المجهر الضوئي – التاريخ والمكونات والاستخدامات

بعض الكائنات الحية صغيرة جدًا بحيث لا تستطيع العين البشرية ملاحظتها. لذلك أصبح استخدام أدوات مثل المجهر لا غنى عنه للعديد من الدراسات والتحليلات التي تجرى على هذه الكائنات الصغيرة ، حيث تكبر المجاهر وتزيد الحجم بمعدل قد يصل إلى 1500 مرة.

ما هو المجهر الضوئي؟

على الرغم من وجود العديد من الاختلافات وأنواع المجاهر ذات الاستخدامات والأشكال المختلفة ، إلا أن الفحص المجهري البصري هو الأكثر استخدامًا في العديد من المجالات ، وخاصة في مجالات البحث والتحليل. تتكون من مجموعتين من العدسات ، يتم وضعهما على طرفي الأنبوب. الهدف الرئيسي هو إنشاء صورة مكبرة حقيقية للكائن الذي يتم فحصه ، عند النظر إلى الكائن الحي من خلال مجهر ضوئي ، تظهر صورة افتراضية مكبرة للصورة الحقيقية.

يتكون المجهر الضوئي من جزء مسطح توضع عليه الشريحة ، ويتم وضع العنصر المراد دراسته على هذه الشريحة ، كما يحتوي المجهر على عجلات تسمح بتحريك الشريحة وتحريكها بعيدًا أو أقرب للتركيز على العينة المدروسة .

تعتبر الأنواع أو العينات التي يمكن دراستها تحت المجهر الضوئي شفافة ، لذا من أجل مراقبتها ، من الضروري وضع هذه العينات على شريحة تسمح للضوء بالمرور عبر هذه العينة ، مما يجعلها مرئية. تبلغ قوة التكبير الحالية للمجاهر الضوئية 0.2 ميكرومتر ، أي حوالي ألف مرة أكثر من قوة العين البشرية.

اختراع المجهر الضوئي

ظهرت الأنواع الأولى من المجاهر في القرن الثالث عشر الميلادي ، وكانت بسيطة جدًا ، حيث كانت تتكون من عدسة واحدة تسمح بتكبير العينات عدة مرات فقط. لذلك ، لم يكن من الممكن رؤية العينات التي لا تُرى عادةً بالعين المجردة.

تم استخدام هذه العدسات لدراسة الكائنات الحية الصغيرة مثل الحشرات والعناكب وبعض النباتات ، وسمحت للمراقبين برؤية بعض التفاصيل التي يصعب رؤيتها.

خلال القرن الخامس عشر ، ظهرت أولى المجاهر المركبة التي تضمنت أكثر من عدسة واحدة ، مثل المجهر الذي صنعه كورنيليس دريبل في لندن عام 1621. وعُرض مجهر آخر في العاصمة الإيطالية روما عام 1624.

لا يعرف من هو المخترع الحقيقي للميكروسكوب الضوئي. يدعي العديد من العلماء والباحثين أنهم أول من اخترع المجهر. على سبيل المثال ، يدعي صانع النظارات الهولندي "يوهانس زاكرياسن" أن والده "زكريا يانسن" اخترع المجهر المركب والتلسكوب منذ عام 1590. ومع ذلك ، فإن هذا الادعاء مشكوك فيه لأن زكريا كان طفلاً في ذلك الوقت.

يشير العديد من المؤرخين إلى أن المخترع الهولندي كورنيليس دريبيل كان مخترع المجهر المركب في عام 1621.

شكرا ل أنتوني فان ليوينهوك لفت أنتوني فان ليوينهوك (1632-1724) انتباه علماء الأحياء إلى المجهر ، على الرغم من وجود مجاهر أخرى. كانت مجاهر Van Leeuwenhoek المنزلية بسيطة ولديها عدسة واحدة صغيرة جدًا لكنها قوية. مكنت هذه المجاهر من رؤية الصور التفصيلية للعينات ذات التكبير الجيد.

تطوير تقنيات الإضاءة

على الرغم من استخدام المجاهر الضوئية على نطاق واسع منذ أكثر من 400 عام ، فقد تمكن العلماء مؤخرًا من تطوير أنواع جديدة تتميز بتقنيات الإضاءة والتركيز التي تتيح للمراقبين الرؤية بوضوح وبجودة عالية جدًا لم تكن متاحة للعلماء الآخرين قبل ذلك.

في عام 1893 ، طور August Kohler تقنية إضاءة معروفة باسمه (إضاءة Kohler). تتميز هذه التقنية بحقيقة أنها توزع الضوء بالتساوي على جميع أجزاء العينة المدروسة ، مما أتاح الحصول على صورة عالية الجودة.

في عام 1953 ، حصل الفيزيائي الهولندي فريتز زيرينكي على جائزة نوبل تكريما له لتطويره تقنية الإضاءة والتباين التي تسمح برؤية ودراسة العينات الشفافة. بفضل هذه التكنولوجيا الثورية ، يستطيع العلماء والباحثون رؤية العينات الشفافة وتصويرها دون الحاجة إلى صبغها أو تلوينها. العينة تالفة في بعض الأحيان وقد تجعل من المستحيل رؤية بعض التفاصيل الضرورية.

تشمل الأنواع الحديثة الأخرى من المجاهر الضوئية مجسات خاصة قادرة على الدراسة خلايا حية وعينات مختلفة من خلال استخدام إضاءة خاصة ذات أطوال موجية ضيقة ، بالإضافة إلى تقنيات حقن العينة بالمواد الكيميائية ، تتفاعل هذه المواد التي يتم حقنها في العينة مع أطوال موجية محددة وتسمح بالحصول على صور عالية الدقة.

بفضل هذه التقنيات ، أصبح العلماء والباحثون قادرين على دراسة الأجزاء الحساسة من المادة الحية مثل الحمض النووي وعضيات الخلايا الدقيقة ، كما أصبح من الممكن دراسة الأجسام المضادة المناعية التي يصنعها الجسم بعد الإصابة بالأمراض ، وهذا يشكل ثورة حقيقية في عالم الطب والبيولوجيا.

أجزاء من مجهر ضوئي

يتكون المجهر الضوئي من عدة أجزاء:

الأجزاء البصرية

العدسة العينية: العدسة العينية هي العدسة القريبة من عين الراصد. يقع في الجزء العلوي من المجهر ووظيفته تكبير الصورة الهدف.

العدسات الموضوعية: هي عدسة أو مجموعة عدسات موضوعة على لولب دوار ، بحيث يمكن للمراقب التغيير بين هذه العدسات حسب الحاجة. تختلف عدسات العينية عن بعضها البعض في قوة التكبير ، وهذه العدسات قريبة من العينة.

مصدر الضوء: هو مصباح يقع في اسفل المجهر (القاعدة) ، هذا المصباح يرسل اشعة ضوئية تخترق العينة مما يجعلها تظهر في عين الراصد ، هذا المصباح يعمل على الكهرباء بينما بعض المجاهر تستطيع تحتوي على بطارية لتشغيل هذا المصباح ، تحتوي بعض أنواع المجاهر الضوئية على مرآة في القاعدة بدلاً من المصباح من أجل عكس أشعة الضوء الخارجية وتركيزها نحو العينة.

الأجزاء الميكانيكية

القاعدة: القاعدة التي تحمل المجهر.

المنصة ، وهي عبارة عن سطح مستوٍ يقع مباشرة أسفل العدسة ، مخصصة لوضع الشريحة التي تحتوي على العينة عليها. يمكن التحكم في هذه المنصة بسهولة باستخدام براغي الختم البطيئة والسريعة.

برغي مانع للتسرب سريع: هو برغي يقع على جانب المجهر ، مما يسمح للمراقب بتحريك المنصة التي توجد عليها الشريحة والعينة لأعلى ولأسفل بسرعة لتقريبها أو بعيدًا عن عدسة الجسم.

برغي الختم البطيء: هو برغي آخر على جانب المجهر ، مما يسمح للمراقب بتحريك المنصة ببطء حيث توجد الشريحة والعينة لأعلى ولأسفل من أجل تقريبها أو بعيدًا عن عدسة الجسم.

أجزاء أخرى

أنبوب العدسة: وهو أنبوب مجوف يربط بين العدسة والجسم ويسمح للمراقب بالاطلاع من خلاله على العينات التي يدرسها.

مثبت الشرائح: يتم استخدام الملاقط المعدنية الموجودة على المنصة لتأمين الشريحة على هذه المنصة والتأكد من أنها لا تتحرك أثناء العمل والدراسة.

ذراع المجهر: وهو الذي يحمل الأنبوب وعدسات العيون والجسم ، كما يمكن استخدامه لحمل المجهر ونقله من مكان إلى آخر.

الأنف: يمسك عدسات الجسم ، ويمكن للمراقب التحكم بها عن طريق تدويرها مما يؤدي إلى تغيير العدسات.

الكاميرا: تتضمن بعض أنواع المجاهر كاميرا يتم تركيبها في الجزء العلوي من العدسة ، والهدف منها هو تصوير العينات أو مراقبتها من خلال شاشة الكمبيوتر أو التلفزيون.

تكبير المجهر البصري

يعد تكبير المجهر إحدى خصائصه الأساسية التي تحدد جودته ونوع العينات التي يمكن ملاحظتها.

في حالة المجهر الضوئي ، يتم تكبير العينة على مرحلتين ، المرحلة الأولى في العدسة الجسدية ، والمرحلة الثانية ، ثم في عدسة العين. ومن ثم ، من الضروري معرفة قوة التكبير لهاتين العدستين في المجهر لمعرفة قوة التكبير الكلية التي يتم الحصول عليها. يمكن حساب التكبير الكلي للمجهر بسهولة عن طريق ضرب قوة التكبير للعدسة المادية وقوة تكبير العدسة:

إجمالي قوة تكبير المجهر = قوة تكبير العدسة الجسدية × قوة تكبير العدسة

على سبيل المثال ، إذا كانت قوة تكبير عدسة الجسم 60 ، وقوة تكبير العدسة 10 ، فإن قوة التكبير الكلية للمجهر البصري ستكون 60 × 10 = 600 مرة ، مما يعني أن العينة المدروسة ستظهر 600 مرات أكبر من حجمها الفعلي.

التكبير بالمجهر البصري له حدود ولا يفيد تجاوزها ، وبسبب طبيعة الضوء والعدسات ، فإن أقصى تكبير مفيد يمكن تحقيقه بالمجهر الضوئي هو 1500 مرة. حيث أن التكبير أكثر من 1500 مرة سينتج عنه تكبير عديم الفائدة ، حيث ستظهر العينة غير واضحة ولن تظهر تفاصيلها.

استخدامات المجهر الضوئي

يعد المجهر الضوئي أداة مفيدة للغاية ، خاصة في مجالات العلوم ، حيث يحتاج الطلاب والباحثون إلى دراسة الهياكل الدقيقة وطريقة عملها ، والآن يتم استخدام المجاهر الضوئية في مجالات مثل الكيمياء (في دراسة البلورات) والفيزياء (في دراسة الخصائص الفيزيائية للمواد) والجيولوجيا (في تحليل التركيب المعدني لبعض الصخور) وفي مجال علم الأحياء (في دراسة الهياكل الدقيقة للمادة الحية ومكوناتها وحركتها وأساليبها من التكاثر).

يستخدم هذا النوع من المجاهر أيضًا في مختبرات الأنسجة وعلم الأمراض ، حيث يسمح الفحص المجهري ببعض التطبيقات التشخيصية مثل تشخيص السرطان والأمراض الأخرى ، ودراسة الهياكل البلورية المختلفة ، والأصباغ ، والدهون ، والبروتينات ، ورواسب العظام ، ورواسب الأميلويد ، وأكثر من ذلك. .

لا يقتصر استخدام المجهر الضوئي على العلم ، حيث أصبحت هذه المجاهر تستخدم في التحقيقات الجنائية والبحث عن المجرمين ، حيث تساعد المحققين في دراسة وكشف العينات الدقيقة التي قد يتركها المجرم.

بدائل الفحص المجهري الضوئي

للتغلب على قيود الضوء المرئي ، تم تصميم مجاهر أخرى تستخدم أنواعًا أخرى من الإضاءة مثل:

  • مجهر القوة الذرية (AFM)
  • الفحص المجهري الأيوني الموصل (SICM)
  • مجهر المسح النفقي (STM)
  • مجهر الأشعة فوق البنفسجية
  • مجهر الأشعة السينية

الصيانة والاحتياطات

إذا كنت تستخدم مجهرًا ضوئيًا كطالب أو باحث ، فهناك بعض الإرشادات والنصائح التي يجب عليك الالتزام بها للحفاظ على المجهر والتأكد من بقائه في حالة جيدة:

  • بعد الانتهاء من استخدامه ، تأكد من إزالة العينة المدروسة والاحتفاظ بها بشكل جيد إذا كنت ترغب في دراستها لاحقًا ، أو التخلص منها إذا لم تعيدها. تأكد أيضًا من إيقاف تشغيل المجهر.
  • عندما لا يكون المجهر قيد الاستخدام ، لا يزال من الضروري تغطيته بالمجهر لمنع الأوساخ وتلف العدسة. إذا لم يتم استخدامه لفترة طويلة ، فيجب حفظه في صندوقه داخل خزانة لحمايته من الغبار.
  • لا تلمس العدسة بيديك. إذا اتسخ ، نظفه برفق باستخدام ورق الترشيح.
  • لا تترك الانزلاق على المسرح حتى لو لم تكن هناك عين عليه.
  • إذا كنت تستخدم زيتًا لتكبير العينة ، فيجب تنظيف الزيت المتبقي على عدسة الجسم بورق الترشيح ، ويجب عدم إساءة استخدام التنظيف ، لأن استخدام عوامل التنظيف يمكن أن يتلف العدسات. استخدم الكحول أو الزيلول لتنظيف وتعقيم المجهر.
  • كن حذرًا عند استخدام المجهر وأجزائه المختلفة ، استخدم الأجزاء بلطف ، وخاصة البراغي والعدسات ذات الختم البطيء والسريع.
  • عند تغيير عدسة الجسم ، لا تفعل ذلك أثناء النظر من خلال العدسة ، وكن حذرًا وتأكد من أن العدسة لا تتلامس مع الشريحة أو العينة. معظم العدسات حساسة ويمكن أن يسبب الاحتكاك مشاكل في الصورة.
  • حافظ على المجهر جافًا ونظيفًا. إذا انسكب أي سائل عليها ، جففها بقطعة قماش. إذا كان أي جزء من أجزائه ملطخًا بالزيت ، امسحه بقطعة قماش مبللة بالزيلول.
  • يُنصح دائمًا بتنظيف المجاهر وفحصها بعد انتهاء الجلسة العملية.

اترك تعليقاً

لن يتم نشر عنوان بريدك الإلكتروني. الحقول الإلزامية مشار إليها بـ *

زر الذهاب إلى الأعلى