Optický (nebo také světelný) mikroskop je zařízení, které používáme k pozorování předmětů, které nejsme schopni spatřit pouhým okem, tj. předmětů, které mají velikost menší než 0,2 mm. Jeho rozlišovací schopnost (schopnost odlišit od sebe dva body) je tedy 0,2 μm až 0,2 μm. Pro menší předměty musíme použít mikroskop elektronový, který rozliší předměty až do velikosti 0,1 nm. Tedy předměty o tři řády menší, než zvládá rozlišit mikroskop světelný.
Již ve starověku byly používány různé čočky na pozorování předmětů, které byly příliš malé na pozorování pouhým okem. První velký objev se ovšem datuje do 17. století, kdy Anton van Leeuwenhoek vynalezl přístroj, který se skládal z šroubku, kovového plátku, drážky na upevnění předmětu a sférické čočky. Tento přístroj se dnešnímu mikroskopu nepodobal, je ovšem až obdivuhodné, že jím bylo možné dosáhnout neuvěřitelného zvětšení až 250-500x. K dalšímu přelomovému objevu dospěl Robert Hook, který jako první začal pracovat se světlem v mikroskopii.
Nejdůležitější částí optického mikroskopu je objektiv. Jedná se o soustavu obvykle několika čoček, které dohromady fungují jako spojná čočka. Předmět, který v mikroskopu pozorujeme musí být umístěn ve vzdálenosti mezi f a 2f, tak bude obraz skutečný, zvětšený a převrácený. V praxi má objektiv malou ohniskovou vzdálenost (v řádu milimetrů), proto poskytuje větší zvětšení než okulár, jehož ohnisková vzdálenost se volí větší (v řádu centimetrů). Objektiv určuje zvětšení a kvalitu výsledného obrazu (čím kvalitnější obraz požadujeme, tím kvalitnější objektiv musíme použít).
Okulár, jak již název napovídá, je část mikroskopu, do které pozorovatel hledí (z latinského oculus = oko). Podobně jako objektiv se také skládá ze soustavy čoček, kterých je ale oproti objektivu méně. Tyto čočky společně opět fungují jako spojná čočka a poskytují zdánlivý, zvětšený a přímý obraz. Kromě objektivu a okuláru nalezneme v mikroskopu ještě další opticky důležitý systém, kondenzor. Jedná se o soustavu čoček nebo zrcadel, které soustřeďují paprsky na pozorovaný objekt a zajišťují tak jeho osvětlení.
Běžný mikroskop sestává jednak z optické soustavy, ve které vzniká obraz a jednak z mechanické části. Tu tvoří stativ a stolek, na který se umístí preparát a pomocí makro-šroubu zkoumaný objekt posouváme do vzdálenosti f - 2f objektivu, kde se preparát začne zaostřovat. K jemnému doostření slouží mikro-šroub, který se nachází těsně u makro-šroubu. Zobrazovacích metod ve světelné mikroskopii je spousta. Preparáty jsou obvykle naneseny na průhledném sklíčku, které je prosvětlováno konkrétním světlem, a my potom můžeme vidět dané preparáty v okuláru.
Metoda světelného pole je metoda, kdy dochází k prosvícení preparátu, a my ho vnímáme jako objekt s tmavými obrysy, který se vyskytuje ve světlém poli (tuto metodu nazýváme mikroskopií v procházejícím světle). Může docházet i k odražení paprsků, které pak vstupují do objektivu. Metoda temného pole je svým způsobem opakem výše uvedené metody. Předmět pozorujeme jako světlý předmět ve tmavém poli. Důvod tmavého podkladu je ten, že paprsky, které preparát osvětlují, nevstupují do objektivu. Další metodou, která je velmi používaná, zvláště v pozorování biologických preparátů, je metoda fázového kontrastu. Struktury, které chceme v preparátu pozorovat, se zpravidla liší svým indexem lomu od okolí.
Po světle projde skrz objektiv a následně okulár, dostáváme zdánlivý, zvětšený a převrácený obraz. Maximální zvětšení optického mikroskopu ovšem nemůže přesáhnout 2000. Tímto termínem se rozumí schopnost objektivu zachytit co nejširší úhel paprsků. Je schopnost mikroskopu odlišit od sebe 2 body. Závisí na vlnové délce použitého světla, indexu lomu prostředí (možné využití imersního oleje, který zvýší index lomu) a samozřejmě na vlastnostech objektivu.
Běžná optická mikroskopie má určitou dolní mez rozlišovací schopnosti, která je dána vlnovou délkou viditelného světla. Vědci Li a Wang z britské Univerzity v Manchesteru se k této hranici přiblížili pomocí speciálního triku s tzv. mikrosférickými superčočkami a tuto hranici dokonce překročili. Běžný optický mikroskop může zobrazit detaily až do velikosti jednoho mikrometru, tedy jedné miliontiny metru. Pokud jsme se chtěli podívat na ještě větší detaily z oblasti nanorozměrů, bylo nutné zvolit mikroskop na zcela jiné bázi - např. skenovací elektronový mikroskop.
Využitelnost takových přístrojů je ale v oblasti medicíny a biomateriálu poměrně omezená, navíc jsou jejich metody občas agresivní a mění pozorovaný objekt. Zmíněné mikrosférické superčočky, které posunuly hranice optické mikroskopie, měří několik mikrometrů a jsou vytvořeny z oxidu křemičitého. Tyto superčočky nejprve zvětší detail vzorku umístěného na mikroskopické destičce, které se superčočky přímo dotýkají. Vytvoří se tak poněkud větší virtuální obraz vzorku. Běžná mikroskopie má absolutní limit zobrazení někde kolem 200 nm, nový přístroj jde až do oblasti okolo 50 nm.
Další pojmy a součásti často používané v praxi zahrnují ploskovypuklé čočky obrácené rovinnými plochami k oku, okulár Ramsdenova či ortoskopické typy a různé typy mikroskopů jako ultramikroskop, rastrovací elektronový mikroskop a interferenční mikroskop. Pro zobrazení ještě menších částic je třeba použít místo světelných paprsků proud elektronů, které se uvolňují ze záporného potenciálu, a procházejí elektromagnetickými čočkami ve vakuu, čímž vzniká viditelný obraz. Mikroskop elektronový pracuje s proudem elektronů ve vakuu a elektronové záření má velmi malé vlnové délky.
tags: #opticky #mikroskop #strojirensky