Девять цветов радуги
Шрифт:
Современный микроскоп для производственных нужд.
Итак, современный микроскоп доведен до высокой степени совершенства. Но, подобно телескопу, его возможности не беспредельны. Более того, они уже в основном исчерпаны. И ждать резкого улучшения оптических микроскопов в будущем вряд ли следует, ибо границы их возможностям установлены самими свойствами света.
При наблюдении в телескопы одним из ограничивающих полезное увеличение факторов является атмосфера. Для микроскопистов этот фактор не имеет значения. Зато
Микропроектор.
Что касается наблюдений микроскопических объектов, то здесь полностью устранить дифракционные явления невозможно даже в принципе.
Их можно только ослабить. Влияние дифракции в этом случае не уменьшается беспредельно с увеличением диаметра объектива.
Второй метод борьбы с дифракционными явлениями, также дающий лишь ограниченный выигрыш, заключается в том, что объектив микроскопа помещается в прозрачную среду с большим коэффициентом преломления.
Для этого используются вода и кедровое масло. Микроскопы, у которых объектив находится в сильно преломляющей среде, называются иммерсионными.
Применив все доступные методы борьбы с дифракцией, можно создать микроскопы (и они уже существуют), которые позволят рассматривать объекты с линейными размерами не менее 0,3, где —длина волны света, в лучах которого рассматривается объект.
Наш глаз реагирует на свет с длинами волн от 380 до 770 миллимикронов.
Фотография сетчатки глаза человека, полученная с помощью микроскопа.
Микроскоп помог изучить и строение ствола зрительного нерва. На снимке можно различить даже отдельные волокна зрительного нерва рыбы.
Освещая объект самыми короткими фиолетовыми лучами, мы сможем различить форму объекта с линейными размерами не менее 125 миллимикронов. Обычно в микроскопах используется не монохроматический, а белый свет. Поэтому для оценки влияния дифракции ориентируются на некую среднюю длину волны и полагают, что разрешающая способность соответствует примерно 200 миллимикронам, или 2·1-5 сантиметра. Это предельно малый размер микроскопического объекта, форму которого еще можно определить. К сожалению, он примерно в 2000 раз больше размера молекулы, и, следовательно, увидеть ее когда-либо с помощью оптического микроскопа не представляется возможным.
Сильно увеличенный глаз краба, он сходен с глазом насекомых, в частности стрекозы, и называется фасеточным глазом.
Стоит сказать также что в микроскопе могут быть видны и частицы, имеющие
Вероятно, все помнят, откуда это:
«Стали все подходить и смотреть: блоха действительно была на — все ноги подкована на настоящие подковы, а левша доложил, что и это еще не все удивительное.
— Если бы, — говорит, — был лучше мелкоскоп, который в пять миллионов увеличивает, так вы изволили бы, — говорит, — увидеть, что на каждой подковинке мастерово имя выставлено: какой русский мастер ту подковку делал.
— И твое имя тут есть? — спросил государь.
— Никак нет, — отвечает левша, — моего одного и нет.
— Почему же?
— А потому, — говорит, — что я мельче этих подковок работал: я гвоздики выковывал, которыми подковки забиты, — там уже никакой мелкоскоп взять не может.
Государь спросил:
— Где же ваш мелкоскоп, с которым вы могли произвести это удивление?
А левша ответил:
— Мы люди бедные и по бедности своей мелкоскопа не имеем, а у нас глаз и так пристрелявши».
Так выглядят под микроскопом клетки.
Как это ни странно, преувеличивать возможности микроскопа свойственно не только художественной литературе. Даже в наше время очень многие продолжают считать, что микроскоп может увеличивать во много тысяч раз. Такое мнение неверно.
Вследствие дифракции увеличение микроскопов оказывается относительно небольшим. Вернее, его можно получить очень значительным, подобрав для этого соответствующий объектив. Но оно в большинстве случаев будет бесполезным. При очень большом увеличении количество различимых мелких деталей не возрастет, но зато на изображении явственно проступят дифракционные узоры. И даже опытные микроскописты, у которых «глаз пристрелявши», нередко впадают в ошибку, принимая их за изображение мелких деталей самого объекта.
Это не фотография драгоценных браслетов и ожерелий. Вы видите микрофотографию крошечных водных организмов — планктона.
Вот что пишет по этому поводу Г. Г. Слюсарев в своей книге «О возможном и невозможном в оптике»:
«…полезное увеличение микроскопа не превышает 300–500 раз. И здесь, как и в телескопических системах, можно идти на удвоение и даже на утроение этих чисел. Все же увеличения, превышающие 1000, явно бесполезны и даже вредны: в них дифракционные явления ясно выступают, добавляя свой рисунок к контурам рассматриваемых объектов и являясь причиной всяких ошибок и недоразумений.
Вообще плохое знакомство с оптикой приводит не только молодых, неопытных работников, но и ученых с мировым именем к ошибкам иногда очень крупным. Ряд объектов, имеющих огромный интерес для биологии, зоологии, цитологии (науки о клетке), имеет размеры, лежащие как раз несколько ниже наименьшего разрешаемого расстояния. При умелом обращении с микроскопом эти объекты могут быть обнаружены, но очевидно, что при этом крайне легко стать жертвой оптического обмана. Такие случаи бывали и не раз будут повторяться, до тех пор пока всем работающим с микроскопом не станет ясно, что смотреть изображение в окуляре микроскопа, не зная его теории, так же трудно, как читать книгу на малознакомом языке».