Ένας εντυπωσιακά μεγάλος αριθμός μορφών ζωής είναι αόρατος με γυμνό μάτι. Για την αναγνώριση και παρατήρηση των μικροσκοπικών οργανισμών είναι απαραίτητη η χρήση ειδικών οργάνων, των μικροσκοπίων, συστημάτων δηλαδή κατάλληλα τοποθετημένων μεγεθυντικών φακών.

Ένα από τα πιο διαδεδομένα μέσα μικροσκοπίας είναι το οπτικό ή σύνθετο μικροσκόπιο. Η κατασκευή της πρώτης μορφής του αποδίδεται στον Ολλανδό οπτικό Zacharias Janssen και στον πατέρα του, Hans Janssen, στα τέλη του δέκατου έκτου αιώνα. Ιδιαίτερα σημαντική, ωστόσο, για τη βελτίωση και διάδοση του οπτικού μικροσκοπίου, υπήρξε η συμβολή του Άγγλου επιστήμονα Robert Hooke έναν αιώνα αργότερα, στα τέλη του δέκατου έβδομου αιώνα.

Το μικροσκόπιο του Robert Hooke όπως απεικονίζεται στην έκδοση
του περίφημου έργου του «Μικρογραφία» (1665).
Ο Robert Hooke (1635-1703) ήταν ο πρώτος που χρησιμοποίησε τον όρο "κύτταρο"
για να περιγράψει τις κυψελοειδείς κοιλότητες που παρατηρούσε
με το μικροσκόπιό του σε τομές φελλού.

Το κύριο τμήμα του σύνθετου μικροσκοπίου είναι το οπτικό σύστημα, η λειτουργία του οποίου υποστηρίζεται από το μηχανικό σύστημα του οργάνου.

ΣΧΗΜΑΤΙΚΗ ΑΠΕΙΚΟΝΙΣΗ ΟΠΤΙΚΟΥ ΜΙΚΡΟΣΚΟΠΙΟΥ

1. προσοφθάλμιοι φακοί
2. διοφθάλμιος οπτικός σωλήνας
3. βραχίονας (ή λαβή) του μικροσκοπίου
4. κοχλίας οριζόντιας μετακίνησης της αντικειμενοφόρου πλάκας
5. κοχλίας μακρομετρικής κίνησης της τράπεζας μικροσκόπησης (μακρομετρικός κοχλίας)
6. κοχλίας μικρομετρικής κίνησης της τράπεζας μικροσκόπησης (μικρομετρικός κοχλίας)
7. κοχλίας κάθετης μετακίνησης της αντικειμενοφόρου πλάκας
8. διακόπτης φωτός
9. κοχλίας ρύθμισης της έντασης του φωτός
10. βάση του μικροσκοπίου
11. φωτεινή πηγή
12. συμπυκνωτής - διάφραγμα ίριδας
13. αντικειμενοφόρος πλάκα
14. τράπεζα μικροσκόπησης
15. άγκιστρο του οδηγητή παρασκευασμάτων
16. αντικειμενικός φακός
17. δίσκος περιστροφής των αντικειμενικών φακών (περίστρεπτο σύστημα)

Το οπτικό σύστημα του μικροσκοπίου αποτελείται από δύο συγκλίνοντες ομοαξονικούς φακούς, τον αντικειμενικό και τον προσοφθάλμιο. Το μικροσκοπικό παρασκεύασμα τοποθετείται σε μικρή απόσταση από την εστία του αντικειμενικού φακού σχηματίζοντας είδωλο πραγματικό, ανεστραμμένο και με μέγεθος αντιστρόφως ανάλογο με την απόσταση ανάμεσα στο αντικείμενο και την εστία. Ο προσοφθάλμιος φακός, μέσω του οποίου γίνεται η μικροσκοπική παρατήρηση, μεγεθύνει περαιτέρω το παραγόμενο είδωλο.

Οι αντικειμενικοί φακοί διακρίνονται σε ξηρούς (κοινούς), οι οποίοι χρησιμοποιούνται για μικροσκοπικές παρατηρήσεις με μεγεθύνσεις μέχρι 500x και σε καταδυτικούς, οι οποίοι χρησιμοποιούνται για περισσότερο ακριβείς παρατηρήσεις, με μεγεθύνσεις μεγαλύτερες από 800x. Για την παρατήρηση μέσω καταδυτικών φακών απαιτείται η τοποθέτηση μεταξύ παρασκευάσματος και αντικειμενικού φακού μίας σταγόνας ειδικού υγρού (συνήθως κεδρέλαιου) και η κατάδυση του φακού στη σταγόνα.

Το μηχανικό σύστημα του μικροσκοπίου συγκροτείται από: α) τη βάση στήριξης του οργάνου, β) την τράπεζα, όπου τοποθετείται το αντικείμενο μικροσκόπησης, γ) τον βραχίονα, που φέρει τους κοχλίες μετακίνησης της τράπεζας και δ) τον οπτικό σωλήνα.

Στον οπτικό σωλήνα προσαρμόζεται το σύστημα των φακών, των προσοφθάλμιων και των αντικειμενικών. Η εναλλαγή των αντικειμενικών φακών εξασφαλίζεται με τον χειρισμό του περίστρεπτου συστήματος. Η μεγέθυνση που επιτυγχάνουν οι φακοί κυμαίνεται μεταξύ 6x και 25x για τους προσοφθάλμιους και 2,5x έως 100x για τους αντικειμενικούς. Κατά τη μικροσκοπική παρατήρηση, η τελική μεγέθυνση του αντικειμένου παρατήρησης ισούται με το γινόμενο των μεγεθύνσεων που εξασφαλίζουν ο αντικειμενικός και ο προσοφθάλμιος φακός.

Το αντικείμενο της μικροσκοπικής παρατήρησης, παρασκεύασμα, τοποθετείται σε μία μικρή γυάλινη πλάκα, την αντικειμενοφόρο πλάκα, πάχους 1mm περίπου. Το παρασκεύασμα καλύπτεται από ένα διάφανο, λεπτό και επίπεδο πλακίδιο (μήκους 18-22mm και πάχους 0,15-0,22mm συνήθως), την καλυπτρίδα. Το σχήμα της είναι συνήθως τετράγωνο και η χρήση της συμβάλλει στην ομοιόμορφη κατανομή του αντικειμένου παρατήρησης στην αντικειμενοφόρο πλάκα, στην επίτευξη μεγαλύτερης ευκρίνειας κατά την παρατήρηση και στην προστασία των αντικειμενικών φακών του μικροσκοπίου από το περιεχόμενο του μικροσκοπικού παρασκευάσματος.

Συνήθεις διαστάσεις των αντικειμενοφόρων πλακών

Η αντικειμενοφόρος πλάκα τοποθετείται στην τράπεζα μικροσκόπησης και συγκρατείται με το άγκιστρο του οδηγητή. Η μετακίνησή της στους άξονες x και y επιτυγχάνεται με την περιστροφή δύο κοχλιών προσαρμοσμένων στην τράπεζα του μικροσκοπίου (κοχλίες οριζόντιας και κάθετης μετακίνησης της αντικειμενοφόρου πλάκας).

Η απόσταση του παρασκευάσματος από τον μετωπικό φακό, τον χρησιμοποιούμενο δηλαδή αντικειμενικό φακό, ρυθμίζεται με την κατακόρυφη μετακίνηση της τράπεζας μικροσκόπησης. Το ύψος της τράπεζας μεταβάλλεται με την περιστροφή δύο μηχανικών εξαρτημάτων προσαρμοσμένων στον βραχίονα του μικροσκοπίου (του μακρομετρικού και του μικρομετρικού κοχλία). Προηγείται η χρήση του μακρομετρικού κοχλία και ακολουθεί η χρήση του μικρομετρικού, με την οποία επιτυγχάνεται η τελική και ακριβής εστίαση του αντικειμένου παρατήρησης.

Κάτω από το κυκλικό άνοιγμα της τράπεζας μικροσκόπησης, βρίσκεται ένα σύνθετο σύστημα, που συγκροτείται από τον συμπυκνωτή και το διάφραγμα ίριδας και συνοδεύεται συνήθως από έναν φορέα φίλτρων. Ο συμπυκνωτής, το διάφραγμα ίριδας και η φωτεινή πηγή συνθέτουν το σύστημα φωτισμού του μικροσκοπίου.

Ο συμπυκνωτής αποτελείται από συγκλίνοντες φακούς με διαφορετικό δείκτη διάθλασης, έτσι ώστε ο κατάλληλος στην κάθε περίπτωση συνδυασμός τους να εξασφαλίζει τη διέλευση όσο το δυνατόν περισσότερων φωτεινών ακτίνων μέσα από το υλικό μικροσκόπησης. Απουσία συμπυκνωτή ένα μεγάλο μέρος των ακτίνων εκτρέπεται, με αποτέλεσμα ο φωτισμός του αντικειμένου να είναι μειωμένος και το είδωλο λιγότερο ευκρινές.

Προσαρμοσμένο στον συμπυκνωτή είναι το διάφραγμα ίριδας, διάφραγμα με μεταβαλλόμενη διάμετρο. Με κατάλληλη ρύθμισή του και ανάλογα με τον χρησιμοποιούμενο αντικειμενικό φακό, το πάχος του υλικού παρατήρησης και άλλους παράγοντες, επιτυγχάνεται ο αποκλεισμός των μη εστιασμένων ακτίνων, ο ομοιόμορφος φωτισμός του παρασκευάσματος και η μεγιστοποίηση της διακριτικής ικανότητας του μικροσκοπίου. Διακριτική ικανότητα (ΔΙ) του μικροσκοπίου ονομάζεται η οριακή απόσταση μεταξύ δύο αντικειμένων ή σημείων στην οποία τα είδωλά τους διακρίνονται καθαρά μέσω του μικροσκοπίου.

Ο φωτισμός του αντικειμένου παρατήρησης εξασφαλίζεται με έναν ηλεκτρικό λαμπτήρα, ενσωματωμένο στη βάση του μικροσκοπίου, που ενεργοποιείται με τον διακόπτη τροφοδοσίας ρεύματος. Η ένταση του φωτός ρυθμίζεται με την περιστροφή του κοχλία που βρίσκεται δίπλα στον διακόπτη.

H παρατήρηση των μικροσκοπικών παρασκευασμάτων πραγματοποιείται είτε άμεσα είτε μετά την επεξεργασία τους με κατάλληλες µονιµοποιητικές ουσίες (π.χ. φορμόλη), που εξασφαλίζουν τη διατήρηση του παρασκευάσματος για μεγάλο χρονικό διάστημα (προσωρινά και μόνιμα παρασκευάσματα αντίστοιχα).

Μικροσκοπικά παρασκευάσματα που προέρχονται από ζωντανούς οργανισμούς περιέχουν νερό σε μεγάλο ποσοστό, χαρακτηριστικό που τα καθιστά δυσδιάκριτα κατά την παρατήρησή τους. Για τη βελτίωση της ευκρίνειάς τους, εφαρμόζονται κατάλληλες τεχνικές χρώσης, μέσω των οποίων μπορεί να επιτευχθεί ο ομοιόμορφος χρωματισμός του παρασκευάσματος ή και η επιλεκτική χρώση συγκεκριμένων τμημάτων του.

ΧΕΙΡΙΣΜΟΣ ΟΠΤΙΚΟΥ ΜΙΚΡΟΣΚΟΠΙΟΥ

Κατά τη μικροσκοπική παρατήρηση η θέση του οργάνου πρέπει να μένει σταθερή.

Χρησιμοποιώντας τον διακόπτη τροφοδοσίας ρεύματος, ενεργοποιήστε τον ηλεκτρικό λαμπτήρα που βρίσκεται στη βάση του μικροσκοπίου. Ρυθμίστε την ένταση του φωτός περιστρέφοντας τον κοχλία που βρίσκεται δίπλα στον διακόπτη. Κατά την εναλλαγή των αντικειμενικών φακών, ο ομοιόμορφος φωτισμός του αντικειμένου παρατήρησης εξασφαλίζεται με κατάλληλη ρύθμιση της διαμέτρου του διαφράγματος.

Τοποθετήστε το παρασκεύασμα στην τράπεζα μικροσκόπησης. Το παρασκεύασμα συγκρατείται με το άγκιστρο του οδηγητή.

Περιστρέφοντας τους κοχλίες οριζόντιας και κάθετης μετακίνησης της αντικειμενοφόρου πλάκας, τοποθετήστε το παρασκεύασμα πάνω από το κυκλικό άνοιγμα της τράπεζας μικροσκόπησης.

Χρησιμοποιώντας το περίστρεπτο σύστημα, προσαρμόστε στον οπτικό σωλήνα τον αντικειμενικό φακό που προσφέρει τη μικρότερη μεγέθυνση.

Περιστρέψτε τον κοχλία μακρομετρικής κίνησης της τράπεζας του μικροσκοπίου και στη συνέχεια τον κοχλία μικρομετρικής κίνησης, μέχρις ότου να είστε σε θέση να διακρίνετε το είδωλο του αντικειμένου παρατήρησής σας. Η ευκρίνεια της παρατήρησης εξασφαλίζεται με μικρές παλινδρομικές κινήσεις του μικρομετρικού κοχλία.

Εάν θέλετε να παρατηρήσετε το παρασκεύασμά σας με μεγαλύτερη μεγέθυνση, προσαρμόστε στον οπτικό σωλήνα τον αντικειμενικό φακό που εξασφαλίζει την αμέσως επόμενη μεγαλύτερη μεγέθυνση σε σχέση με τον αρχικό φακό που χρησιμοποιήσατε. Στη συνέχεια, χρησιμοποιήστε ξανά τον κοχλία μικρομετρικής κίνησης της τράπεζας του μικροσκοπίου για την ακριβή εστίαση του αντικειμένου παρατήρησης. Επαναλάβετε την ίδια διαδικασία κάθε φορά που εναλλάσσετε αντικειμενικούς φακούς.

Στο τέλος της παρατήρησής σας, επαναφέρετε στον οπτικό σωλήνα του μικροσκοπίου τον αντικειμενικό φακό που προσφέρει τη μικρότερη μεγέθυνση.

Εικόνες:
https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/c/c2/Hooke-microscope.png
https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/d/d0/Microscope_slides.svg