Микроскопъ и его исторія

Петръ Радковскій.

Въ настоящее время условно различаютъ простую лупу и простой микроскопъ, хотя и то, и другое, собственно говоря, одно и тоже. Но разъ установилось такое дѣленіе, то я ихъ разсмотрю отдѣльно. Лупы — это обыкновенныя увеличительныя стекла. Здѣсь нѣтъ предметнаго столика, увеличеніе 4–20. Лупа держится въ томъ или другомъ положеніи близкомъ къ наблюдаемому предмету, смотря по стеклу и по глазу. Въ простыхъ же микроскопахъ существуютъ различныя приспособленія, болѣе сильныя увеличенія, есть предметный столикъ, освѣтительное зеркало, приспособленія для точной установки. И лупы, и простые микроскопы имѣютъ разнообразное устройство, смотря по ихъ назначенію.

Рис. 14. Карманная лупа.
a — діафрагма. — Рис. 14. Карманная лупа. a — діафрагма.

Самая обыкновенная лупа, это двояко-выпуклое стекло, съ одинаковыми поверхностями — съ большимъ фокуснымъ разстояніемъ. Это самыя плохія лупы. Лучше, если фокусныя разстоянія поверхностей разныя и относятся другъ къ другу, какъ 1:6. Наилучшей же лупою считается плоско-выпуклое стекло; плоскую сторону слѣдуетъ обращать къ предмету. Оправа лупъ бываетъ тоже весьма разнообразная. Самая употребительная — кольцо съ ручкою. Въ карманной лупѣ одно или нѣсколько стеколъ въ роговой, или какой-либо иной оправѣ задвигаются въ общую оправу (рис. 14). При нѣсколькихъ стеклахъ можно пользоваться каждымъ въ отдѣльности и попарно. Есть лупы съ нѣсколькими соединенными стеклами. Необходимыя качества хорошей лупы, если она имѣетъ нѣсколько стеколъ, заключаются въ томъ, чтобы при наложеніи стекла на стекло совпадали ихъ оптическія оси, и чтобы самыя линзы твердо держались въ оправѣ. Усовершенствованныя лупы, при помощи того или другаго расположенія стеколъ, приготовлены были Брюке, Наше и др. Вообще тамъ, гдѣ нужно взглянуть на предметъ, чтобы его видеть въ увеличенномъ видѣ, или чтобы разсмотрѣть какую-либо его часть, — тамъ хороша лупа; но работать подъ ней неудобно. Здѣсь нужно много приспособленій — или сложный стативъ, или же, вмѣсто лупы, употреблять простой микроскопъ.

Рис. 15. Простой микроскопъ Шарля Шевалье.
x — ящикъ, въ который укладывается микроскопъ,
t — стойка,
g — выдвижная стойка, закрѣпляемая винтомъ r,
a — поддержка, куда вставлялись увеличительные дублеты,
p — предметный столикъ,
m — освѣтительное зеркало, прикрѣпляемое въ стойкѣ особымъ
приспособленіемъ (b). — Рис. 15. Простой микроскопъ Шарля Шевалье. x — ящикъ, въ который укладывается микроскопъ, t — стойка, g — выдвижная стойка, закрѣпляемая винтомъ r, a — поддержка, куда вставлялись увеличительные дублеты, p — предметный столикъ, m — освѣтительное зеркало, прикрѣпляемое въ стойкѣ особымъ приспособленіемъ (b).

Въ простомъ микроскопѣ изобрѣтатели: отецъ и сынъ Шевалье, Лебальифъ, Наше, Плосль‚ Кернеръ‚ Притчардъ и Слакъ вырабатывали побочныя приспособленія для удобства работы. Рис. 15 изображаетъ микроскопъ Ch. Chevalier, рис. 16 — Leballif'а. — Теперь стеклу можно придать любое положеніе при помощи винтовъ. Наблюдаемый предметъ тоже можетъ быть передвигаемъ на подвижномъ предметномъ столикѣ. Освѣщеніе производится зеркаломъ и, наконецъ, есть особыя приспособленія для помѣщенія рукъ. Послѣднее важно для занимающихся со сложными микроскопами при сильныхъ увеличеніяхъ; требуются очень мелкіе, тонкіе препараты. Приготовить ихъ можно только подъ такимъ простымъ микроскопомъ. Такіе приборы называются еще препаровальными микроскопами (рис. 17). Есть приспособленіе для одновременнаго наблюденія двумя глазами, но микроскописты ихъ почти не употребляютъ.

Рис. 16. Микроскопъ Лебайлифа.
p — предметный столикъ,
c—c — колонки,
g — стативъ,
s — поддержка для линзъ. — Рис. 16. Микроскопъ Лебайлифа. p — предметный столикъ, *c—c* — колонки, g — стативъ, s — поддержка для линзъ.

Рис. 17. Препаровальный микроскопъ системы Наше (Nachet).

Общая исторія простаго микроскопа такова:

Увеличеніе 9–10 разъ. Линза въ трубочкѣ, на другомъ концѣ которой помѣщается объектъ. Другихъ приспособленій нѣтъ.
Приспособленія для измѣненія разстоянія между линзою и объектомъ.
Попытки приготовленія маленькихъ линзъ и стеклянныхъ шариковъ.
Вырабатываются способы освѣщенія, необходимые для сильныхъ увеличеній, даваемыхъ шариками. Введеніе дополнительнаго стекла позади объектива, діафрагмы и освѣтительнаго зеркала. До сихъ поръ микроскопъ держался простою рукою. Увеличеніе 200–300.
Для удобства работы изобрѣтаются стативъ и предметный столикъ, совершенствуется освѣщеніе. Линзы съ увеличеніемъ до 700 разъ. Въ такомъ видѣ микроскопъ переходитъ въ наше столѣтіе.

Благодаря тому, что многіе оптики не довѣряли сложному микроскопу, простой микроскопъ продолжалъ совершенствоваться, чему много помогли успѣхи оптики и механики.

Теперь сложный микроскопъ одинъ проникаетъ въ глубины природы, а простой — играетъ лишь вспомогательную роль и важенъ, какъ препаровальный инструментъ, дающій прямое изображеніе (сложный микроскопъ даетъ обратное, — а выворачивающіе окуляры увеличиваютъ стоимость микроскопа). Затѣмъ, онъ незамѣнимъ для приготовленія мелкихъ частей въ различныхъ механическихъ работахъ.

Сложный микроскопъ

Сложнымъ микроскопомъ называется такая комбинація стеколъ, при которой увеличенное изображеніе предмета разсматривается не простымъ глазомъ, а при помощи простаго микроскопа (линзы, дублета, триплета). Часть микроскопа, стекла которой обращены къ объекту (препарату) — называется объективомъ (системою), часть — со стеклами, обращенными къ глазу — называется окуляромъ.

Сложный микроскопъ, сдѣланный Гансомъ и Захаріей Янсенами, былъ, конечно, далеко не совершенный инструментъ. Самаго микроскопа не сохранилось, нѣтъ и рисунка его, но, судя по описанію Бореля (Boreel), онъ былъ одинаковаго устройства съ послѣдующими. Микроскопъ имѣлъ мѣдную, вызолоченную трубку длиною въ 1 ½ фута и толщиною въ 2 дюйма. Трубка поддерживалась тремя дельфинами изъ того же металла и потомъ, все вмѣстѣ, находилось на подставкѣ изъ чернаго дерева, приспособленной такъ, чтобы на нее можно было положить нѣсколько мелкихъ инструментовъ и объектовъ ¹.

Относительно его оптическихъ свойствъ ничего сказать нельзя достовѣрнаго. Можно предполагать, что онъ имѣлъ два двояко-выпуклыхъ стекла; одно служило окуляромъ, другое объективомъ. Что же касается его увеличенія, то Борель пишетъ, что очень мелкіе предметы казались въ него чрезвычайно большими. Судя по описаніямъ того же Бореля позднѣйшихъ микроскоповъ, микроскопъ Янсеновъ мало отличался отъ нихъ по силѣ увеличенія. Дреббель получилъ въ подарокъ микроскопъ Янсена, и самъ приготовлялъ микроскопы. Приборъ, описанный Фонтана въ 1646 году, состоялъ изъ двухъ двояко-выпуклыхъ стеколъ, между которыми помѣщалось 3-е, «вогнутое» стекло; длиною онъ былъ не болѣе трехъ дюймовъ. Подробностей о немъ не сохранилось.

Первые сложные микроскопы Галилеи состояли изъ двухъ подвижныхъ трубокъ, такъ что инструментъ можно было укорачивать и удлиннять и черезъ то измѣнять увеличенія. Такое же, въ общихъ чертахъ, было устройство микроскоповъ Дреббеля.

Самый старый сложный микроскопъ, отъ котораго сохранился рисунокъ — это микроскопъ Роберта Гука (Hooke) 1665 года. Длина его была 7 дюймовъ, толщина 3 дюйма; состоялъ изъ 4 раздвигающихся трубокъ. Стеколъ было 3: маленькое объективное, потомъ среднее и окуляръ большіе. Гукъ пользовался тремя стеклами, когда нужно было большое поле зрѣнія, для другихъ же наблюденій среднее стекло вынималось. Къ микроскопу приспособлены были освѣтительныя стекла; въ него наблюдалисъ предметы освѣщенные падающимъ свѣтомъ (рис. 18).

Рис. 18. Сложный микроскопъ Гука.
ab — стативъ,
o — шарнирное соединеніе,
p — предметный столикъ,
n — освѣтительное зеркало. — Рис. 18. Сложный микроскопъ Гука. ab — стативъ, o — шарнирное соединеніе, p — предметный столикъ, n — освѣтительное зеркало.

Приблизительно въ тоже время сдѣлался извѣстенъ своими микроскопами Дивини (Divini) въ Римѣ. Кромѣ объективной линзы, у него были еще два плоско-выпуклыхъ стекла, — сложенныхъ такъ, что они прикасались своими выпуклыми сторонами — служившихъ окуляромъ. По описанію Пристлея, этотъ окуляръ былъ толщиною въ «человѣческую руку», а труба, въ которой онъ двигался, — была толщиною въ «человѣческую ногу». Но въ другихъ источникахъ о толщинѣ этого прибора ничего не сказано. Длина его была 16 ½ дюймовъ. Увеличеніе 41–143 раза. Достоинство его заключалось въ томъ, что разсматриваеные въ него предметы не казались изогнутыми, а были плоскими. Заслуга Дивини, поэтому, въ томъ, что, благодаря его окуляру, можно было разсматривать объектъ такъ же хорошо по краямъ, какъ и въ срединѣ.

Къ тѣмъ же отдаленнымъ временамъ относятся и попытки устройства бинокулярныхъ микроскоповъ, — попытки, возобновленныя въ недавнее время.

Далѣе начали для объективовъ употреблять дублеты. Это позволяло при тѣхъ же увеличеніяхъ имѣть меньшую сферическую аберрацію; равнымъ образомъ отверстіе объектива можно было дѣлать больше, черезъ что и свѣта проходило больше, изображеніе получалось яснѣе. Тѣмъ или другимъ соединеніемъ стеколъ старались улучшить изображеніе объекта. Иногда линзы прямо соприкасались другъ съ другомъ и давали сложный объективъ.

Въ 1685 году Гриндль (Grindl) приготовилъ свой микроскопъ (рис. 19). Онъ состоялъ изъ 6 плоско-выпуклыхъ стеколъ. Они были расположены попарно, въ каждой парѣ выпуклыми сторонами обращены другъ къ другу, вверху 2, въ срединѣ 2 и внизу 2. Устройство его представляло великія трудности, потому что нужно было сохранить централизацію въ расположеніи стеколъ. Уже тогда стали употреблять для объектива по нѣсколько стеколъ, разной величины и разнаго фокуснаго разстоянія. Такъ, одинъ англичанинъ (имя осталось неизвѣстно) около 1672 года сдѣлалъ объективъ, состоявшій изъ 4 разной величины стеклышекъ: двухъ плоско-выпуклыхъ и двухъ двояко-выпуклыхъ, которыя могли вкладываться послѣдовательно въ углубленіе, сдѣланное внизу трубы микроскопа. Въ 1685 г. появилось сочиненіе Цана (Zahn) «Oculus artificialis», въ которомъ описано много микроскоповъ; одинъ изъ нихъ представленъ на рисункѣ 20. Въ этомъ же сочиненіи есть указанія о приготовленіи сложныхъ микроскоповъ, теорія и практика, которые имѣютъ нѣкоторое значеніе и въ настоящее время. Есть указанія на то, что въ 17 столѣтіи пробовали приготовлять стекла съ параболическими и гиперболическими поверхностями, надѣясь этимъ уничтожить аберрацію, сферическую и хроматическую.

Рис. 20. Микроскопъ, изображенный въ сочиненіи Цана (Zahn).

Самое трудное было то, что самые законы аберраціи были еще неизвѣстны. Грегори (Gregory) въ 1663 г., Христіанъ Гюйгенсъ (Huygens) позже установили законы сферической аберраціи. Исходя изъ своихъ теоретическихъ положеній, Гюйгенсъ коснулся и приготовленія сложныхъ микроскоповъ. Онъ показалъ, какъ вычислять уголъ аберраціи и изъ этого угла опредѣлять величину отверстія объектива, чтобы получить по возможности ясное изображеніе. Онъ же установилъ и другія правила для разстоянія между окуляромъ и объективомъ. Въ микроскопахъ для ясныхъ и хорошихъ изображеній нужны не сильныя увеличенія, которыя достигаются разстояніемъ между стеклами, а нужны малыя фокусныя разстоянія въ стеклахъ объективовъ. Въ послѣдствіи все болѣе и болѣе стали придерживаться этихъ правилъ и, благодаря имъ, микроскопъ сильно пошелъ по пути усовершенствованія. Такимъ образомъ въ тѣ, времена оптическая часть переживала и измѣненія, и улучшенія: наука шла рядомъ съ опытомъ. Механическая часть тогдашнихъ инструментовъ была далеко несовершенна. Приближеніе къ объекту производилось винтомъ внизу трубы, который передвигалъ объектъ. Освѣщеніе тоже было плохое. Вначалѣ вовсе не пользовались проходящимъ свѣтомъ, наблюдаемый предметъ освѣщался падающимъ свѣтомъ. Наблюденія производились въ комнатѣ, имѣющей только одно окно, обращенное на югъ. Шагахъ въ 3–4 отъ него устанавливали микроскопъ и собирали свѣтъ на предметъ при помощи шара съ водою и плоско-выпуклаго стекла. При солнцѣ передъ объективомъ помѣщался кусокъ промасленной бумаги, вечеромъ ставили лампу передъ вышеупомянутымъ шаромъ. Иногда пользовались вогнутымъ рефлекторомъ. Позже употребляли для освѣщенія двояко-выпуклое стекло.

По нѣкоторымъ авторамъ, первый микроскопъ имѣлъ 6 футовъ длины и былъ чѣмъ-то среднимъ между телескопомъ и микроскопомъ. Но по позднѣйшимъ изслѣдованіямъ, это ошибка, явившаяся вслѣдствіе неточности перевода словъ: «ad sesquipedem longo».