หลักการทำงานและประวัติการพัฒนาของกล้องจุลทรรศน์แบบใช้แสง
กล้องจุลทรรศน์แบบใช้แสง (เรียกสั้น ๆ ว่า OM) เป็นเครื่องมือเกี่ยวกับการมองเห็นที่ใช้หลักการทางแสงในการขยายและถ่ายภาพวัตถุขนาดเล็กที่ดวงตามนุษย์ไม่สามารถแยกแยะได้ เพื่อให้ผู้คนสามารถดึงข้อมูลของโครงสร้างจุลภาคออกมาได้
ในช่วงต้นศตวรรษแรกก่อนคริสต์ศักราช มีการค้นพบว่าเมื่อสังเกตวัตถุขนาดเล็กผ่านวัตถุโปร่งใสทรงกลม ก็สามารถขยายและถ่ายภาพวัตถุเหล่านั้นได้ ต่อมา ฉันค่อยๆ เข้าใจกฎที่ว่าพื้นผิวกระจกทรงกลมสามารถขยายและถ่ายภาพวัตถุได้ ในปี 1590 ผู้ผลิตแว่นตาในเนเธอร์แลนด์และอิตาลีได้สร้างเครื่องมือขยายที่คล้ายกับกล้องจุลทรรศน์แล้ว ประมาณปี ค.ศ. 1610 กาลิเลโอแห่งอิตาลีและเคปเลอร์แห่งเยอรมนี ขณะศึกษากล้องโทรทรรศน์ ได้เปลี่ยนระยะห่างระหว่างวัตถุประสงค์และช่องมองภาพเพื่อให้ได้โครงสร้างเส้นทางแสงที่เหมาะสมสำหรับกล้องจุลทรรศน์ ในเวลานั้น ช่างฝีมือด้านการมองเห็นมีส่วนร่วมในการผลิต ส่งเสริม และปรับปรุงกล้องจุลทรรศน์
ในช่วงกลางศตวรรษที่ 17 Robert Hooke แห่งอังกฤษและ Leeuwenhoek แห่งเนเธอร์แลนด์มีส่วนช่วยอย่างโดดเด่นในการพัฒนากล้องจุลทรรศน์ ประมาณปี ค.ศ. 1665 ฮุกได้เพิ่มกลไกการโฟกัสแบบหยาบและแบบไมโคร ระบบไฟส่องสว่าง และโต๊ะทำงานสำหรับใส่สไลด์ตัวอย่างไปยังกล้องจุลทรรศน์ ส่วนประกอบเหล่านี้ได้รับการปรับปรุงอย่างต่อเนื่องและกลายเป็นส่วนประกอบพื้นฐานของกล้องจุลทรรศน์สมัยใหม่
ระหว่างปี ค.ศ. 1673 ถึง ค.ศ. 1677 เลวิน ฮุคได้พัฒนากล้องจุลทรรศน์กำลังสูงชนิดแว่นขยายส่วนประกอบเดียว ซึ่งมีอยู่เก้าชิ้นที่ยังคงอยู่จนถึงทุกวันนี้ Hooke และ Levin Hooke ประสบความสำเร็จอย่างโดดเด่นในการศึกษาโครงสร้างจุลภาคของสิ่งมีชีวิตในสัตว์และพืชโดยใช้กล้องจุลทรรศน์ที่สร้างขึ้นเอง ในศตวรรษที่ 19 การเกิดขึ้นของเลนส์แช่ไม่มีสีคุณภาพสูงได้ปรับปรุงความสามารถของกล้องจุลทรรศน์ในการสังเกตโครงสร้างที่ละเอียดขึ้นอย่างมาก ในปี ค.ศ. 1827 อาร์ชีเป็นคนแรกที่ใช้เลนส์แช่ ในทศวรรษที่ 1870 Abbe ชาวเยอรมันได้วางรากฐานทางทฤษฎีคลาสสิกสำหรับการถ่ายภาพด้วยกล้องจุลทรรศน์ สิ่งเหล่านี้ส่งเสริมการพัฒนาอย่างรวดเร็วของการผลิตกล้องจุลทรรศน์และเทคโนโลยีการสังเกตด้วยกล้องจุลทรรศน์ และมอบเครื่องมืออันทรงพลังสำหรับนักชีววิทยาและนักวิทยาศาสตร์การแพทย์ รวมถึง Koch และ Pasteur ในการค้นพบแบคทีเรียและจุลินทรีย์ในครึ่งหลังของศตวรรษที่ 19
นอกเหนือจากการพัฒนาโครงสร้างของกล้องจุลทรรศน์แล้ว เทคโนโลยีการสังเกตด้วยกล้องจุลทรรศน์ยังมีการคิดค้นสิ่งใหม่ ๆ อยู่ตลอดเวลา เช่น กล้องจุลทรรศน์แบบโพลาไรซ์ถือกำเนิดขึ้นในปี ค.ศ. 1850; ในปี พ.ศ. 2436 กล้องจุลทรรศน์รบกวนเกิดขึ้น ในปี 1935 นักฟิสิกส์ชาวดัตช์ Zernike ได้สร้างกล้องจุลทรรศน์คอนทราสต์เฟส ซึ่งเขาได้รับรางวัลโนเบลสาขาฟิสิกส์สาขาฟิสิกส์ในปี 1953
กล้องจุลทรรศน์แบบใช้แสงแบบคลาสสิกเป็นเพียงการผสมผสานระหว่างส่วนประกอบทางแสงและส่วนประกอบทางกลที่มีความแม่นยำ โดยใช้สายตามนุษย์เป็นตัวรับในการสังเกตภาพที่ถูกขยาย ต่อมาได้เพิ่มอุปกรณ์ถ่ายภาพเข้าไปในกล้องจุลทรรศน์โดยใช้ฟิล์มไวแสงเป็นตัวรับในการบันทึกและจัดเก็บ ในยุคปัจจุบัน ส่วนประกอบของโฟโตอิเล็กทริก กล้องโทรทัศน์ และตัวต่อประจุมักใช้เป็นตัวรับสำหรับกล้องจุลทรรศน์ ซึ่งรวมกับไมโครคอมพิวเตอร์เพื่อสร้างระบบรับและประมวลผลข้อมูลภาพที่สมบูรณ์
เลนส์สายตาที่ทำจากแก้วหรือวัสดุโปร่งใสอื่นๆ ที่มีพื้นผิวโค้งสามารถขยายและถ่ายภาพวัตถุได้ และกล้องจุลทรรศน์แบบใช้แสงใช้หลักการนี้ในการขยายวัตถุขนาดเล็กให้มีขนาดเพียงพอที่สายตามนุษย์จะสังเกตได้ โดยทั่วไปแล้ว กล้องจุลทรรศน์แบบใช้แสงสมัยใหม่จะใช้กำลังขยายสองขั้นตอน แต่ละขั้นใช้เลนส์ใกล้วัตถุและเลนส์ใกล้ตา วัตถุที่สังเกตได้ตั้งอยู่ด้านหน้าเลนส์ใกล้วัตถุ และหลังจากถูกขยายด้วยเลนส์ใกล้วัตถุในครั้งแรก จะทำให้เกิดภาพจริงกลับหัว จากนั้น ภาพที่แท้จริงนี้จะถูกขยายด้วยเลนส์ใกล้วัตถุในระยะที่ 2 ทำให้เกิดเป็นภาพในจินตนาการ สิ่งที่ตามนุษย์มองเห็นคือภาพในจินตนาการ กำลังขยายรวมของกล้องจุลทรรศน์เป็นผลคูณของกำลังขยายตามวัตถุประสงค์และกำลังขยายช่องมองภาพ อัตราส่วนกำลังขยายหมายถึงอัตราส่วนกำลังขยายของขนาดเชิงเส้น ไม่ใช่อัตราส่วนพื้นที่
