Вероятно, многие из вас знают, что такое лупа. Это стеклянная линза, с помощью которой можно рассматривать очень мелкие предметы. Так, часовой мастер, когда ремонтирует часы, особенно наручные, у которых все детали чрезвычайно малы, обязательно пользуется лупой, чтобы лучше видеть механизм. Лупа как бы увеличивает рассматриваемые предметы. Понятно, никакого волшебства тут нет. И в действительности эти предметы никто и ничто не увеличивает, но уж таково свойство лупы — она так изменяет ход световых лучей (или, как говорят, преломляет их), что для глаза человека эти предметы представляются увеличенными в несколько раз.
Чтобы еще больше увеличить изоб- ражение наблюдаемых предметов, используют несколько линз, располагая их друг за другом на определенном расстоянии. Так, например, устроены бинокли и зрительные, или подзорные, трубы. Простейшая зрительная труба состоит из двух линз, укрепленных на концах металлической или пластмассовой трубы. Линза, обра- щенная к наблюдаемому предмету (объекту наблюдения), называется объективом, другая линза, обращенная к глазу наблюдателя, — окуляром. Зрительные трубы известны с конца 16- го в. Предназначены они, как и бинокли, для рассматривания удаленных предметов, которые, будучи часто очень крупными, из-за большого расстояния кажутся мелкими и плохо различимы.
Идея использовать зрительную трубу для рассматривания мелких предметов вблизи принадлежит Г. Галилею. В 1609 г. он построил зрительную трубу с 20- кратным увеличением для астрономических наблюдений. Чтобы через нее можно было рассматривать предметы, которые хоть и находятся перед глазами, но из-за очень малых, микроскопических размеров остаются невидимыми, Г. Галилею пришлось несколько изменить расположение линз в трубе. По существу это был первый микроскоп, пригодный для практического пользования. Результаты применения микроскопов в научных исследованиях не заставили себя ждать. Первые блестящие успехи нового метода научных наблюдений связаны с именами Р. Гука (он, в частности, в 60-х гг. 17-го в. установил, что животные и рас- тительные ткани имеют клеточное строение) и А. Левенгука, который при помощи микроскопа открыл (в 1673— 1677 гг.) простейшие микроорганизмы.
Рассматриваемый предмет (или, как обычно говорят, препарат), например, капля жидкости, тонкие срезы животных и растительных тканей, тонкие пластинки (шлифы) минералов, металлов и др., располагается на предметном стекле. При помощи зеркала и особой линзы — конденсора — на препарат направляют пучок световых лучей от электрической лампы. Лучи света, пройдя через препарат, попадают в объектив, который создает увеличенное оптическое изображение этого препарата, его «световой портрет». Полученное изображение рассматривают через окуляр, который еще больше увеличивает его. Такой микроскоп называется просветным. Есть и отражательные микроскопы, применяемые главным образом при исследовании непрозрачных предметов. В них препарат подсвечивают сбоку или сверху, как, например, освещают книгу настольной лампой. При этом тубус микроскопа устанавливают так, чтобы как можно больше отраженных от предмета лучей попадало в объектив. Обычно объективы микроскопов увеличивают изображение в 6—100 раз, окуляры — в 7—15 раз, так что общее увеличение получается в пределах от 42 до 1500, что во многих случаях оказывается вполне достаточным.
Значительно большее увеличение дают электронные микроскопы. В отличие от обычных, или световых, микроскопов, в электронных микроскопах вместо световых лучей используют пучки электронов. Проходя сквозь препарат, электроны частично рассеиваются, частично поглощаются. Интенсивность и характер рассеяния и поглощения электронов в разных точках препарата неодинаковы, так как его толщина, плотность и химический состав от точки к точке меняются. Соответственно меняется и количество нерассеянных электронов в разных точках препарата, которые образуют его «электронный портрет». Чтобы «электронный портрет» сделать видимым, пучок электронов фокусируют с помощью объектива и направляют на специальный экран, на котором под воздействием электронов высвечивается зримое изображение исследуемого объекта (подобно тому как высвечивается изображение на экране телевизора). Если препарат непрозрачен для электронов, то для получения его изображения чаще всего используют отраженные электроны. Их количество и направление, в котором отражаются большинство из них, зависят от рельефа, структуры и химического состава препарата. Собирая и анализируя электроны, отраженные от разных точек препарата, создают видимое изображение на экране электроннолучевого прибора. Обладая способностью создавать изображение объектов исследования с увеличением, в десятки тысяч раз превышающим увеличение светового микроскопа, электронные микроскопы позволяют исследовать объекты размером в миллионные доли миллиметра. Они широко применяются в биологии, медицине, кристаллографии, электронике и многих других областях науки и техники. Часто непосредственные наблюдения в микроскопе сопровождают микрофо- тографированием и микрокиносъемкой для получения фотокопий исследуемых объектов, наблюдения сравнительно медленных процессов (например, жизнедеятельности тканевых клеток и микроорганизмов), при изучении объектов в невидимых для глаза ультрафиолетовых и инфракрасных лучах.
Современные световые и электронные микроскопы представляют собой точные оптико-механические приборы и сложнейшие электронные установки. С их помощью сделано немало наиважнейших открытий, выполнено множество уникальных исследований. Но даже простой школьный микроскоп при умелом обращении поможет любознательным заглянуть в обычно невидимый, но такой заманчивый и таинственный микромир.