Mikroskop je optický nástroj, který lze použít k zvětšování velmi malých položek, jako jsou živočišné buňky a minerály. Mikroskopy používají kombinaci různých čoček k produkci zvětšeného obrazu. Existují různé typy mikroskopů, ale původní a nejčastěji používaný je optický mikroskop . Optické mikroskopy osvětlují světlo skrz vzorek a vytvářejí zvětšený obraz. Lidské oko má rozlišovací schopnost asi 10-4 m a nedokážeme skutečně vidět věci menší než to bez pomoci. Nejstarší metodou zvětšování malých objektů byla použití jediných konvexních čoček. Ty nabízejí pouze omezené zvětšení, mnohem menší než u jednoduchých složených mikroskopů, které používají množství čoček používaných společně.
Vynálezce mikroskopu není znám. Předpokládá se, že Zacharias Jansen a jeho otec Hans jsou odpovědní za výrobu prvního složeného mikroskopu v Nizozemsku v pozdější části 16. století. Galileo je někdy uveden jako vynálezce, ale je velmi nepravděpodobné, že to bude pravda. V roce 1665 vytvořil Robert Hooke velmi vlivnou knihu s názvem Mikrografie, ve které kreslil obrazy předmětů, které nelze vidět pouhým okem. Právě v této knize Hooke vytvořil termín „buňka“ jako biologický stavební blok. Mikroskopy byly neuvěřitelně zásadní při prosazování našich znalostí o světě, které jsou tak malé, že je nelze vidět u našich nahých očí.
Mikroskopy vedly k objevení bakterií, Anton Van Leeuwenhoek popsal a psal o nich v 17. století. Fotografie poskytly mikroskopii novou hranu, která vědcům umožnila pořídit si fotografie, které viděly přes okulár. To jim umožnilo jednoduše sdílet své poznatky s kolegy a veřejností. V moderní době nyní vědci používají elektronové mikroskopy, které umožňují mnohem vyšší úroveň nebo zvětšení než optické mikroskopy.
Optické mikroskopy - slouží k zobrazení malých struktur a objektů pomocí viditelného světla. Fluorescenční mikroskopy - podobně jako optický mikroskop, ale pro zvýšení rozlišení používá fluorescenci. Elektronové mikroskopy - používají elektrony namísto světla. Může způsobit zvětšení až na 10 000 000 x. Mikroskopy skenovací sondy - používají se na atomové úrovni pro vytváření obrazů povrchu. X‑Ray Mikroskopes - používá rentgenové paprsky namísto viditelného světla a používá se k prohlédnutí uvnitř malých objektů a struktur.
Zapojte studenty tím, že ukážete příklady malých objektů z reálného života, a poté požádejte je, aby odhadli, jak můžeme vidět takové malé detaily. Zobrazte velký, jasný diagram mikroskopu a ukazujte důležité části, například okulár, objektiv a stolík. Pomozte studentům umístit tenký plátek cibule nebo kapku vody z rybníka na sklíčko a poté opatrně ho zakrýt krycím sklíčkem. Ukážte studentům, jak držet mikroskop, upravit světlo a pomalu zaostřovat otáčením hrubého a jemného zaostřovacího kola. Nechte studenty střídat se při prohlížení svých preparátů a poté diskutujte, co vidí a nakreslete svá pozorování.
Mikroskop je vědecký přístroj, který zvětšuje malé objekty, umožňuje vědcům a studentům zkoumat detaily, které nejsou viditelné pouhým okem. Často se používá v biologii, chemii a materiálových vědách k pozorování buněk, mikroorganismů a malých struktur. Mikroskop funguje pomocí čoček nebo digitálních senzorů k zvětšení objektů. Světlo prochází nebo se odráží od vzorku a čočky zaostřují obraz, aby byly detaily viditelné pro pozorovatele. Hlavní typy mikroskopů jsou světelné mikroskopy (pro pozorování barvených preparátů a živých buněk), elektronové mikroskopy (pro velmi vysoké zvětšení a detaily, například viry nebo atomy) a digitální mikroskopy (zobrazující obrázky na obrazovce).
Mikroskopy pomáhají studentům rozvíjet pozorovací dovednosti, pochopit biologické procesy a objevovat mikrosvět, čímž činí vědu interaktivnější a přitažlivější ve třídách. Rozlišovací schopnost (tj. schopnost vidět dva body samostatně) lidského oka nestačila již starým Řekům a Římanům. Proto začaly používat například skleněné koule naplněné vodou. Stavbou jednoduchých mikroskopů se zabýval Holanďan Antoni van Leeuwenhoek (1632 - 1723), který vyrobil svůj první mikroskop broušením vlastních čoček. Tento jednočočkový mikroskop připomínal spíše lupu, byl vyroben z jedné kvalitní čočky s krátkou ohniskovou vzdáleností. Taková čočka měla schopnost pozorovaný objekt zvětšit až 200-krát. Tímto přístrojem pak pozoroval rostlinné buňky a kvasinky. V roce 1590 vynalezli přístroj se dvěma posuvnými rourami, se spojkou na každé straně. Tyto nejranější dvojčočkové mikroskopy dokázali pozorovaný objekt zvětšit 20- až 30-krát. Tvaru, který známe dnes, nabyl mikroskop až v první polovině 19. století díky italskému přírodovědci Giovanni B.
V druhé polovině 19. století zkonstruoval optické zařízení mikroskopu Němec Ernst Abbe (1840 - 1905). Je zakladatelem teorie optických přístrojů a mnoho i zkonstruoval (např. Abbeho kondenzor, Abbeho komparátor, Abbeho refraktometr). V roce 1866 také vyvinul achromatické objektivy. Tím se posílila kvalita zobrazovaných detailů a rozlišení. Na vývoji mikroskopů se podílel i rozvoj průmyslu Zeiss a Leitz, které byly hlavními přispěvateli k vylepšení čoček a konstrukcí.
Na konci 17. století Antoine van Leeuwenhoek z Holandska vytvořil jednoduchý mikroskop s jednou čočkou. Tento nový vynález s konstrukcí podobnou moderní lupě se odlišoval tím, že jeho zvětšení dosáhlo více než 200násobku. Přibližně ve stejné době vytvořil Robert Hooke z Anglie složený mikroskop, který měl dvě čočky, čočku objektivu a okuláru. Hooke pozoroval korkovou tkáň a nazval ji buňkami, protože vypadala jako malé buňky plástve. Tehdy spojení dvou čoček nepříznivě ovlivnilo přesnost, částečně kvůli aberaci čoček, což mělo za následek nižší rozlišení než u jednoduchého mikroskopu.
V 19. století se rozlišení mikroskopu dramaticky zlepšilo prostřednictvím různých opatření. Korekce aberace byla provedena použitím lepších čoček nebo kombinací čoček a byla podporována německými společnostmi jako Zeiss a Leitz, které byly hlavními přispěvateli. Navzdory těmto významným zlepšením v mikroskopii objevil výzkumník George Airy v 19. století limit rozlišení založený na povaze světla. Rentgenové záření a elektron byly objeveny postupně na konci 19. století a na konci dvacátých let 20. století byla představena teorie elektronové čočky. Vývoj mikroskopů s vyšším rozlišením na počátku 20. století je výsledkem použití těchto paprsků s krátkou vlnovou délkou jako zdroje světla.
Transmisní elektronový mikroskop (TEM) vynalezl Ernst Ruska z Německa na počátku třicátých let 20. století a první komerční TEM vyvinula společnost Siemens v roce 1939. Vývoj skenovacího elektronového mikroskopu (SEM) začal přibližně ve stejné době jako vývoj TEM. Další v pořadí byl skenovací transmisní elektronový mikroskop (STEM), který vyvinul Manfred Ardenne na konci třicátých let 20. století, následovaný vývojem prototypu moderního SEM od Vladimira Zworykina na počátku čtyřicátých let 20. století. Zworykinův SEM však měl nízké rozlišení, takže vývoj SEM pokračoval prostřednictvím projektů v laboratoři Charlese Oatleyho na University of Cambridge v padesátých letech 20. století.
Na vývoji mikroskopu se podíleli vědci Jihočeské univerzity a Akademie věd ČR. Ve výzkumu pokračoval na Akademii věd ČR a Jihočeské univerzitě. Spolupracovali s ním Alexey Bondar, Štěpán Timr z Jihočeské univerzity a Akademie věd a Stuart Firestein z Columbijské univerzity. Nově vyvinutá technologie staví na pokročilém druhu optického mikroskopu, takzvaném dvoufotonovém mikroskopu. Uspořádání a aplikace nového mikroskopu jsou chráněny českým patentem.
Člověka už několik staletí - od okamžiku, kdy Holanďan van Loewenhook vynalezl mikroskop - přitahuje pronikání do mikrosvěta živé i neživé hmoty. Všechno to začalo koncem 16. století v Holandsku. Zacharias Jansen a pak zejména Anton van Leeuwenhoek vyvinuli a zdokonalili první optické mikroskopy. Tehdy zvětšovaly až pětsetkrát. Zobrazovací schopnost optických mikroskopů je omezena vlnovou délkou světla. Německý fyzik Ernst Ruska proto nahradil světelné fotony elektrony s mnohem kratší vlnovou délkou.
V Brně je druhé největší vývojové a výrobní centrum. Vzniká zde řada verzí obou základních typů elektronových mikroskopů - transmisních i rastrovacích - a jejich součástí. Na jejich vývoji a výrobě úzce spolupracuje mnoho profesí: fyzikové, elektronici, mechatronikové i programátoři. Jak vlastně elektronový mikroskop vypadá zblízka a jak zvětšuje? Zdrojem elektronů je katoda z monokrystalu boru a lantanu, zahřátá na 1500 stupňů Celsia. Katoda emituje elektrony v ultravysokém vakuu 10-5 Pascalů. Naprosto klíčová je stabilita vzorku. Vzorek pro transmisní elektronový mikroskop je velice tenký plátek látky o tloušťce menší než tisícina milimetru.
Objektiv musí velmi precizně zaostřit vybranou část vzorku a vytvořit tak základ jeho obrazu. Dlouhé modré útvary jsou endoplazmatická retikula. Zeleně počítač obarvil váčky, v nichž se hromadí různé bílkoviny, určené k exportu z buňky. K čemu nový Tecnai molekulárním genetikům slouží? Jedním z fascinujících objektů pozorování je buněčné jádro s jeho obří molekulou DNA. Elektronové mikroskopy nové generace nám otvírají nové stále hlubší pohledy do mikrosvěta v nás samých.
