显微镜学校第一课-显微镜的历史

你好,每个人。我是阿尔瓦罗·塔瓦雷斯。在这次演讲中，我会解释一些光学的细节这些都是建立在显微镜的基础上的，同时我也会给你们一些关于显微镜历史的细节以及显微镜是如何发展的，在这里我只讲可见光显微镜。

在进入显微镜的细节之前，我相信你们都知道这一点，但我想提醒你们的是，我们看世界的方式让我们看到世界和对我们重要的一切，我们完全依赖于这个光学系统那就是我们的眼睛，人的眼睛。光会穿过瞳孔，被视网膜上的晶状体聚焦。这就是图像形成的地方。当光线从我们观察的物体和晶状体的工作方式中发射出来时，我们就不细说了，它们会聚焦在视网膜上，但图像会被看到是上下颠倒的。

就我们这次谈话的目的而言，这并不重要。但是在制造显微镜的时候，如果我们想要创造出一张真正反映被观察物体位置的图像，这可能是一个重要的细节。当然，正如我所知道的，你们都知道让我们看到光线的光，它们像波一样，这些细节都在这里。光具有波的性质。可见光谱，我们只能看到波长范围在7纳米到400纳米之间的波。这意味着波长较短的射线，我们实际上看不到它们波长较长的射线，我们也看不到它们。它们可以用适当的仪器检测到，但我们的眼睛只能分辨。我们的探测器只有视网膜对这些波长的波是敏感的。

这让我告诉你们光的一些性质这对理解我下一张幻灯片要讲的内容很重要。当然，你们都知道光的一些特性就像这幅漫画中所表现的三个特性。所以，入射到任何物体上的光都可以被物体完全吸收，没有光可以穿过物体，如果物体对那个波长是透明的。所以它不是不透明的。它在某些波长上是透明的，或者说光可以被反射。事实上，这是一个重要的细节，因为光在物体上的反射使我们能够看到不同物体的颜色。

所以，基本上，如果所有的光都被一个物体反射，我们会看到这个物体是白色的。如果物体吸收了所有的波长，我们就会看到它是黑色的。还有白光，也就是来自太阳的光，你们也意识到了假设它有彩虹的七种颜色，当入射光照射到一个物体上，在这个例子中，是一片树叶，我们看到的是物体的颜色是被反射的波长。所以在这种情况下，这片叶子会吸收除绿色以外的所有或大部分射线。被反射的是绿色。所以，观察者会认为这个物体是绿色的。

光的一个重要性质就是我们所说的折射现象。所以光的折射基本上就是光从一种介质移动到另一种以不同速度移动的介质时方向的变化。举个例子，这条鱼反射的光在水中移动，当它到达水和空气的边界时，它会以一定的角度折射。所以渔民会认为鱼在这个位置，而实际上，鱼的真正位置是不同的。所以，这是一个我们每天观察到的现象，比我们想的要多。

例如，如果你看着一杯里面有根吸管的水，它看起来就像吸管在边界的某一点被打破了，而实际上，我们都知道这不是事实。折射只发生在边界处。它会被确定，光的角度和光运动产生的角度的方向取决于波长。它取决于光照射到表面的方向。我们实际上可以在这里看到一个很好的例子，白光入射到这个棱镜上，它被折射到一个特定的方向，然后它再次找到另一个边界，它再次在相反的方向改变。这是一个很重要的细节我会在接下来的演讲中提到，那就是光的折射。

光的折射的一个结果是不同的光线的折射根据这些光线的波长而不同如果我们有不同波长的光线的混合物，比如白光它是由光谱的不同颜色组成的当这种复杂的颜色混合物到达晶体表面时我们可以看到。所以，每条射线都会被折射到不同的角度，当它到达第二个表面时，它会再次被折射，所以当它从这里到玻璃，再从玻璃到这里。所以会有折射。我们可以增加这条边，当然，如果我们这样做，我们可以分散，我们可以分离构成原始光线的不同颜色。当你透过眼镜和水观察时，我们通常也会观察到这一点，或者在自然界中，彩虹不过是空气中水滴引起的光的悬浮。

所以这些光的特性，特别是折射，在某种意义上是透镜工作的原因。就像你在这里看到的，如果我们想观察一个物体，当光线到达一个晶状体时，它会沿着眼睛的方向传播，这是一个简单的晶状体我们以后会讨论不同类型的晶状体，所以光会发生折射，它会到达，事实上，第二个晶状体，眼睛的晶状体。它会聚焦在观察者的视网膜上。但是由于光的折射，有一种现象，图像实际上被放大了因为在这里形成的图像就好像光线来自这个位置和这个位置。所以眼睛在视网膜上形成的像，实际上是这一边的虚像。所以图像有一定程度的放大。这取决于，镜头的大小以及镜头和物体之间的距离。但基本上，这是视网膜的功能考虑了光的这些特性，我刚刚跟你们提到过。

考虑到这些性质，光线从一种介质移动到另一种介质时的折射，以及表面的角度，我们就得到了双凸透镜。就是我们一直在说的那个。但事实上，许多其他类型的透镜可以使光发散，以不同的方式分散光，根据它们自己的波长，这种色散可以更高或更低。所以我们可以有这样的透镜，它们只在一边对流，在另一边对流。它们可以是凹的。所以每一个透镜都能让我们做不同的转移，比如说，对光线的转移，我们如何利用所有这些来制造显微镜。

事实上，人们自古以来就一直对半透明晶体和玻璃的特性着迷。他们学会了如何利用晶体的这些特性来放大图像，特别是他们想观察的非常小的物体。所以就像传说中所说的，阅读石头的使用由来已久。甚至在基督之前。所以人们会用小块的玻璃或晶体来帮助他们在这种情况下，更高级的是阅读。后来，当玻璃制造商成为一种职业时，人们就会使用一种我们称为阅读石的东西，这种东西可以很好地放大待用文字的字母。它们一直使用到很晚，直到我们能够使用合适的镜片来阅读。

这些石头也被用来制作阅读镜。因此，自从人类了解玻璃以来，阅读镜片就一直在使用。但是第一个真正描述凸透镜特性的人是伊本·海瑟姆，在1021年，一位阿拉伯人，在《光学之书》中，《光学之书》是第一本真正专门研究光学的书它极大地影响了用于阅读透镜的漂亮透镜的构造。后来，随着更好的玻璃结构的使用，人们才能够制作帮助人们阅读的眼镜。他们是出了名的难以保持在脸上。直到很久以后，技术才允许制作我们现在使用的眼镜。但这幅图上所呈现的景象最早是在13世纪的意大利发展起来的。起初他们使用石英，因为光学玻璃还不是很好。

所以出于专业原因，许多人需要非常近距离地观察物体，比如在荷兰制作织物的组织制造商，他们真的需要近距离观察被制造出来的组织，以观察质量。但这并不容易做到，因为我们的眼睛有严重的局限性。离眼睛很近的物体不能在视网膜上聚焦成像。公认的最小传统观看距离大约是10英寸或25厘米，所以，这些镜片被使用，原始的镜片被用来帮助观察这些织物。因此，在荷兰，眼镜制造商开始使用镜片来帮助商人观察他们制造的组织，这并不奇怪。事实上，1590年的Zacharias Janssen是第一个。这是有争议的，但显然，他们是第一批制造出第一个复合显微镜的人。所以复合显微镜和简单显微镜的区别在于复合显微镜有不止一个透镜。它在管里有多个透镜。他们有能力制造出第一个复合显微镜。这张照片里有个复制品。 They could actually amplify images up to three times when it was fully closed, or they could be elongated, and then at that stage, it would amplify an image up to 10 times.

有趣的是，复合显微镜的作用方式是通过连续放大。所以你可以看到物镜会放大物体的图像，它会在复合显微镜内产生一个虚拟的图像。然后目镜，我们现在叫它，将这个虚拟图像聚焦到观察者的眼睛里。所以，观察者会认为它看到的是一个大得多的图像，而实际上，物体很小。所以，事实上，它会帮助放大。

所以复合显微镜就是基于这个原理，但是它在工作中遇到了一系列的问题，我们将在后面稍微讨论一下。然而，有趣的是，我们注意到复合显微镜和望远镜的原理基本相同。它改变的是物体的焦距。就像伽利略对发展望远镜感兴趣一样。他还积极参与了显微镜的发展。所以这两个物体之间有很多相似之处。事实上，光在内部的反射和折射在很多方面都非常非常相似。

因此，我们所掌握的第一个观察复合显微镜用于科学目的的记录来自于Marcello malpigi，一位意大利教授，他被认为是胚胎学和组织学之父。所以他描述了很多很多人体和动物的结构，他也观察了木头。他是一个非常好奇的人，用一个非常简单的复合显微镜进行观察。所以这些化合物显微镜很难聚焦到样品上特别是因为样品很难被照亮。所以大多数样品都不是透明的，光必须通过玻璃或蜡烛才能到达样品。这是主要问题之一。然而，使用这种化合物，马尔皮吉能够详细描述许多解剖结构。这里有一些他出版的作品，肺的图片。你可以看到肺的结构和组织的表现，特别是，你可以看到毛细血管结构的细节，我们现在知道它是细胞。

同样利用这种简单的复合显微镜的，另一位显微镜界的巨人，是罗伯特·胡克，他后来在伦敦皇家学会任职。使用简单的复合显微镜，你可以看到系统照亮样品，他做了很多观察。他观察昆虫，描述了许多结构。他真正出名是因为他创造了细胞这个术语，并发表在他的著名著作《显微术》中。在那本书中，你可以读到，当他观察软木的切片时，他注意到所有的东西都是穿孔和多孔的，这些孔被他称为细胞，这个术语一直保留到今天。

然而，直到范·列文虎克描述了他自己的工作，科学才真正赶上显微镜的使用。所以列文虎克被错误地称为显微镜的发明者当他创造了这个我们在右图中看到的简单显微镜。已经有很多人在使用复合显微镜，甚至是简单显微镜。但列文虎克非常有创意地使用显微镜观察放置在这里的样本，他非常仔细地描述了自己的观察结果。用这样的显微镜，他可以放大275倍。他和罗伯特·胡克一起在皇家学会上发表了他的作品。

最早用来描述细胞的显微镜是列文虎克显微镜它的结构非常简单。这是一个凹透镜，这是一个凸透镜。样品会被放置在针尖上，然后你可以在这里看到两个不同的螺丝，这个和这个，可以让使用者在显微镜下把样品放置的更接近焦点或更不接近焦点。

不仅如此，列文虎克，因为他非常好奇，他花了大量的时间去观察来自不同水池，不同组织的水样本。所以他才是真正描述细菌的人。他发现，在一滴水中，有很多我们看不见的活微生物。他还观察了血细胞。他还描述了精子细胞。因为这些发现，他在1690年被选为皇家学会正式会员。你可以从这些图片中看到，尤其是这张，你可以看到这不是一个使用起来很简单的显微镜。观察并从中画出卡通并不简单。

然而，与当时的复合显微镜相比，它们有一个很大的优势，那就是它们很容易根据光源来定位。所以你可以使用更强的光，或强或弱的光。这对于早期的观察来说已经足够了。因为这些观察，人们对这个微观世界产生了极大的兴趣，正是在这个时候，许多人决定开始，“好吧。这是值得研究的。”许多其他的研究人员开始尝试开发一种好的显微镜。

在这里，我们可以看到范·列文虎克在1717年记录的另一个很好的观察例子，在这个例子中，对牛的脊髓进行了非常详细的描述。列文虎克的观察在当时可以说是一个巨大的成功，很多很多人决定开始尝试用显微镜观察解剖结构或者开始用显微镜观察更小的东西，特别是，在水池里描述的这些小动物是什么。

然而，这些显微镜，无论是简单的还是复合的，都有很大的局限性。有几个问题，主要是因为镜头的质量不是很好。事实上，一个主要的问题是我们在这匹马的图像中看不到的东西。这是色差。所以色差是由我们在前面几张幻灯片中看到的光的部分产生的。颜色的色散取决于光线的波长和所穿过介质的波长。也许下一张幻灯片能看得更清楚。

就像我们之前说的，光的折射是指光从一种介质到另一种速度不同的介质时发生的方向变化，在空气中传播，然后穿过玻璃，然后再穿过空气。每当两种介质之间有边界时，光的方向就会改变。这个角度，这个角度是由表面自身经过的角度决定的，它取决于入射光线的波长。所以当光线穿过透镜的一面它是平面的另一面是凸的，你能看到的是每条光线都能以稍微不同的角度折射。所以它们的折射不同。所以，不是所有的射线都聚焦在同一个点上。这是一个完美镜头的焦点。如果镜片制作得很好，所有的光线都会聚焦在一个区域，在这种情况下，这是不同光线最常见的效果，它们不会聚焦在同一个点上。每一条射线都是相同的波长。这就是我们所说的球像差，我们需要对它进行校正才能得到清晰的图像。

和我刚才描述的球像差不同的是，球像差，我们称之为色差因为这些射线都可以是蓝光。我们会得到射线的色散。它们不是集中在一个点上，而是分散了。但是想象一下入射光是由三种不同的波长组成的，即蓝色，绿色和红色。所以每一条射线都有球差。所有的颜色都会有不同于其他颜色的畸变。这就是我们所说的色差，它是可以校正的。

所以，纠正这个错误的方法，实际上是切斯特·霍尔在1730年发现的，当时他观察到，新制造的玻璃或燧石玻璃分散颜色的方式与旧玻璃不同。这是玻璃的一个特点。所以他尝试制作不同的透镜，他设计了一个系统，使用凹透镜和凸透镜彼此靠近，这样我们就可以把入射的光线聚焦在一个焦点上。所以这是一个修正。这是纠正色差的一种方法。

但是，Chester Hall有一个经验的解决方案，所以他尝试了不同类型的眼镜和曲率来制作他的镜头来纠正色差，Joseph Lister用纯数学解决了球差问题。所以他在1830年发表了他的发现。这使得透镜的构造能够修正我们刚才提到的球差。因此，这允许制造商设计已经准备好纠正球差的镜头。当时使用的透镜和显微镜质量的进步让许多人开始研究这个新的科学领域，那就是分析这种生命，生活在每一个池塘、河流的水滴里的小生物体，这在以前是无法想象的。所以在1878年，Sédillot是第一个创造了“微生物”这个词的人，用“微生物”这个词来指代这些小生物，在古希腊语中的意思是“mikrobios”，意思是“短命的”，它们在我们的生活中有着我们现在所知的重要性。

听起来好像……光学显微镜的所有定义都是在19世纪完成的，但事实上，对于显微镜界的其他巨人，恩斯特·阿贝和卡尔·蔡司，这个名字大家都很熟悉，他们在显微镜的构造和定义显微镜的使用规则方面做出了开创性的工作。也许我应该先说一下阿贝定律，阿贝定律决定了一个重要的因素，那就是，“我们在显微镜上能达到的最大分辨距离是多少?”

所以解决这两个问题就是，“当我在显微镜下观察两个物体时，它们之间的最小距离是多少?我能把它们区分为两个不同物体的最小距离是多少?”阿贝可以说这是直接的…两点之间的距离与我们使用的波长成正比。所以，入射光的波长越小，我在显微镜下看到和分辨的两点之间的距离就越小。

为了更好地解释我想说的是……最好把它作为一个例子展示给您。所以两个离得很近的物体就像这两个物体，我能看到它们，我能把它们区分为独立的物体只有当它们之间有一定距离时。当我们挨近它们的时候，在某种程度上，我们会有这样的感觉，我们不能说这只是一个物体，两个物体，还是三个物体，它们如此接近，以至于我无法区分它们。所以我用来观察这些物体的入射光是什么。光的波长能让我分辨出一个单独的物体如果它们真的很近。所以阿贝定律基本上确定了我能观察到的极限因为我们知道我肉眼能看到的最小光线的波长。所以在这以下，我将无法在光学显微镜下分辨两个物体。

为什么呢?为什么分辨率会有限制?这背后的物理原理是什么?所以物理学是光的另一个特性我们之前没有提到过，那就是光在拐角处会发生衍射。所以当我们让光波通过一个小光圈，一个墙上的洞，光会在这个角和这个角弯曲。开口越大，我们观察到的这种效应就越少。这个特性允许我们，如果这是一个声波而我们坐在这里，我们仍然能够听到声音因为声波会在拐角处弯曲。这就是发生的现象。很明显，衍射取决于波长，也取决于这个孔的大小。这里的这个光圈。它存在于我们的日常生活中。 All waves suffer this phenomena. Even large waves as you can see in this aerial picture of sand in a harbor where you can see these barriers that prevent the water waves coming, and the effect is easily observed on the sand caused by these waves.

那么这意味着什么呢?这意味着当波通过像这里这样的开口时…想象一下，如果这是一个透镜，光穿过这个透镜。所以当光线在透镜的角处弯曲时，它会产生衍射并产生一个图案，一个衍射图案。对于观察者来说，衍射图样在这里被看作是白色的小圆。当然，就像我之前说的，不同的波长，比如蓝色和绿色，它们的衍射会不同。如你所见，我们不仅能看到光的圆，还能看到这些圆中的色差。

第一个描述这些光圈产生原因的人是1835年的乔治·艾里。这些光圈的存在极大地限制了显微镜的分辨能力，因为这些光圈会重叠在一起。所以我们可以看到两个不同的物体完美地分解了，你可以看到这两个物体没有分解。所以它们低于显微镜的分辨率。这些光的圆形现在我们通常称它们为艾里圆盘因为乔治·艾里的名字，他是第一个。

总结一下。所以我们把两个物体分开而不是一个物体的能力。这就是我们所说的显微镜的分辨力或者我们眼睛的分辨力。根据阿贝定律，他说，根据定律，如果两个点很近距离小于我们用来观察物体的光波长的一半我们将永远无法将它们分开。这是两个物体之间的最小距离可以将它们分开。

所以我们可以用一种方法来尽量减少这种影响正如你们在这张图中看到的，我们。我只是再次向你们展示，光从一种介质到另一种介质时所遭受的折射。如果我们正在寻找的对象是盖玻片覆盖,这是显微镜的镜头,所以当光穿过我们的对象是当它到达玻璃,可以折射光线,当它从玻璃在空气中,它会再次折射,当它从这里到第一个玻璃透镜,它将再次折射,然后从玻璃时,又是折射。每次光线变化时，我们的图像都会出现问题。

所以理想情况下，我们在这些介质中不会有差异。所以理想情况下，光会通过所有这些介质。它们会有相同的折射率。解决这个问题的一种方法是不用在我们的覆盖层，我们的样品，和显微镜的物镜长度之间，我们可以使用一种折射率类似于这个玻璃和这个玻璃的油。所以只要选择合适的油，因为这三层的折射率是一样的，光就会穿过它们而不会改变方向。这将提高我们图像的质量。

选择折射率高的油的重要性…充足在这部电影中得到了完美的展示你可以看到这种油的折射率和里面的玻璃杯一样，它会让里面看起来好像什么都没有。所以基本上没有对比。当光线从介质(在这种情况下，是油)到玻璃时，它不会发生折射。所以光会继续穿过而不改变方向，在不改变方向的情况下，它看起来就好像里面什么都没有，就好像它是完全透明的，完全……媒介只是其中之一。因此，在光学显微镜观察样品时，选择合适的油是一个经常被忽略的关键细节。

所以，阿贝和蔡司显然意识到了油的重要性，他们开发了一种油浸系统来考虑光的折射特性。所以他们开发了与玻璃折射率相匹配的油，用来制作镜片，载玻片和盖玻片。有了这样的系统，第一款蔡司显微镜，在150年前，它的透镜的最大数值孔径是1.4，它可以…该系统将允许我们分辨两个相距仅0.2微米的点，这是根据阿贝定律，可见光显微镜的最大理论分辨率。这是让我着迷的事情，他们是怎么做到的，他们怎么能在这么久以前就预测到这一点而且是在光学显微镜的基础上。在现在的实践中，我们实际上可以在分辨率上更进一步，但必须使用一些技巧，一些数学技巧或其他系统这不在这次演讲的范围内。但是通过使用光学显微镜，直接观察是无法打破这一分辨率的。

重要的是，虽然我们有决心，但并不是每件事都是完美的。镜头必须改进，而且在很长一段时间内不断改进，特别是为了纠正不同的像差，色差，球差。根据我们观察的颜色，我们会遇到不同的问题。我之前告诉过你。我们已经有了校正蓝色和红色的彩色透镜的描述。但后来奥托·肖特是第一个描述透镜的人，这种透镜可以校正蓝、绿、红光，因此能够校正三种不同波长的光，就像把它们都聚焦在同一点一样。如你所见，透镜开始变得复杂。它们必须被完美地调整。制造没有任何像差的透镜是一门艺术，但现在，当你观察显微镜的透镜时，他们会写类似这样的东西这取决于你使用的显微镜。他们会有消色，平面消色。 They will have different names according to the corrections that the lens is capable of doing.

事实上，现代镜头的内部非常复杂，它们有几个可移动的部件来纠正不同类型的像差。因此，如图所示，一个平面载波透镜内部可以有多达11个透镜元件。所以有不同元素的多种类型的透镜，每一种都是为特定的应用设计的，它们做不同类型的校正。bob综合app官网登录我在这里列出了这张表，让你们了解到消色差类型的镜头，它校正一种颜色的球差和两种颜色的色差。你可以看到它可以做同样的事情，但它也纠正了场曲率我没有时间在这里告诉你们。

当然，最昂贵的矫正效果最好的镜片就是你们在这里看到的消色差镜片。它们能够校正三、四种颜色，包括球差和色差。但是镜头是非常复杂的，但是你们会有另一个研讨会，另一个课程来讨论这个话题。只是想提醒大家光穿过玻璃时可能出现的这些不同的像差，它们都是在19世纪末初被描述出来的，从那时起制造商就一直试图纠正它们。

光给我们带来的一个问题是…对于观察者来说，因为波，它们不会以相同的旋转角度入射到样品上就像你们在这里看到的一样。它们可以以不同的方式旋转。Sénarmont也是在9世纪发现了这个问题并创造出了偏振器基本上可以切割大多数波长除了来自同一方向的波长。这张幻灯片更能说明问题。先解释一下我想说的。所以在这里，让我们想象一下，光线来自两个不同的方向，一个是垂直方向，用橙色表示，另一个是蓝色表示。一个水平方向用蓝色表示。

偏光镜的作用就是它只允许波长通过这些槽，而蓝光则被阻止通过。所以，所有从偏光器穿过的光，波长，都在同一个方向。这有那么重要吗?事实上，的确如此。我们有一张在泳池上拍的照片，但是没有偏振片和有偏振片拍摄的相同的照片在某种意义上是完全不同的我们用偏振片拍摄的细节程度比没有偏振片拍摄的要高得多。当然，这是由于我之前告诉过你们的特性，反射，角度的入射，光的折射。所以有了偏振光，我们可以过滤掉大多数不需要的和奇怪角度的光，我们可以只关注从池中反射的单一类型的光，它允许更好的分辨率所有的细节。

在19世纪初，威廉·沃拉斯顿对光学显微镜做出了巨大贡献他发明了沃拉斯顿棱镜这基本上是一种光学装置可以操纵偏振光将光分离成不同的出射光束根据棱镜直角的光轴偏振光。这听起来有点复杂，虽然这里简化了。最主要的是光束发散的出射光有两束射线会在0.2附近一个非常接近的相邻点穿过样品，正因为如此，它们会经历不同的光学过去长度因为样品的折射率或厚度不同。它还会导致一束光相对于另一束光的相位变化，这是由于在光学密度更大的材料中波所经历的延迟。我们怎么把它形象化呢?

为了帮助你们想象，我还将利用George Nomarski的贡献，他进一步发展了沃拉斯顿棱镜。这两个个体的贡献就是我们现在所说的微分干涉对比。你们可以看到，这是一个透明的样品，如果没有对比度，就像这里的明亮场，用DIC或差分干涉对比度，我们可以增强样品的对比度如果没有着色，没有添加对比度。

所以基本上，我们可以得到这个图像因为偏振光分裂成两束我们可以在这个表示中进一步看到。入射光，光束被分成两道射线。它会聚焦到两个相邻的点上。一旦材料的差异，例如，一个薄膜，它非常接近。其中一束可以穿过薄膜。另一个可以通过紧挨着膜的介质。这使得我们可以在不使用对比剂、染色团或任何其他染色剂给样品上色的情况下获得这些图像。

基本上，在这个演讲中，我一直在告诉你们显微镜最初是如何发展的但只是简单的显微镜。我没有告诉你们任何一种法医或其他技术。我们刚刚讨论了明亮场显微镜，不使用任何染色剂。我们只是照亮样品，通过明亮的场很难获得结构细节，因为通常样品缺乏对比度。不管怎样，知道了光的这些特性，我们就能观察到这些结构细节如果我们以一种能看到相位差的方式来操纵光，如果我们给组件染色，我们就能进一步做到这一点。

但是我们使用的光的主要效果，衍射，折射，反射，实际上可以在我们的样品中产生相当好的对比度和细节。因此，此外，我们应该对所有……这些光的特性只是我今天要讲的光的特性的一个总结。还有更多的事我们没时间说。通过使用光的吸收、折射、衍射和色散，我们可以很好地了解样品的细节。另一方面，在我们的样品中直接使用光，我们所能分辨的和所能看到的是有限制的。显然我指的是我之前讲过的阿贝定律。这并不意味着我们不能通过数学技巧来不断放大样本。但要获得更高的放大倍率，最古老的方法是不改变光线，我们看不到它，我们可以使用波长非常小的波，比如电子束。

1927年，路易斯·德布罗意发明了电子显微镜因为像光子一样的电子可以像波一样运动，电子显微镜中有大量的电子。我们在幻灯片的右边有一个示意图。这实际上是光学显微镜的方案我们有光源，有透镜，有样本，还有进一步的透镜来放大图像，然后是探测器，也可以是我们自己的眼睛。

一个电子显微镜，没有光源，它有一个电子束，将电子送过我们的样品。我们用的不是玻璃透镜，而是磁性透镜，它会将光束聚焦在样本上，然后光束会被传感器，相机，荧光板探测到，但从来不会用我们自己的眼睛。所以这实际上是电子显微镜的局限性，尽管它可以放大，你可以看到它比光学设备放大得多。但我们无法用肉眼直接观察样品，最重要的是，由于光束的高能量，样品永远都是没有生命的。所以我们不能研究活的样本，而样本必须是固定的。为了得到像这里这样的高分辨率图像，一张用电子显微镜拍摄的照片，要有如此高的细节，我们必须牺牲一些东西，而这些东西通常是我们从未观察过的活体样本。

我希望你们喜欢这个小的展示，有一些光学的基本细节我们用来建立简单显微镜，还有一点显微镜的历史。