显微术学校第1课-显微术的历史

你好,每个人。我是阿尔瓦罗·塔瓦雷斯。在这次演讲中，我会解释一些光学的细节这些细节是建立在显微镜学的基础上的，同时我会给你们一些关于显微镜学历史的细节以及显微镜是如何发展起来的，在这里只讲可见光显微镜学。

在进入显微镜的细节之前，我相信你们都知道这一点，但我想提醒你们的是，我们看世界的方式让我们看到对我们重要的一切，我们完全依赖于这个光学系统，那就是我们的眼睛，人类的眼睛。光线会穿过瞳孔，被视网膜上的晶状体聚焦。这就是图像形成的地方。当光线从我们观察的物体发出来时以及晶状体的工作方式，我们就不详细讲了，它们会聚焦在视网膜上，但是图像会是上下颠倒的。

对于我们这次谈话的目的来说，这并不重要。但在制造显微镜时，如果我们想要创造出真实反映被观察物体位置的图像，这可能是一个重要的细节。当然，正如我所知，你们都知道让我们看到光线的光，它们表现得像波一样，这些细节在这里表现出来。光具有波的性质。可见光谱，我们只能看到波长从7纳米到400纳米的波。这意味着波长较短的射线，我们实际上看不到它们或者波长较长的射线，我们也看不到它们。用适当的仪器可以探测到它们，但我们的眼睛只能分辨。我们的探测器，也就是视网膜，只能感知到这些波长的波。

这让我告诉你们光的一些性质这对理解下一张幻灯片的内容很重要。所以，当然，你们都知道光的一些性质就像这幅漫画中所代表的三个。所以，任何物体上的入射光都可以被这个物体完全吸收，没有光可以穿过这个物体，如果这个物体在那个波长上是透明的。所以它不是不透明的。它对某些波长是透明的，或者光线可以被反射。事实上，这是一个重要的细节，因为光在物体上的反射使我们能够看到不同物体的颜色。

所以，基本上，如果所有的光都被一个物体反射，我们会看到这个物体是白色的。如果所有的波长都被这个物体吸收了，我们会看到它是黑色的。白光，来自太阳的光，你们也知道假设它有彩虹的七种颜色，当入射光击中一个物体，在这个例子中，一片叶子，我们看到的是我们对物体的感知物体的颜色是被反射的波长。在这种情况下，这片叶子会吸收除绿色以外的所有或大部分光线。被反射的是绿色。所以观察者会认为这个物体是绿色的。

光的一个重要性质就是我们所说的折射现象。因此，光的折射基本上是由光从一种介质移动到另一种介质时所受到的方向变化构成的，在这种介质中，光以不同的速度移动。举个例子，从这条鱼身上反射的光在水中移动，当它到达水和空气的边界时，它会被折射成一定的角度。所以渔民会认为鱼在这个位置，而实际上，鱼的真实位置是不同的。所以，这是一个我们每天观察到的现象，比我们想的要多。

例如，如果你朝一杯有吸管的水里看，看起来就像吸管在边界的某个地方断裂了，而事实上，我们都知道这不是事实。折射只发生在边界处。它将被确定，光的角度和光的运动产生的角度的方向取决于波长。这取决于光照射到表面的方向。我们实际上可以在这里看到一个很好的例子，白光入射到这个棱镜上，它在某个方向上折射，然后它再次找到另一个边界，它又在相反的方向上改变。这是一个很重要的细节我在接下来的演讲中都会提到，那就是光的折射。

光的折射的一个结果是不同光线的折射根据这些光线的波长不同如果我们有不同波长的光线的混合物就像白光一样由光谱的不同颜色组成当这种复杂的颜色混合物照射到晶体表面时我们就能看到。所以，每一束光线都会被折射成不同的角度，当它到达第二个表面时，它会再次被折射，所以当它从这里变成玻璃再从玻璃变成这里。所以会有折射。我们可以增加这条边，当然，如果我们这样做，我们可以分散，我们可以分离构成原始光线的不同颜色。我们通常也观察到这一点，当你通过眼镜和水，或在自然界中，彩虹只不过是由空气中的水滴引起的光的悬浮。

所以这些光的特性，特别是折射，在某种意义上是透镜的工作原理。正如你在这里看到的，如果我们有一个我们想要观察的物体，当它到达一个晶状体时，光线就会向眼睛的方向移动，这是一个简单的晶状体，我们以后会讨论不同类型的晶状体，所以光线会被折射，它会到达，实际上，第二个晶状体，眼睛的晶状体。它会聚焦在观察者的视网膜上。但由于光的折射，有一种现象，图像实际上被放大了因为在这里形成的图像就好像光线是从这个位置和这个位置来的。所以眼睛在视网膜上形成的图像，实际上是这一侧的虚像。所以这些图像在一定程度上被放大了。这取决于，透镜的大小以及透镜和物体之间的距离。但基本上，这是视网膜的功能考虑到我刚才提到的光的特性。

考虑到这些性质，光线从一种介质移动到另一种介质时的折射，以及表面的角度，我们就得到了双凸透镜。这就是我们一直在讨论的。但是，事实上，许多其他类型的透镜可以使光发散，以不同的方式分散光，根据它们自己的波长，这种分散可以更高或更低。我们可以这样看透镜，它们只在一边对流而在另一边是平面。它们可以是凹的。所以每一个透镜都能让我们做不同的转移，比如说，对光线的转移，我们如何利用这些来建造显微镜。

事实上，自古以来，人们就一直对半透明晶体和玻璃的特性着迷。他们学会了如何利用晶体的这些特性来放大图像，特别是他们想观察的非常小的物体。所以读石的使用，正如它所说，是相当古老的。甚至在耶稣诞生之前。所以人们会使用他们能找到的小块玻璃或晶体来帮助他们在这种情况下，阅读更高级。后来，当玻璃制造商成为职业时，人们就会使用我们所说的阅读石，它可以很好地放大所使用的文字的字母。它们一直被使用到很晚，直到我们有能力使用合适的镜片来阅读。

这些石头的使用也被用来制作阅读透镜。所以自从人类有了玻璃，阅读镜片就一直在使用。但是第一个真正描述这种特性，如何制作凸透镜并将其用于阅读透镜的人是Ibn al-Haytham，在1021年，一个阿拉伯人，在《光学之书》中，这是第一本真正致力于光学的书它极大地影响了用于阅读透镜的漂亮透镜的构造。直到后来，随着更好的玻璃结构的使用，人们才能够制作有助于阅读的眼镜。它们是出了名的难以保持在脸上。直到很久以后，技术才允许制作我们现在使用的眼镜。但是像这幅画上的眼镜最早是在13世纪左右的意大利发展起来的。他们在一开始使用石英因为光学玻璃还不是很好。

所以出于专业原因，很多人需要仔细观察像荷兰制造织物的组织制造者，他们真的需要仔细观察正在制造的组织以观察质量。但这并不容易做到，因为我们的眼睛有严重的局限性。离眼睛很近的物体，其图像无法在视网膜上聚焦。公认的最小常规观看距离大约是10英寸或25厘米，所以，这些镜片被使用，原始镜片被用来帮助看到这些织物。因此，在荷兰，眼镜制造商开始摆弄镜片来帮助商人观察他们制造的组织，这并不奇怪。事实上，Zacharias Janssen在1590年是第一个。这是有争议的，但显然，他们是第一个制造第一个复合显微镜的人。复合显微镜和普通显微镜的区别在于复合显微镜有多个透镜。管子里有多个透镜。他们有能力做第一个复合显微镜这张照片里有一些复制品。 They could actually amplify images up to three times when it was fully closed, or they could be elongated, and then at that stage, it would amplify an image up to 10 times.

有趣的是，复合显微镜的功能是通过连续放大来实现的。你可以看到物镜会放大物体的图像，它会在复合显微镜内形成一个虚拟的图像。然后目镜，或者我们现在所说的目镜，将这个虚像聚焦到观察者的眼睛里。所以，观察者会认为自己看到的是一个大得多的图像，而实际上，这个物体很小。所以，事实上，它会帮助放大。

所以复合显微镜就是基于这个原理，但是它在工作中遇到了一系列的问题，我们稍后会讨论。然而，有趣的是，复合显微镜和望远镜的工作原理基本上是一样的。它改变的是物体的焦距。比如伽利略对发展望远镜很感兴趣。他还积极参与了显微镜的发展。所以这两件物品有很多相似之处。事实上，光在里面反射和折射的方式在很多方面都非常非常相似。

因此，我们所拥有的关于将复合显微镜用于科学目的的第一个记录来自于Marcello Malpighi，一位意大利教授，事实上，他被认为是胚胎学和组织学之父。所以他描述了很多很多人体和动物的结构，他也观察了木头。他是一个非常好奇的人，观察和使用一个非常简单的复合显微镜。所以这些化合物显微镜很难聚焦在样品上特别是因为样品很难被照亮。所以大多数样品都是不透明的，光线必须通过眼镜或蜡烛照射到样品上。这是主要问题之一。然而，使用这种化合物，马皮吉能够详细描述许多解剖结构。这里有一些他出版的作品《肺》的图片。你可以看到肺的结构和组织的表示，特别是，你可以看到毛细血管结构的细节，我们现在知道的是细胞。

同样使用这种简单的复合显微镜的，还有另一位显微镜界的巨匠，罗伯特·胡克他后来是伦敦皇家学会的成员。使用简单的复合显微镜，你可以看到系统照亮样本，他做了很多观察。他观察昆虫，并描述了许多结构。他真正出名是因为他创造了细胞这个词，这个词被发表在他的名著《显微摄影法》中。在那本书里，你可以读到当他观察软木的切片时他注意到所有的东西都是穿孔和多孔的，他把这些孔称为细胞，这个术语一直沿用到今天。

然而，科学并没有真正赶上显微镜的使用，直到Van Leeuwenhoek描述了他自己的工作。所以列文虎克被错误地称为显微镜的发明者当他发明了这个简单的显微镜我们在右边的图片上看到。已经有很多人在使用复合显微镜，甚至是简单显微镜。但是列文虎克非常有创意地使用显微镜来观察放置在这里的样品，他非常仔细地描述了他自己的观察结果。用这样的显微镜，他可以放大大约275倍。他和罗伯特·胡克一起在当时的皇家学会发表了他的研究成果。

最早用来描述细胞的显微镜是列文虎克显微镜它的结构非常简单。这里是一个凹透镜，这里是一个凸透镜。样本会被放置在针的尖端，然后你可以看到这里有两个不同的螺丝，这个和这个，可以让使用者用这个显微镜把样本定位到更焦或更焦的位置。

不仅如此，列文虎克，因为他非常好奇，他花时间从不同的水池，不同的组织中观察水的样本。所以他才是真正描述细菌的人。他发现在一滴水里，有很多我们看不到的微生物。他还观察了血细胞。他还描述了精子细胞。由于这些发现，他在1690年被选为皇家学会正式会员。你可以从这些图片中看到，尤其是这张图片，你可以看到这不是一个简单的显微镜。观察并从中画出漫画并不是那么简单。

然而，与当时的复合显微镜相比，它们有一个很大的优势，那就是它们很容易根据光源来定位。所以你可以使用更强的光，或强或弱的光。这对于早期的观测来说已经足够了。因为这些观察，人们对微观世界产生了巨大的兴趣，正是在这个时候，许多人决定开始，“好吧。这是值得研究的。”很多其他研究人员开始尝试开发一种好的显微镜。

在这里，我们可以看到范·列文虎克在1717年记录的另一个很好的观察例子，在这个例子中，牛的脊髓被描述得非常详细。列文虎克的观察在当时可以说是一个巨大的成功，很多很多很多人决定开始尝试使用显微镜来观察解剖结构或者开始用它们来观察更小的东西，特别是，在水池里描述的这些小动物是什么。

然而，这些显微镜有严重的局限性，无论是简单的显微镜还是复合显微镜。他们有几个问题，主要是因为镜头的质量不是很好。事实上，其中一个主要的问题是我们在这匹马的图像中看不到的东西。这是色差。所以色差是由我们在几张幻灯片上看到的光的部分得来的。颜色的色散取决于光线的波长以及所经过的介质的波长。下一张幻灯片可以看得更清楚。

就像我们之前说的，光的折射是指当光从一种介质转换到另一种介质时，光的方向发生了变化而这种介质的速度是不同的，比如穿过空气，然后穿过玻璃，然后再穿过空气。每当这两种介质之间有边界时，光就会改变方向。它所承受的角度，这个角度是由表面本身经过的角度决定的，它取决于入射光线的波长。所以当光线穿过透镜的一边它是平面的另一边是凸的，你可以看到每条光线都可以折射成稍微不同的角度。所以它们的折射方式不同。所以，不是所有的光线都聚焦在同一点上。这就是完美镜头的焦点。如果透镜制作得非常好，所有的光线都会聚焦在一个区域，在这种情况下，这是不同光线最常见的效果，它们不会都聚焦在同一个点上。每一条射线的波长都是一样的。这就是我们所说的球差，我们需要校正它才能得到清晰的图像。

和我刚才描述的球差不同的是，球差，我们称之为色差因为这些射线可以都是蓝光。我们会得到射线的色散。它们不是集中在一个地方，而是分散了。但假设入射光由三种不同波长的光组成，即蓝色、绿色和红色。所以每一条射线都有一个球差。所有的颜色都会有不同于其他颜色的偏差。这就是我们所说的色差，它是可以修正的。

所以，纠正这个错误的方法，实际上是切斯特·霍尔在18世纪30年代发现的，当时他观察到新制造的玻璃或燧石玻璃以不同于旧玻璃的方式分散颜色。这是玻璃的特点。所以他试着制造不同的透镜，他设计了一个系统，使用一个凹透镜和一个凸透镜彼此靠近，我们可以将入射光线聚焦在一个焦点上的一个点上。这是一个修正。这是一种纠正色差的方法。

切斯特·霍尔有一个经验的解决方案，所以他尝试了不同类型的眼镜和曲率来制作他的透镜来纠正色差，约瑟夫·李斯特用纯数学解决了球差问题。所以他在1830年发表了他的发现。这使得透镜的构造能够校正我们刚刚提到的球差。因此，这使得制造商能够设计出已经准备好的透镜来纠正球差。镜片质量的进步和显微镜的使用使得许多人开始研究这个新的科学领域，即分析这种生命，生活在每个池塘，河流中的水滴中的小生物体，人们可以看到，这在以前是不可想象的。Sédillot在1878年是第一个创造微生物这个词的人，用微生物这个词来指代这些小生物，在古希腊语中是mikrobios的意思，意思是短命的，它们在我们的生活中有如此重要的作用，就像我们现在知道的那样。

听起来就像……所有必须用光学显微镜来定义的东西都是在19世纪制造出来的，但事实上，对于显微镜界的其他巨人来说，恩斯特·阿贝和卡尔·蔡司，这个名字大家都很熟悉，他们在显微镜的构造和定义显微镜的一些使用规则方面做了开创性的工作。但也许我应该从阿贝定律开始讲起，阿贝定律决定了一个重要因素，那就是，我们在显微镜上能达到的最大分辨距离是多少

所以解决两个问题就是，“在显微镜下观察两个物体时，它们之间的最小距离是多少?”我能把它们区分为两个不同物体的最小距离是多少?”阿贝可以说这是直接的。两点之间的距离与我们使用的波长成正比。所以，入射光的波长越小，我在显微镜下能看到和分辨的两点的距离就越小。

为了更好地解释我想说的是……我还是举个例子吧。所以两个很近的物体就像这两个物体，我能看到它们，我能把它们区分为独立的实体只有当它们相距一定距离时。当我们把它们一个一个地靠近时，在某种程度上，我们会有一种感觉，我们不能说这只是一个物体，还是两个物体，还是三个物体，它们太近了，我无法区分它们。所以我用来观察这些物体的入射光是什么。光的波长能让我分辨出离得很近的物体。所以阿贝定律基本上为我们观测的范围设定了一个限制因为我们知道我肉眼能看到的最小光线的波长。所以在这以下，我将无法在光学显微镜下分辨两个物体。

为什么呢?为什么分辨率会有限制?这一切背后的物理原理是什么?物理原理是光还有另一个特性我们之前没有提到过，那就是光会绕角。所以当我们让光波通过一个小的光圈，墙上的一个洞，光会在这个角和这个角弯曲。开口越大，我们观察到的这种效应就越少。这个特性允许我们，如果这是一个声波我们坐在这里，我们仍然能够听到这个声音因为声波会在拐角处弯曲。这就是发生的现象。所以，很明显，这种衍射取决于波长，也取决于这个洞的大小。这里的这个光圈。它存在于我们的日常生活中。 All waves suffer this phenomena. Even large waves as you can see in this aerial picture of sand in a harbor where you can see these barriers that prevent the water waves coming, and the effect is easily observed on the sand caused by these waves.

那么这意味着什么呢?这意味着当波通过像这里这样的开口时…想象一下，如果这是一个透镜，光穿过透镜。所以当光线在透镜的四角处弯曲时，就会发生衍射，产生衍射图案。对于观察者来说，衍射图样在这里是白色的小圆。当然，就像我之前说的，不同的波长，比如蓝色和绿色，它们会衍射不同。正如你所看到的，我们不仅看到了光圈，还看到了这些光圈中的色差。

第一个描述这些光圈的原因的人是1835年的乔治·艾里。这些光圈的存在极大地限制了显微镜的分辨率，因为光圈会重叠。所以我们可以看到两个不同的物体被完美地解决了，你可以看到这两个物体没有被解决。所以它们低于显微镜的分辨率。这些光圈现在我们通常称它们为艾里圆盘，因为乔治·艾里是第一个这样做的人。

总结一下。也就是我们把两个物体分开看待的能力。这就是我们所说的显微镜的分辨能力或者我们眼睛的分辨能力。根据阿贝定律，他说，根据定律，如果两点之间的距离小于我们用来观察物体的光波长的一半，我们将永远无法将它们分开。所以，这是两个物体之间允许我们分开它们的最小距离。

所以我们可以用一种方法来尽量减少这种影响正如你在这张图中看到的，我们。我只是再一次向你们展示，当光从一种介质到另一种介质时所受到的折射。如果我们正在寻找的对象是盖玻片覆盖,这是显微镜的镜头,所以当光穿过我们的对象是当它到达玻璃,可以折射光线,当它从玻璃在空气中,它会再次折射,当它从这里到第一个玻璃透镜,它将再次折射,然后从玻璃时,又是折射。每次光线变化，都会导致图像出现问题。

所以理想情况下，我们不会有这些介质的不同。所以理想情况下，光会通过所有这些介质。假设它们有相同的折射率。解决这个问题的一种方法是不用我们的覆盖物，我们的样品，和显微镜物镜的长度，我们可以用一种折射率类似于这个玻璃和这个玻璃的油。因此，只要选择合适的油，因为这三层的折射率是相同的，光就会穿过它们而不改变方向。这些会提高我们图像的质量。

选择具有折射率的油的重要性…充足在这部电影中得到了完美的展示，你可以看到这种油的折射率和里面的玻璃杯一样，它会让里面看起来好像什么都没有。所以基本上没有对比。当光线从介质(在这种情况下，油)转移到玻璃上时，它不会发生折射。所以光会在不改变方向的情况下继续通过，在不改变方向的情况下，它看起来好像什么都没有，就好像它是完全透明的，完全……媒介只有一个。因此，在光学显微镜下观察样品时，选择合适的油是一个经常不被考虑的关键细节。

因此，阿贝和蔡司显然意识到了油的重要性，他们开发了一种油浸系统，以考虑到光的折射特性。所以他们开发了与玻璃折射率相匹配的油，用来制作镜片、载玻片和盖玻片。有了这样的系统，第一批蔡司显微镜，150年前几乎有了最大1.4数值孔径的透镜，它可以…该系统将允许我们分辨两个相距仅0.2微米的点，根据阿贝定律，这是可见光显微镜上的最大理论分辨率。这让我很着迷，他们是怎么做到的，他们是怎么在这么久以前在光学显微镜的雏形上就预测到这一点的。在现在的实践中，我们实际上可以在分辨率上走得更远一些，但必须使用一些技巧，一些数学技巧或其他系统，这不在这次演讲的范围内。但是通过使用光学显微镜，这种分辨率不能被直接观察打破。

重要的是，并不是每件事都是完美的，尽管我们有决心。镜片必须改进，而且持续改进了很长一段时间，特别是为了纠正不同的像差，色差，球差。根据我们观察的颜色不同，我们会遇到不同的问题。我之前告诉过你。我们已经有了校正蓝色和红色的彩色透镜的描述。但是奥托·肖特(Otto Schott)是第一个描述透镜的人，这种透镜优化后可以校正蓝色、绿色和红色的光，因此能够校正三种不同波长的光，就像把它们都聚焦在同一点上一样。如你所见，透镜开始变得复杂。它们必须被完美地调整。制造没有任何像差的透镜是一种艺术，但现在，当你看显微镜的透镜时，他们会写这样的东西，这取决于你使用的范围。他们会有复色，平面复色。 They will have different names according to the corrections that the lens is capable of doing.

事实上，现代镜片的内部非常复杂，它们有几个可移动的部件来纠正不同类型的像差。因此，如图所示，一个平面apo透镜内部可以有多达11个透镜元件。所以有多种不同元素的镜片，每一种都是为特定的应用而设计的，它们能做不同类型的矫正。万博电脑网页版登录我列出了这张表，让你们了解色差镜类型的镜头，它可以校正一种颜色的球差和两种颜色的色差。你可以看到整个平面它能做同样的事情，但它也能纠正场曲率我在这里没有时间给你们提到。

当然，镜片是最昂贵的，做最多的校正是你在这里看到的计划消色差。它们能够校正三到四种颜色，包括球差和色差。但是透镜是非常复杂的，但是你们会有另一个研讨会，另一个课程来讨论这个话题。要提醒大家的是，这些不同的像差光可以穿过玻璃，它们都是在19世纪末初被描述出来的，从那时起制造商就一直在试图纠正它们。

光给我们带来的一个问题是对于观察者来说是因为波，它们没有以相同的旋转角度入射到样本上就像你们在这里看到的。它们可以以不同的旋转形式出现。Sénarmont也在9世纪发现了这个问题并创造了偏振器它基本上能够切割大部分波长除了来自同一方向的波长。在这张幻灯片上看得更好。我来解释一下我想说的。所以在这里，让我们想象我们有来自两个不同方向的光线，一个是垂直的，用橙色表示，另一个是蓝色的，用…一个水平方向用蓝色表示。

偏光滤光片的作用就是只允许波长的光通过这些槽，而蓝光则不能通过。所以，所有从偏光器经过的光，波长，都在同一个方向上。这有那么重要吗?事实上，它是。所以我们有一张在水池上拍摄的图像，然而同样的图像在没有偏光器和有偏光器的情况下是完全不同的因为我们用偏光器得到的细节程度比没有偏光器要高得多。当然，这是由于我之前告诉过你们的特性，反射，角度的入射，以及光的折射。所以有了偏光器，我们可以滤掉大部分不需要的和奇怪的角度的光，我们可以只关注从池中反射的一种光，它可以更好地解决所有的细节。

在19世纪初，威廉·沃拉斯顿对光学显微镜学做出了巨大的贡献他发明了沃拉斯顿棱镜，这基本上是一种光学设备，可以操纵偏振光，并将光分离成单独的出射光束，这些光束将根据棱镜的直角光轴偏振光。这听起来有点复杂，尽管这里简化了。主要的问题是光束发散出来的光线有两束光线会在0.2左右的邻近点穿过样品，正因为如此，它们会经历不同的光学过去长度因为样品的折射率或厚度不同。它还会导致其中一条射线相对于另一条的相位变化，这是由于在光学密度更高的材料中波所经历的延迟。我们如何将其形象化?

为了帮助你们想象，我还将利用乔治·诺玛斯基的贡献，他进一步发展了沃拉斯顿棱镜。现在这两个人的贡献就是我们所说的微分干涉对比。你们可以看到，这是一个透明的样品它没有对比度就像这里的明亮区域用DIC或微分干涉对比，我们可以增强样品的对比度否则它就没有颜色，没有添加对比度。

基本上，我们可以得到这个图像，因为偏振光分裂成两束，我们可以在这个表示中进一步看到。入射光，光束被分成两束。它会聚焦在两个相邻的点上。只要材料的不同，例如，薄膜，它就非常接近。所以其中一束可以穿过膜。另一种可以通过紧挨着膜的介质。这就是为什么我们不使用对比剂或发色团或任何其他染色剂来给我们的样本着色就能获得这些图像。

基本上，在这个演讲中，我告诉你们的是显微镜最初是如何发展起来的但只是简单的显微镜。我没有告诉你们任何一种法医或其他技术。我们刚刚讲了明场显微镜，不用任何染色剂。我们只是照亮样品，通过明亮的场地很难获得结构细节，因为通常样品缺乏对比度。不管怎样，知道了光的这些特性，我们就能观察到这些结构细节如果我们操纵光这样我们就能看到相位差，如果我们染色，我们就能进一步观察。

但是我们使用的光的主要效果，衍射，折射，反射，实际上可以在我们的样品中产生相当好的对比度和细节。此外，我们应该对所有的……这些光的特性只是我今天用光的特性的一个总结。还有更多我们没时间讨论的事。通过使用光的吸收、折射、衍射和色散，我们可以获得样品的一些非常详细的信息。另一方面，仅仅使用样品中的直射光，我们所能分辨的东西和所能看到的东西是有限的。我指的是我之前讲过的阿贝定律。这并不意味着我们不能通过使用数学技巧来放大我们的样本。但是最古老的提高放大倍数的方法不是改变光，我们看不到它，我们可以使用波长非常小的波，比如电子束。

在1927年，路易斯·德布罗意发明了电子显微镜因为电子像光子一样可以像波一样运动，电子显微镜有大量的电子。我们在幻灯片的右边有一个示意图。这实际上是光学显微镜的结构我们有光源，有透镜，我们有样品，我们有进一步放大图像的透镜，然后是探测器，也可以是我们自己的眼睛。

电子显微镜没有光源，而是有一束电子束可以让电子穿过我们的样品。我们用磁性透镜代替玻璃透镜，将光束聚焦在样品上，然后光束会被传感器，相机，荧光板检测到，但我们永远不会用眼睛。所以这实际上是电子显微镜的局限性，尽管它可以放大，你可以看到它比光学设备放大得多。但实际上我们无法用肉眼直接观察样品，最重要的是，由于光束的高能量，样品从来都是没有生命的。所以我们不能查看活的样本，而样本必须是固定的。为了获得像这里这样的高分辨率图像，一张用电子显微镜拍摄的照片，为了获得如此高的细节，我们必须牺牲一些东西，而这些东西通常是我们从未观察过的活体样本。

我希望你们喜欢这个简短的演示，包括我们用来制作简单显微镜的光学的一些基本细节，以及一些显微镜的历史。