ ตรงกันข้ามกับกล้องโทรทรรศน์ กล้องจุลทรรศน์จะต้องรวบรวมแสงจากพื้นที่เล็กๆของชิ้นงานที่บาง และมีแสงสว่างเพียงพอซึ่งอยู่ใกล้กัน ดังนั้น กล้องจุลทรรศน์จึงไม่จำเป็นต้องมีเลนส์ใกล้วัตถุขนาดใหญ่ เลนส์ใกล้วัตถุของกล้องจุลทรรศน์ มีขนาดเล็กและเป็นทรงกลม
ซึ่งหมายความว่ามีทางยาวโฟกัสที่สั้นกว่ามากในด้านใดด้านหนึ่ง มันทำให้ภาพของวัตถุเข้าสู่โฟกัสในระยะทางสั้นๆ ภายในท่อของกล้องจุลทรรศน์ จากนั้นภาพจะถูกขยายด้วยเลนส์ ตัวที่ 2 ซึ่งเรียกว่าเลนส์ใกล้ตาหรือเลนส์ใกล้ตา เมื่อนำภาพนั้นมาสู่ดวงตาของคุณ ข้อแตกต่างที่สำคัญอื่นๆระหว่างกล้องโทรทรรศน์ และกล้องจุลทรรศน์ก็คือกล้องจุลทรรศน์ มีแหล่งกำเนิดแสงและคอนเดนเซอร์ คอนเดนเซอร์เป็นระบบเลนส์ที่โฟกัสแสง
ซึ่งมาจากแหล่งกำเนิดไปยังจุดสว่างเล็กๆของชิ้นงาน ซึ่งเป็นบริเวณเดียวกับที่เลนส์ใกล้วัตถุตรวจสอบ ยังแตกต่างจากกล้องโทรทรรศน์ซึ่งมีเลนส์ใกล้วัตถุแบบคงที่ และเลนส์ใกล้ตาแบบเปลี่ยนได้ กล้องจุลทรรศน์โดยทั่วไปจะมีเลนส์ใกล้วัตถุแบบเปลี่ยนได้ และเลนส์ใกล้ตาแบบคงที่โดยการเปลี่ยนเลนส์ใกล้วัตถุ เปลี่ยนจากวัตถุที่ค่อนข้างแบนและมีกำลังขยายต่ำเป็นวัตถุที่มีกำลังขยายสูงและกลม การรวบรวมแสงไม่ใช่งานหลักของเลนส์ใกล้วัตถุของกล้องจุลทรรศน์
เนื่องจากเลนส์ใกล้วัตถุเป็นกล้องโทรทรรศน์ คุณภาพของภาพ เมื่อคุณดูตัวอย่างโดยใช้ กล้องจุลทรรศน์ คุณภาพของภาพที่คุณเห็นจะได้รับการประเมินตามสิ่งต่อไปนี้ ความสว่าง-ภาพสว่างหรือมืดแค่ไหน ความสว่างเกี่ยวข้องกับระบบไฟส่องสว่าง และสามารถเปลี่ยนแปลงได้โดยการเปลี่ยนแรงดันไฟฟ้าไปที่หลอดไฟ รีโอสแตทและการปรับรูรับแสงของคอนเดนเซอร์และไดอะแฟรม ความสว่างยังสัมพันธ์กับตัวเลขรูรับแสงของเลนส์ใกล้วัตถุ
ยิ่งรูรับแสงตัวเลขมากภาพยิ่งสว่าง โฟกัส-ภาพพร่ามัวหรือมีความคมชัดหรือไม่ โฟกัสจะสัมพันธ์กับความยาวโฟกัสและสามารถควบคุมได้ด้วยปุ่มปรับโฟกัส ความหนาของกระจกครอบบนสไลด์ตัวอย่าง อาจส่งผลต่อความสามารถในการโฟกัสภาพของคุณ ซึ่งอาจหนาเกินไปสำหรับเลนส์ใกล้วัตถุ ความหนาของกระจกครอบที่ถูกต้องเขียนไว้ที่ด้านข้างของเลนส์ใกล้วัตถุ ความละเอียด-จุด 2 จุดในภาพจะอยู่ใกล้กันแค่ไหนก่อนที่จะมองไม่เห็นว่าเป็นจุด 2 จุดแยกจากกัน
ความละเอียดเกี่ยวข้องกับรูรับแสงตัวเลขของเลนส์ใกล้วัตถุ รูรับแสงตัวเลขยิ่งสูง ความละเอียดยิ่งดีและความยาวคลื่นของแสงที่ผ่านเลนส์ ความยาวคลื่นยิ่งสั้นความละเอียดยิ่งดี ความคมชัด-ความแตกต่างของแสงระหว่างพื้นที่ข้างเคียงของชิ้นงานทดสอบคืออะไร คอนทราสต์เกี่ยวข้องกับระบบไฟส่องสว่างและปรับได้ โดยการเปลี่ยนความเข้มของแสงและรูรับแสงไดอะแฟรม นอกจากนี้ คราบสารเคมีที่ใช้กับชิ้นงานยังสามารถเพิ่มความเปรียบต่างได้
ประเภทของกล้องจุลทรรศน์ ปัญหาสำคัญในการสังเกตตัวอย่างด้วยกล้องจุลทรรศน์ คือภาพไม่มีความเปรียบต่างมากนัก นี่เป็นเรื่องจริงโดยเฉพาะอย่างยิ่งกับสิ่งมีชีวิต เช่น เซลล์แม้ว่าเม็ดสีตามธรรมชาติ เช่น สีเขียวในใบไม้จะให้ความคมชัดได้ดี วิธีหนึ่งในการปรับปรุงคอนทราสต์ คือการรักษาชิ้นงานด้วยเม็ดสีหรือสีย้อมที่จับกับโครงสร้างเฉพาะภายในชิ้นงาน มีการพัฒนากล้องจุลทรรศน์ประเภทต่างๆ เพื่อปรับปรุงความคมชัดในชิ้นงาน
ความเชี่ยวชาญส่วนใหญ่อยู่ในระบบส่องสว่าง และประเภทของแสงที่ผ่านชิ้นงานทดสอบ ตัวอย่างเช่น กล้องจุลทรรศน์แบบใช้สนามมืดใช้คอนเดนเซอร์พิเศษ เพื่อปิดกั้นแสงจ้าส่วนใหญ่และให้แสงสว่างแก่ชิ้นงานด้วยแสงเฉียง เหมือนกับที่ดวงจันทร์บังแสงจากดวงอาทิตย์ในสุริยุปราคา การตั้งค่าออพติคอลนี้ให้พื้นหลังที่มืดสนิท และเพิ่มคอนทราสต์ของภาพเพื่อดึงรายละเอียดที่ดีออกมา พื้นที่สว่างที่ขอบเขตภายในชิ้นงานทดสอบ
ต่อไปนี้เป็นเทคนิคต่างๆของกล้องจุลทรรศน์แบบใช้แสง ไบรท์ฟิลด์-นี่คือการกำหนดค่าพื้นฐานของกล้องจุลทรรศน์ ภาพที่เห็นจนถึงตอนนี้ทั้งหมดมาจากกล้องจุลทรรศน์แบบไบรท์ฟิลด์ เทคนิคนี้มีคอนทราสต์น้อยมาก ความเปรียบต่างส่วนใหญ่มาจากการย้อมสีชิ้นงาน ดาร์คฟิลด์-การกำหนดค่านี้ช่วยเพิ่มคอนทราสต์ตามที่กล่าวไว้ข้างต้น ดูการแสดงออกของโมเลกุล กล้องจุลทรรศน์แบบดาร์คฟิลด์สำหรับรายละเอียดและตัวอย่าง
การส่องสว่างของ Rheinberg-การตั้งค่านี้คล้ายกับดาร์คฟิลด์ แต่ใช้ชุดตัวกรองเพื่อสร้างการย้อมสีด้วยแสงของชิ้นงาน ดูการแสดงออกของโมเลกุล การส่องสว่างของ Rheinberg สำหรับรายละเอียดและตัวอย่าง เทคนิคต่อไปนี้ใช้หลักการพื้นฐานเดียวกันกับการให้แสงของ Rheinberg ทำให้ได้ผลลัพธ์ที่แตกต่างกันโดยใช้ส่วนประกอบออปติกที่แตกต่างกัน แนวคิดพื้นฐานเกี่ยวข้องกับการแบ่งลำแสงออกเป็น 2 เส้นทางที่ส่องสว่างไปยังชิ้นงานทดสอบ
คลื่นแสงที่ผ่านโครงสร้างหนาแน่นภายในชิ้นงานทดสอบจะช้าลง เมื่อเทียบกับคลื่นแสงที่ผ่านโครงสร้างที่มีความหนาแน่นน้อย เมื่อคลื่นแสงทั้งหมดถูกรวบรวมและส่งไปยังช่องมองภาพ คลื่นแสงเหล่านั้นจะรวมกันอีกครั้ง ดังนั้น จึงรบกวนซึ่งกันและกัน รูปแบบสัญญาณรบกวนให้ความเปรียบต่าง อาจแสดงพื้นที่มืด หนาแน่นมากขึ้น บนพื้นหลังสีอ่อน หนาแน่นน้อยกว่าหรือสร้างภาพสามมิติ 3-D ปลอมประเภทหนึ่ง
บทความอื่นๆที่น่าสนใจ : กรีนเบอเรต์ หน้าที่การปฏิบัติงานช่วงสงครามและหลังสงครามกรีนเบอเรต์
