显微镜(microscope)是一种借助物理方法产生物体放大影象的仪器。最早发明于16世纪晚期。至今(2001年)已有406年的历史。现在，它已经成为了一种极为重要的科学仪器，广泛地用于生物，化学，物理，冶金，酿造等各种科研活动，对人类的发展做出了巨大而卓越的贡献。根据显微镜是否含有物镜，目镜。显微镜分为单式显微镜(只有一个透镜)和复式显微镜(有物镜和目镜)两类。本文将向您详细介绍显微科学的发展史。
单式显微镜的出现:
在3000多年以前，欧洲腓尼基人在地中海沿岸的贝鲁斯河边第一次制成了人造玻璃。大约在4世纪，罗马人开始把玻璃应用在门窗上。到1291年，意大利的玻璃制造技术已经非常发达。而玻璃是制造显微镜的基本材料。
早在公元前，我国人民就发展出了透镜制造技术。当时的材料是水晶。13世纪，著名的马可。波罗将中国的眼镜传入欧洲。欧洲人学会了磨制眼镜的技术。当时，玻璃制造业已经很发达，欧洲人用廉价的玻璃来磨制眼镜，是眼镜成为了一种相对廉价的商品。眼镜制造业兴盛起来。
那时戴眼镜的人大都是富翁，他们的年纪多半很大，所以他们需要老花镜，也就是凸透镜。人们很快发现，凸透镜可以产生物体的放大影象。于是，一些人开始使用凸透镜来观察细小的物体，凸透镜在科学研究中开始发挥它巨大的作用。凸透镜因其具有放大功能而被叫做放大镜，多透镜的复式显微镜发明后又称单式显微镜，意思是只有一个透镜的显微镜。
第一个复式显微镜:
詹森显微镜
单式显微镜有一个致命的缺点，那就是它的焦距与透镜直径成正比，而焦距又与放大倍数成反比。也就是说，焦距越短，放大倍数越大，而透镜直径又越小。如果放大倍数是100倍，透镜的焦距为0。25毫米，透镜直径大约为0。33毫米!这个比大头针头还小的透镜在当时根本制造不出来。因为这个缘故，当时的放大镜的放大倍数最多不过25倍。众所周知，体积较大的一些纤毛虫的长度也不过0。1毫米，放大25倍后也才2。5毫米大。而它内部的细微结构就根本看不清了。因此，为了观察更多的细微物体，人们迫切需要一种更好的放大工具。
1595年，荷兰的著名磨镜师詹森(Janssen)发明了第一个简陋的复式显微镜(如图，其真品已经遗失)。这个显微镜是由三个镜筒连接而成。其中中间的镜筒较粗，是手握的地方。另外两个镜筒分别插入它的两端，可以自由伸缩，从而达到聚焦的目的。镜头两个，都是凸透镜，分别固定在镜筒的两端。物镜是一个只有一个凸面的单凸透镜。目镜是一个有两个凸面的双凸透镜。当这个显微镜的两个活动镜筒完全收拢时，它的放大倍数是3倍;当两个活动镜筒完全伸出时，它的放大倍数是10倍(其实这也是最早的变焦镜头)。
*关于复式显微镜的发明过程，一说是Janssen在他父亲Hans的帮助下完成的;另一种说法较为有趣:詹森有两个淘气的儿子。一天，他们溜进了爸爸的作坊里摸摸动动。哥哥顺手拿起了两个镜片放到铜管的两端，发现通过这个铜管看书时书上的字大得显吓人。詹森知道后很高兴。让他们帮助他制成了世界上的第一架复式显微镜。
复式显微镜在性能上明显优于单式显微镜。一是它的放大率可以做得很高，可以把几个放大倍数较小的凸透镜组合起来获得很高的放大率。二是制造工艺较简单，不必磨制一个个极小的透镜。。。复式显微镜的发明，是科学史上的里程碑，人类从此开始认识微观世界。不过，由于技术条件不成熟，16世纪的显微镜放大倍数都不高，因此在16世纪人类在探索微观世界方面并没有什么激动人心的发现。
A:十七世纪单显微镜的发展
十七世纪的单显微镜与其说是科学仪器，不如说是艺术品。似乎那时的显微镜制造者所追求的并不是高的性能，而是视觉上的享受。比如下面的这个显微镜。它制造于十七世纪晚期。很明显，它的作用已不再是单纯的放大物体以方便研究，更重要的是它那光亮美丽的黄铜色，精美的装饰还给人以一种高贵典雅的美感。
结构:这个单式显微镜的镜头镶在一个圆盘形金属眼罩的中部。两个金属手柄一长一短，长的那个手柄是手握的地方。在其末端还设置了几个突起，方便使用者握住。在这两个手柄的中间，夹着一个有六个圆孔可以转动的圆盘，那是它的载物台。
使用:在使用前，把样品切成薄片放到载物台的圆孔上。然后拿起显微镜将圆孔对准光源，同时把金属眼罩放在眼窝上以挡住周围的光。用大拇指按压较短的那个手柄(那相当于一个杠杆)，以此调节镜头与标本的距离使成像最为清晰。如果切片较多，可以依次放到每个圆孔上。在观察时转动载物台即可观察到每个切片。从这个显微镜镜头的大小来看，它的放大率应该比较大。
在十七世纪中叶，出现了一种滑杆显微镜。它们的基本结构大致相同:灯塔形的镜身，顶端是一个凸透镜。在镜身中部穿过一根长长的可以水平滑动的横杆。在横杆前端固定着一根顶端削尖，与横杆垂直的长"针"----奇特的载物台。
使用时，先将针尖刺入标本，使标本固定在针尖上。然后前后移动滑杆，调节标本与透镜的距离而使成像最清晰后，即可进行观察。从这个显微镜的透镜大小可以看出，该显微镜的放大率不大。
缺点:标本放在针形的载物台上实在不稳定，因此观察时的实际操作很麻烦。因此，后来的显微镜就没有采用这种针形载物台。
同时代与它同型的单式显微镜还有:"弹簧显微镜"。
单式显微镜的顶峰----列文虎克的显微镜
虎克显微镜
列文虎克[AntonivanLeeuwenhoek](1632-1723)荷兰代尔夫特人。是生物学发展史上的一位重要人物。一位仅仅受过初级教育的天才科学家和显微镜制造者。他手工制造的单显微镜质量如此之高，以至于现在都无人能够仅凭双手制造出比它们更好的单显微镜。他最先发现了细菌，从而开创了微生物学。他还正确地描述了微生物的形态有球形，杆状和螺旋样等。他还证实了毛细血管的真实存在而结束了有关血液循环的争论。他首次描述了昆虫，狗和人的精子。他还指出:在所有露天积水中都可以找到微生物。这是人类认识微生物的分布的一次进步。他又通过事实证明了当时流行的生物自然发生论的错误，改变了人们的观念。1673年，他与英国皇家学会建立了联系，一直持续到他1723年逝世的前一刻。
真正观察活细胞的是胡克同时代的荷兰科学家列文·虎克(AvonLeeuwenhoek，1632-1723)，他在1677年用自制的高倍放大镜观察池塘水中的原生动物，蛙肠内的原生动物，人类和哺乳类动物的精子;后又在鲑鱼的血液中看到红细胞的核。1683年，他又在牙垢中看到了细菌。他把观察的现象报告给英国皇家学会，得到英国皇家学会的肯定。列文·虎克出身于布商，他最初磨制透镜的目的是为了检验布的质量，但他在掌握了高水平的磨制透镜技术后，进而利用透镜组装成显微镜，并利用自制的显微镜发现了前人未曾见到过的一些活细胞，这些成就是十分难能可贵的。他一生亲自磨制了550个透镜，装配了247架显微镜，为人类创造了一批宝贵的财富，至今保留下来的有9架，现存于荷兰尤特莱克特大学博物馆(UniversityMuseumofUtrecht)中的一架的放大倍数为270倍。分辨力为1。4μm。在当时，这个水平是很高的，直到19世纪初所制的显微镜还未超过这一水平。因此，我们不能忽视他对细胞生物学的发展所做贡献的重要性。
列文虎克一生制造了数百个显微镜，它们都非常小，设计和功能也相似。他的显微镜的尺寸几乎是一个常数:长2英寸，宽1英寸。镜身大多是用黄铜制造。
结构:一个典型列文虎克显微镜是由两个螺钉，(其中较长的一个是手柄。其长度可以调节;通过调节较短的那个螺钉可以改变标本与透镜的距离。)几个铆钉，一个镜头，一个宽大的镜身，一个针形载物台(连接在手柄上，通过调节手柄长度可以调节标本的高度)。镜身的结构较为精巧:首先在两块同样形状的黄铜薄板上对称地凿两个孔，然后把镜头放在其中一个孔上，再把另一块黄铜板放在上面，对齐这两块黄铜板，使这两个孔刚好把中间的透镜镶住。最后用铆钉固定住铜板即可。
使用:同样先将标本固定在针尖上。然后拿起显微镜对着光源，同时调节那两个螺钉使标本的位置，影象最佳后即可进行观察。
326年前发现细菌的故事:1675年9月是荷兰秋雨连绵的一月。列文虎克想，因该趁这个机会观察一下雨水是什么样子。于是他从院子里的一只破碗里取了一点雨水，向平时一样观察它。"小虫子!"它突然忘掉一切地叫起来。"极小的小虫子，它们还在动。。。它们一定是活的，那么小!"它盯着这些小生命足足一个多小时。它多加了一倍的小心，经过反复观察和深思熟虑后才决定向英国皇家学会写信，向全世界公布他的发现。。。
令人称奇的微小透镜:列文虎克的显微镜的透镜制作十分精巧，其制作方法至今尚不为人知。它们的厚度仅为一毫米，曲率半径为0。75毫米。它们有很高的放大率和分辨率。在Utrecht博物馆收藏的一个列文虎克显微镜其放大率为275倍，分辨率接近1微米。这在当时是世界一流的，而它们全出自一个业余制造者之手，这真是个奇迹。
十八世纪是欧洲科学复苏的时期，各种新的科学理论层出不穷。但是，由于那时人们对光学的知识掌握得很少，再加上当时玻璃制造技术还存在一些缺陷，因此那时的显微镜都存在很大的像差和色差，成的像很模糊。因而人们宁愿使用成像质量较好的单式显微镜，尽管它们的放大率大都比较低。由于不被人十分重视，十八世纪的复式显微镜发展很慢。但仍然做出了一些漂亮的显微镜。在外观上，它们有一个有趣的特点:几乎所有的显微镜的基座都连在一个木盒子上。盒子的作用很多:有的用来放一些常用物品;有的用来放显微镜上的一些零件;更有甚者，被作为显微镜的镜箱。当显微镜不用时，把显微镜折叠后放进盒子里，就可以长期保存。
十八世纪中使用最广泛的显微镜:卡夫(Cuff)显微镜。
卡夫显微镜
英国显微镜设计师JohnCuff在17世纪中叶设计了一种新型的显微镜。这种显微镜很快得到了人们的喜爱。在以后的很多年里这种显微镜被大量地制造和使用(甚至在当时的一些解剖学著作里都可以看到对这种显微镜的介绍)，同时又被不断地改造和完善。它们被统称为Cuff显微镜。
这类显微镜的特色在于:
新式底座:底座是一个小抽屉，用橡木，桃木或果树木制成。抽屉的内部铺着红色的羊毛毯。主要用来存放一些镜头或实验器具。
独特镜臂结构:镜臂由两根金属管互相紧靠共同构成。显微镜的镜身靠一个金属钳固定在镜臂上，在金属钳上还插有一个长螺钉。
当时最先进的聚光方法:Cuff显微镜的聚光方法有两种:在显微镜黄铜载物台下方有一个凹面镜。它的作用是为显微镜观察透明样品时提供透射光线。当遇到不透明的样品时，就使用载物台上方的聚光镜把光线聚焦在样品表面以达到足够的亮度，完成观察。
使用:Cuff显微镜使用起来很复杂:首先要松开固定镜身的夹钳，然后沿镜臂滑动镜身使显微镜的焦点基本落在样品上，最后再夹紧夹钳使镜身固定住，从而完成粗调焦。但这还不够，使用者还要耐心地旋转夹钳上的那个长螺钉，使镜身在镜臂上小幅度地滑动从而让显微镜的焦点精确地落在样品上。这就是最考人耐心的细调焦。完成了以上两个步骤，使用者就可以开始观察了。
功能:Cuff显微镜的功能在当时是最多的。它共有三种性能:透射观察，落射观察和活体观察。其中，活体观察功能是在当时复式显微镜中所特有的。Cuff显微镜的载物台是由两块黄铜片叠在一起构成的。每个黄铜片的中间都有一个小孔称为通光孔。但上面的那个黄铜片的通光孔直径较大，一个小的培养皿刚好可以被放在孔中，并由下面的那片黄铜片托住。在培养皿里面装上一些带小虫子的水样或是一些活的小昆虫，就可以观察它们的生活习性，很有意思。
光学性能:尽管Cuff显微镜的功能在当时是最多的，但它的光学性能还是很糟糕。它的放大倍数不大:最低放大倍数为45倍，最高为100倍。它有很严重的色差和球面像差。它的分辨率极低，只有10微米(现在的光学显微镜最低分辨率也在1微米以下)。尽管如此，Cuff显微镜仍是当时最好的复式显微镜。
Cuff显微镜的改进型有:Chest显微镜，Cuff-Style显微镜，Wales显微镜等。受到Cuff显微镜风格影响的显微镜有:马丁显微镜等。
历史上最豪华的显微镜:英王GeorgeIII的银显微镜:
1761年英国人GeorgeAdams为英王GeorgeIII制造了一台精美的银显微镜。他的目的是借这个豪华的显微镜表现当时在显微科学领域里人们取得的卓越成就。由于他在这个金属显微镜的表面镀上了大量的银，所以这个显微镜的造价实在高得惊人，也只有英国王室才能负担得起，他们用它来向外国使臣炫耀英国的富有。
该显微镜既可以当作单显微镜来使用(此时只需要使用显微镜上方的那个放大镜)，也可以当成复式显微镜来使用(复式显微镜的镜身在显微镜顶端的那两个人像后面，其物镜有八个，都镶在顶部人像脚下的那个圆盘上，通过旋转该圆盘可以选择合适的物镜)。可以说，它的功能在当时还是较多的。
十九世纪，随着工业革命的进行，显微科学也同其它学科一起飞速发展起来。其主要的原因是机械的使用使透镜的质量大大提高和光学的发展使显微镜的结构更加符合光学原理。在这个世纪里，人们制造出了没有色差和像差的高质量显微镜以及分辨率极高的暗视野显微镜，从而带来了生物学和显微科学的革命。其中有些人做出的贡献特别大，他们是:发明消色差物镜的vanDeijl，Amici和Lister。制造出高质量的光学玻璃的卡尔。蔡司(CarlZeiss)和Schott。设计制造了高度消色差物镜和高分辨率的阿贝物镜的阿贝(Abbe)等等。在十九世纪中叶还出现了显微摄影，这使得对微生物的记录更加准确。。。在这些新技术的推动下，生物学飞速发展起来，先后出现了细胞学说，进化论。各种新的微生物被不断发现，人类第一次见到了病原菌的样子。。。
在十九世纪的显微镜中，比较具有代表性的显微镜有:
A:Ladd的学生显微镜:这个显微镜由英国人WilliamLadd在1864年制造。它采用了当时最先进的齿轮调焦装置，这一装置在今天仍然被大多数光学显微镜所使用。请注意，这个显微镜的镜臂上多出了一个在前几个世纪的显微镜上都看不到的东西----聚光镜。聚光镜的出现对显微科学的发展起到了重要的作用。因为聚光镜是后来的一些新型显微镜的重要结构之一。另外从图中还可以看出，这个显微镜的大体结构与今天的显微镜基本相同。的确，在十九世纪的，显微镜的结构逐步成熟，现代的光学显微镜仍然沿用这种结构。所以说，十九世纪的显微镜是今天光学显微镜的雏形。
*较早采用齿轮调焦装置的显微镜是英国的Fixed-Mirror单眼显微镜。
B:历史上最精美的显微镜----Wenham的显微镜。
wenham显微镜
它由英国伦敦人FrancisWenham在1882年制造。它有着当时最为精巧先进的齿轮传动系统和齿轮调焦系统，聚光系统还有成像系统。它的物镜和目镜的质量在当时都是最高的。这个显微镜的最突出的特点是它的齿轮传动装置。这个显微镜的镜座，镜臂，载物台都可以旋转。其中，镜座和载物台的旋转幅度较大，为360度。旋转镜座可以改变显微镜的朝向，旋转镜臂可以调节显微镜的倾斜度，旋转载物台可以使样品发生转动(这一功能在今天的显微镜中已很少采用，取而代之的是可以作横向和纵向运动的移动台)。总之，它是十九世纪中性能最好的显微镜，也是历史上最精美的显微镜。
C:结构新颖的水生生物显微镜。
因为这个显微镜是用来观察水族箱中的微生物的，所以它的镜身是水平放置的。它同样使用齿轮调焦装置来完成调焦工作。新式的齿轮升降装置使观察者可以观察到不同深度的情况。它使用的物镜是蔡司(Zeiss)物镜。光学性能很好。
卡尔。蔡司(CarlZeiss，1816-1888):著名的德国光学仪器制造者，著名的卡尔。蔡司光学仪器公司的创办人。他花了相当大的心血去完善和发展复式显微镜。在1857年，他制造出了他的第一个复式显微镜，名字叫"Stand1"。他把复式显微镜的透镜明确地分为物镜和目镜。按照这种理念，他不断地研制新式显微镜。在1881年，他与ErnstAbbe(阿贝)和OttoSchott合作，制造出了高质量的光学玻璃。这使得他在后来制造出了高度消色差物镜等高级透镜，为科学发展做出了巨大贡献。
过去的那一个世纪是一个激动人心的世纪。各种学科都得到了极大的发展，尤其是自然科学，显微科学也不例外。由于人们在物理，数学和材料科学等领域取得了非常大的进展，显微镜的质量大大提高，各种新型的显微镜也应运而生。比如倒置显微镜，偏振光显微镜，荧光显微镜，相差显微镜，微分干涉显微镜，电子显微镜以及最先进的共焦激光扫描显微镜(CLSM)和扫描隧道电子显微镜(STM)。各种新技术也相继出现:如免疫荧光技术，基因工程技术等。年轻数字成像技术开始了用计算机来处理传送显微影象的时代，使人们记录显微影象的方式又前进了一步。。。人们采用这些先进的技术相继发现了细胞的各种精细结构如细胞骨架，遗传物质RNA，DNA。。。各种病毒粒子和蛋白质分子也被人们看到。1982年，扫描隧道电子显微镜被发明，这种显微镜具有极高的分辨率(0。1埃即百亿分之一米)，人们用它第一次看到了原子;在1989年人们又用它拍到了清晰的DNA的照片。。。
二十世纪中比较具有代表性的显微镜有:
JamesSwift与Son的双目解剖显微镜:在二十世纪初出现了双目显微镜。这种显微镜比起传统的单目显微镜来明显的好处就是观察者可以有更广阔的视野而且也更加附和人的视觉习惯，使眼部疲劳减轻。在这种显微镜的镜身内装有一个精巧的玻璃棱镜，它使从物镜来的光束分为两道并且改变方向(使光束与地面成一定的角度，而不是原来的与地面垂直的方向。)，分别进入人的两只眼睛。这种结构被后来的高级显微镜广为采用。
同时代的解剖镜还有:美国的Bausch和Lomb的解剖显微镜。现代解剖显微镜的结构都是以这个显微镜为模板。
最经典的复式显微镜:Zeiss实验室显微镜
这种显微镜与我们今天所使用的一些普通显微镜一模一样。事实上，我们现在所使用的一些普通型显微镜的结构都是以它为模板的。由于这种显微镜性能好，价格低廉(在中国都只卖400多元，而好的显微镜的价格都在几千到几万元)，所以在一上市的时候就得到了人们的青睐，很快占领了各大实验室和医院等地方。成为至今为止最畅销的复式显微镜(我在学校里就是使用的这种类型的显微镜)，为科学的发展作出了巨大贡献。
当时与这种显微镜结构相近的显微镜有:AndrewRoss的显微镜;W。Watson和Sons的显微镜和Bausch和Lomb的显微镜。它们都是最早具有(物镜)转换器的显微镜。转换器的出现，使一个显微镜变换出更多的放大倍数。
1933年，德国人鲁斯卡(Ruska)设计制造了第一台电子显微镜。其性能远远超过了光学显微镜。后来经过人们的努力，电子显微镜的分辨率由最初的500纳米(百万分之五米)提高到现在的1埃(十亿分之一米);放大率已达到几十万倍以上。从50年代开始，研究者们应用电子显微镜相继取得了很多重要成就。可以说，电子显微镜的出现大大推动了人类的科学研究。
新型的现代光学显微镜
奥林巴斯AX-70显微镜
尼康显微镜
尼康显微镜
奥林巴斯Vanox显微镜
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