Микроскопъ и его исторія

Въ первой же половинѣ 18 вѣка много сдѣлано для микроскопа Либеркюномъ (Liberkühn). Онъ умѣлъ приготовлять очень мелкія чечевицы, настолько мелкія, что ихъ нужно было разсматривать въ увеличительное стекло. Онъ первый ввелъ маленькія зеркала для освѣщенія непрозрачныхъ предметовъ (зеркала эти изобрѣтены Левенгукомъ). Имъ же устроенъ микроскопъ для анатоміи. Образецъ обыкновеннаго микроскопа Либеркюна изображенъ на рис. 6. Его микроскопы большею частью нужно было держать въ рукѣ. Но одновременно стали появляться микроскопы и на ножкѣ, такъ что лучшіе имѣли ножку, столикъ съ отверстіемъ, подъ отверстіемъ зеркало для освѣщенія, сверху же на шарнирахъ находилась линза. Таковъ микроскопъ Куффа (Cuff) (рис. 7). Вскорѣ изобрѣтаются различныя приспособленія для болѣе или менѣе точнаго передвиженія линзы, что очень важно при большихъ увеличеніяхъ. Итакъ, уже въ срединѣ 18 вѣка простой микроскопъ принялъ такую форму (общую схему), которая и до сихъ поръ считается необходимой для всѣхъ вообще, простыхъ и сложныхъ, микроскоповъ (рис. 7).

Между тѣмъ какъ микроскопъ улучшался въ механическомъ отношеніи, въ оптическомъ отношеніи въ 18 вѣкѣ было сдѣлано очень мало. Только въ нашемъ столѣтіи начинаются работы въ этомъ направленіи. Пробуютъ складывать стекла по два и получаютъ хорошіе результаты. Таково стекло Волластона (рис. 8). Оно состояло изъ двухъ плоско-выпуклыхъ стеколъ, положенныхъ плоскою стороною на колечко. — Стекла Брьюстера, Кондингтона и др. представляли изъ себя цилиндрики, основанія которыхъ были выпуклы, а бока такъ или иначе вырѣзаны (рис. 9). Придавая такія формы стекламъ, имѣли въ виду уменьшить сферическую аберрацію.

Большимъ шагомъ впередъ являются системы стеколъ‚ — вмѣсто одного стекла употребленіе двухъ и болѣе. Такія системы назывались дублетами (2 стекла), триплетами (3 стекла). Оптическія изслѣдованія показываютъ, что такія системы уменьшаютъ сферическую и хроматическую аберраціи, даютъ большее поле зрѣнія и большую ясность. Оцѣнили эти системы только въ послѣднее время, хотя и прежде Левенгукъ приготовлялъ и дублеты, и триплеты. Системы эти необходимы для сложнаго микроскопа.

Въ 1784 году знаменитый математикъ Ейлеръ (Euler) вычислилъ теоретически, какія должны быть стекла, чтобы въ дублетѣ дать наименьшую аберрацію. Потомъ въ 1821 г. великій Гершель далъ свои вычисленія. На рис. 10 видно устройство дублета Адамса (Adams). Рис. 11 представляетъ дублеты по Гершелю. Вычисленія Гершеля безукоризненны, дублеты его превосходны, но они сдѣлали мало пользы для микроскопа. Дѣло въ томъ, что для большихъ увеличеній нужны очень мелкія стеклышки, а приготовленіе дублетовъ Гершеля представляетъ большія трудности, принявъ во вниманіе, что каждое крошечное стеклышко должно быть точно вышлифовано по даннымъ цифровымъ величинамъ. Появленіе дублета Волластона, прекраснаго по своимъ качествамъ, вытѣснило всѣ остальные. Дублетъ Волластона состоитъ изъ двухъ плоско-выпуклыхъ стеколъ, обращенныхъ выпуклостью въ одну сторону. При помощи винтовыхъ нарѣзокъ въ оправахъ стеколъ, ихъ можно сближать и отдалять (рис. 12) для лучшаго видѣнія. Въ этой системѣ фокусныя разстоянія верхняго и нижняго стеколъ относились другъ къ другу, какъ 1:3. Изъ послѣдовавшихъ усовершенствованій замѣчательны дублеты Притчарда (Pritchard) и Шевалье (Chevalier). Они измѣнили отношеніе между фокусными разстояніями въ стеклахъ. Шевалье сдѣлалъ, къ тому же, стекла неподвижными и между ними помѣстилъ діафрагму. (Діафрагмою въ оптическихъ инструментахъ называется перегородка между стеклами внутри прибора, имѣющая въ средипѣ круглое отверстіе; она служитъ главнымъ образомъ для удаленія боковыхъ лучей и, слѣдовательно, для ясности видѣнія, для уменьшенія аберраціи.)

Въ приготовленіи дублетовъ очень важна централизація‚ т. е. сохраненіе такого положенія стеколъ, чтобы центры ихъ лежали на одной прямой линіи, по направленію которой идетъ лучъ зрѣнія, иначе изображеніе получается кривое и неправильное. Установка очень трудная. Притчардъ увѣрялъ, что иногда приходилось употребить цѣлый день на правильную установку стеколъ въ дублетѣ. Приготовленіе триплетовъ само собою еще труднѣе. Наилучшіе триплеты были изготовлены Голландомъ (Holland) (рис. 13) въ 30 годахъ нынѣшняго столѣтія. Дублеты давали увеличенія до 300 съ небольшимъ разъ, триплеты до 400. Неудобство тѣхъ и другихъ заключается въ томъ, что объекты (наблюдаемые предметы) должны находиться очень близко къ системѣ, что вообще очень неудобно.

Дальнѣйшее улучшеніе стеколъ пошло по совершенно другому пути. Начали приготовлять линзы не изъ стекла, а изъ другихъ прозрачныхъ веществъ. Конечно, прежде всего явилась мысль приготовить линзу изъ матеріала болѣе мягкаго, чѣмъ стекло. Еще въ 1655 году Петръ Бореллій (Petrus Borellius) предложилъ для этого растворъ рыбьяго клея. Линзы изъ этого вещества, думалъ онъ, могутъ показать еще больше: «ибо онѣ болѣе подходятъ къ тканямъ и жидкостямъ человѣческаго глаза». Но предположеніе осталось предположеніемъ. Неизвѣстно, приготовлялъ ли онъ линзы изъ рыбьяго клея.

Грей (Gray) выдумалъ (1696) инструментъ, въ которомъ вмѣсто стекла или стекляннаго шарика употреблялась капля воды. Въ крошечное отверстіе, до 1/30 дюйма, вводилась концомъ иглы капелька воды, которая служила увеличивающимъ стекломъ. Аппаратъ въ свое время славился. Самъ Грей вмѣсто воды пробовалъ употреблять настой рыбьяго клея. Были еще и другіе аппараты Грея: въ мѣдной пластинкѣ дѣлалось отверстіе, вводилась капля воды съ инфузоріями. Вода имѣла форму цилиндрика, и инфузоріи казались сильно увеличенными.

Въ началѣ нашего столѣтія Брьюстеръ для тѣхъ же цѣлей пользовался другими жидкостями, болѣе чистыми и сильнѣе преломляющими, каковы — сѣрная кислота, касторовое масло, янтарное масло, терпентиновый лакъ, копайскій и канадскій бальзамъ. Послѣдній оказался наилучшимъ. Бралась чисто вымытая (растворомъ натра) стеклянная пластинка; снизу на нее концомъ иглы или волоска клалась капля жидкости, — получалось плоско-выпуклое стекло. Для полученія двояко-выпуклаго — достаточно было капнуть и съ другой стороны. Результаты были очень хорошіе.

Такія линзы могутъ служить очень долго, въ теченіе цѣлыхъ мѣсяцевъ, могли бы служить и дольше, если бы можно было ихъ предохранить отъ пыли.

Брьюстеръ употреблялъ вмѣсто линзъ и хрусталики мелкихъ рыбъ. Конечно ихъ трудно устанавливать, такъ какъ они очень скоро высыхаютъ, коробятся и теряютъ свою форму; но изображенія, вѣроятно, получались хорошія: Гартингъ пробовалъ хрусталикъ молодаго угря, получилъ увеличеніе въ 586 разъ и былъ пораженъ рѣзкостью и ясностью изображенія. Прозрачные камни тоже обрабатывались и шлифовались въ формѣ линзъ и давали различные результаты. Къ такимъ камнямъ относятся: горный хрусталь и драгоцѣнные: сафиръ, гранатъ, рубинъ, бериллъ, топазъ и алмазъ. Приготовленіе изъ нихъ линзъ имѣетъ ту выгоду, что при одинаковыхъ условіяхъ они увеличиваютъ сильнѣе стекла, а аберраціи сферическая и хроматическая у нихъ меньше. Изъ горнаго хрусталя изготовляли линзы и въ древности. Потомъ въ 1608 году Линнерсгей изобрѣлъ телескопъ. Стекла этого телескопа, по позднѣйшимъ изслѣдованіямъ, оказались изъ горнаго хрусталя. Левенгукъ тоже пользовался горнымъ хрусталемъ. Въ 1819 году Брьюстеръ писалъ о преимуществахъ алмазныхъ линзъ, указывая на способность алмаза преломлять лучи сильнѣе стекла и давать меньшую хроматическую аберрацію. Но неизвѣстно, пользовался-ли онъ самъ алмазными линзами. Изъ рубина же и граната у него было по одной линзѣ, которыя ему вышлифовалъ Гиллъ (Hill) въ Эдинбургѣ. Эти линзы во многомъ были лучше стеклянныхъ.

Первыя алмазныя линзы были приготовлены въ 1824 или 1825 году Притчардомъ и служили для микроскопа. Позже многіе оптики дѣлали линзы изъ драгоцѣнныхъ камней. При обработкѣ такихъ камней приходится бороться не только съ твердостью, но также и съ ихъ кристаллическою структурою. При шлифовкѣ нужно, чтобы вышло извѣстное совпаденіе оптической оси съ осью преломленія, которое можетъ быть, напримѣръ, двойнымъ; такъ бываетъ у двуосныхъ кристалловъ (горный хрусталь, сафиръ, рубинъ, топазъ). А сдѣлать это очень трудно: линзы очень мелки. Гранатъ принадлежитъ къ правильной системѣ, но его окраска портитъ доброкачественность линзы, затемняя изображеніе. Наконецъ, алмазъ‚ — онъ относится къ равнооснымъ кристалламъ, — а между тѣмъ нѣкоторыя линзы изъ него показываютъ по 2, 3 изображенія. По изслѣдованіямъ Брьюстера, это происходитъ оттого, что въ алмазахъ часто есть по нѣсколько слоевъ различной преломляемости. При большой цѣнности алмаза, приходится заблаговременно, — до отшлифовки линзы, — еще употребить много труда для опредѣленія его преломляющихъ качествъ; это особая наука. Интересно сравнить цѣны линзъ. Въ прейсъкурантѣ Притчарда 1829 года линзы съ уволиченіемъ 100–400 стоили 2 фунта 2 шиллинга (рублей 20), съ увеличеніемъ 500–600 — 3 ф. 3 ш., съ увеличеніемъ 800 — 4 ф. 4 ш., съ увеличеніемъ 1000 — 5 ф. 5 ш.; алмазная же линза стоила 10–20 фунтовъ, смотря по увеличенію. Немного позже Плосль (Plössl) продавалъ алмазныя линзы съ увеличеніемъ въ 800 разъ по 150 гульденовъ, сафировыя — съ увеличеніемъ въ 400 р. по 20 гульденовъ, линзы изъ берилла, топаза и горнаго хрусталя, съ увеличеніемъ въ 200 разъ — по 10 гульденовъ.

Какъ ни хороши линзы изъ драгоцѣнныхъ камней, какъ ни прекрасны дублеты, изъ нихъ приготовленные, но съ появленіемъ сложнаго микроскопа, при его сравнительно небольшой стоимости — они являются лишними.

Стекла различныхъ сортовъ имѣютъ разную преломляемость и различную силу раздѣленія цвѣтовъ. Поэтому можно такъ комбинировать стекла разнаго состава, чтобы уменьшить и даже уничтожить аберраціи. На этомъ пути многіе трудились, трудятся и теперь.