사람들은 이미 일부 광학 설비가 물체를 "확대" 할 수 있다는 것을 알고 있다. 예를 들어 오목거울은 물체를 확대할 수 있고, 묵가의 책에는 기록이 있다. 볼록 렌즈가 언제 발명되었는지는 고증할 수 없을 것이다. 볼록 렌즈 ("돋보기" 라고도 함) 는 햇빛에 초점을 맞추고 확대된 물체를 볼 수 있습니다. 볼록 렌즈는 빛의 편향을 바꿀 수 있기 때문입니다. 볼록 렌즈를 통해 볼 수 있는 것은 사실 착시현상이다. 엄밀히 말하면 허상이라고 한다. 물체에서 나오는 빛이 볼록렌즈를 통과할 때, 빛은 특정 방식으로 편향된다. 우리가 그 빛을 보았을 때, 혹은 무의식적으로 그것들이 여전히 곧은 노선을 따라 행진하고 있다고 생각했을 때. 그 결과, 물체는 이전보다 더 커 보일 것이다.
하나의 볼록 렌즈는 하나의 물체를 수십 배로 확대할 수 있는데, 우리가 일부 물체의 세부 사항을 똑똑히 볼 수 있을 만큼 충분치 않다. 13 세기, 안경, 유리로 만든 렌즈로 시력이 좋지 않은 사람을 위해 나타났다. 유럽을 뒤덮은 천 년의 어둠이 사라지면서 각종 새로운 발명품이 끊임없이 등장하면서 현미경이 그 중 하나이다. 16 연말에 네덜란드 안경상인 제이슨과 그의 아들은 몇 개의 렌즈를 하나의 원통에 넣었는데, 실린더를 통해 부근의 물체를 발견한 것이 바로 지금의 현미경과 망원경의 전신이다.
1665, 영국 과학자 로버트? 6? 훅이 그의 현미경으로 코르크 조각을 관찰했을 때, 그는 놀랍게도 그 중 하나의 "단위" 구조를 발견하였다. 훅은 그들을 "세포" 라고 부른다. 하지만 제이슨의 복합현미경은 그 위력을 실제로 보여주지 못했고, 그 확대율은 형편없이 낮았다. 네덜란드인 앤서니? 6? 1 폰? 6? 안토니 폰 레벤후크 (1632- 1723) 가 만든 현미경이 사람들의 눈을 뜨게 했다. 레빈 후크 (Levin Hooke) 는 어려서부터 유리 연마 기술을 배워 현미경 제작에 열중하고 있다. 그가 만든 현미경은 사실 볼록렌즈이지 복합현미경이 아니다. 그러나 그의 뛰어난 기예 때문에 갈아낸 단일 현미경의 확대율은 거의 300 배에 달하며, 그 어느 현미경보다도 더 컸다. (윌리엄 셰익스피어, 햄릿, 지혜명언)
레빈 후크가 그의 현미경을 빗물 한 방울에 겨누자, 그는 놀랍게도 수많은 미생물들이 헤엄치는 놀라운 작은 세계를 발견했다. 그는 왕실 학회에 이 발견을 보고하여 센세이션을 일으켰다. 레빈 훅을 "현미경의 아버지" 라고 부르는 것은 엄밀히 말하면 옳지 않다. 레빈 후크는 최초의 복합현미경을 발명하지 않았지만, 그의 업적은 고품질의 볼록렌즈를 만드는 것이었다.
다음 2 세기 동안 복합 현미경은 색차 (다른 파장의 빛이 렌즈를 통과할 때 약간 다른 방향으로 굴절되어 이미징 품질이 떨어지는 등 광학 오차를 제거할 수 있는 미러 그룹을 발명한 등 완전히 개선되었다. 우리가 현재 사용하고 있는 일반 광학 현미경은 19 세기 현미경에 비해 거의 진전이 없다. 그 이유는 간단하다: 광학 현미경은 이미 해상도의 한계에 도달했다.
종이에 그림만 그리면 자연스럽게 임의의 확대 배율의 현미경을 만들 수 있다. 하지만 빛의 파동은 당신의 완벽한 발명품을 망칠 수 있습니다. 렌즈 모양의 결함을 제거해도 완벽한 이미징을 할 수 있는 광학 기기는 없다. 현미경을 통과할 때 빛이 번진다는 것을 발견하는 데 오랜 시간이 걸렸습니다. 간단히 말해서, 물체의 한 점은 이미징할 때 한 점이 아니라 회절의 반점입니다. 만약 두 개의 회절 점이 너무 가깝다면, 너는 그것들을 구분할 수 없다. 현미경의 확대율이 아무리 높아도 소용이 없다. 가시광선을 광원으로 사용하는 현미경의 경우 해상도 한계는 0.2 미크론입니다. 0.2 미크론보다 작은 구조는 인식되지 않습니다.
현미경 해상도를 높이는 한 가지 방법은 빛의 파장을 최소화하거나 빛을 전자빔으로 대체하는 것이다. 드브로이 물질파 이론에 따르면, 움직이는 전자는 파동성이 있고 속도가 빠를수록' 파장' 이 짧아진다. 전자의 속도가 충분히 높고 집중될 수 있다면, 그것은 물체를 확대하는 데 사용될 수 있다.
1938 년 독일 엔지니어 Max Knoll 과 Ernst Ruska 는 세계 최초의 투과 전자 현미경 (TEM) 을 만들었습니다. 1952 년 영국 엔지니어 찰스 오틀리가 최초의 스캐닝 전자현미경 (SEM) 을 만들었습니다. 전자현미경은 20 세기의 가장 중요한 발명 중의 하나이다. 전자의 속도가 높은 수준으로 올라갈 수 있기 때문에 전자현미경의 해상도는 나노급 (10-9m) 에 이를 수 있다. 바이러스와 같이 가시광선에서 볼 수 없는 많은 물체들은 전자현미경으로 원래의 형태를 드러낸다.
빛을 전자로 대체하는 것은 아마도 비정상적인 생각일 것이다. 하지만 더 놀라운 일이 있다. 1983 년 IBM 의 취리히 연구소의 두 과학자 겔드 빈닝과 하인리히 로렐이 소위 스캔 터널 현미경 (STM) 을 발명했습니다. 이런 현미경은 전자현미경보다 더 급진적이어서 전통 현미경의 개념을 완전히 잃었다.
분명히 원자를 직접 "볼" 수는 없습니다. 원자와 거시물질이 다르기 때문에 매끄럽지 않고 뱅글뱅글 도는 다진 공은 손을 뻗을 수 있는 것은 말할 것도 없다. 6? 빈치가 그림에 사용하는 1 모델입니다. 터널 현미경을 스캔하는 작동 원리는 이른바' 터널 효과' 이다. 복잡한 공식과 용어를 버리면 이 작동 원리는 사실 이해하기 쉽다. 터널 스캐닝 현미경에는 렌즈가 없으며 프로브를 사용합니다. 프로브와 물체 사이에 전압을 가하다. 프로브가 물체의 표면에 매우 가깝다면, 즉 나노 크기의 터널 효과가 작용한다. 전자는 물체와 프로브 사이의 틈을 통과해 미약한 전류를 형성한다. 프로브와 물체 사이의 거리가 변하면 전류도 그에 따라 변한다. 이렇게 하면 전류를 측정하여 물체 표면의 모양을 알 수 있고, 해상도는 단일 원자의 수준에 도달할 수 있다.
이 놀라운 발명으로 페니시와 바러는 1986 노벨 물리학상을 수상했다. 올해 또 다른 사람이 노벨물리학상을 공유했는데, 바로 전자현미경의 발명자인 루스카입니다.
수백 년 전 레빈 후크는 자신이 현미경을 만드는 기술을 비밀로 여겼다고 한다. 오늘날, 현미경, 적어도 광학 현미경은 우리가 이 작은 세상을 이해할 수 있는 매우 일반적인 도구가 되었습니다.