Lịch Sử Kính Hiển Vi
Phạm Văn Tuấn
Kính hiển vi là một dụng cụ để nhìn các vật quá nhỏ đối với mắt thường. Bộ
môn khoa học tìm tòi và khảo cứu các vật quá nhỏ được gọi là khoa vi
khảo sát (microscopy). Dụng cụ đầu tiên được phát minh và phổ thông nhất là
kính hiển vi quang học (the optical microscope), loại này dùng ánh sáng
chiếu vào vật khảo sát. Các loại kính hiển vi quan trọng khác là kính hiển
vi điện tử (the electron microscope), kính hiển vi siêu điện tử (the
ultra-electron microscope) và kính hiển vi phân hình thăm dò (the scanning
probe microscope).
Vào ngày 8 tháng 10 năm 2014, giải thưởng Nobel Hóa Học đã được trao tặng
cho các nhà bác học Eric Betzig, William Moemer và Stefan Hell vì
“sự phát triển của loại khảo sát kính hiển vi huỳnh quang siêu phân
tích”
(the development of super-resolved fluorescence microscopy), phương pháp này
đã đưa khoa quang học vi khảo sát (optical microscopy) sang phạm vi siêu cực
nhỏ (the nanodimension).
Công dụng của thấu kính thật là vô giới hạn. Không phải người ta chỉ dùng
quang cụ này để chế tạo ra các kính thiên văn rồi nghiên cứu các vì sao, mà
còn dùng để làm ra các kính hiển vi rồi khám phá ra thế giới của các sinh
vật và cây cỏ quá nhỏ bé đối với mắt trần. Nếu không dùng kính, mắt một
người thường chỉ có thể nhìn được các vật nhỏ nhất bằng 1/100 mm.
Người thời Cổ Hy Lạp đã biết tới việc
xử dụng thấu kính khi cần nhìn lớn nhưng rồi họ lại không quan tâm tới công
dụng này. Tới năm 1267 Roger Bacon đã dùng thấu kính để đếm các hạt cát và
bụi. Có lẽ ông Bacon là người đầu tiên nghĩ tới cách xử dụng từng hai thấu
kính để làm ra một thứ kính như kính hiển vi. Nhưng tiếc thay, ý tưởng của
Bacon lại quá mới lạ đối với người đương thời khiến cho mọi người coi ông ta
thuộc hạng nguy hiểm. Bacon bị hạ ngục trong 10 năm trường và các công cuộc
khảo cứu khoa học của ông bị đình chỉ từ đó.
Kính hiển vi được tình cờ phát minh vào năm 1590, do Zacharias Jansen, một
người thợ kính ở Middleburg, xứ Hòa Lan. Thời đó kính của Jansen gồm sự phối
hợp một thấu kính lồi kép dùng làm vật kính và một thấu kính lõm kép dùng
làm thị kính. Cả chiếc kính hiển vi dài chừng 45 cm và có đường kính là 5
cm, được đặt trên một giá 3 chân, cắm trên một đế bằng gỗ mun, vật cần khảo
sát được đặt trên đế gỗ.
Jansen là người tháo vát, ông ta làm
cả nghề thợ kính lẫn nghề in giấy bạc giả. Trong thời gian người Tây Ban Nha
cai trị xứ Hòa Lan thì việc làm lũng đoạn tiền tệ của địch được coi như một
công tác ái quốc đáng kể, nhưng tới khi quân đội Tây Ban Nha đã bị đánh đuổi
đi rồi, Jansen vẫn chưa thôi cái nghề “nhàn nhã” này. Kết quả của việc làm
bất hợp pháp này là ông đã bị bắt và chính quyền Hòa Lan ra lệnh luộc chín
ông. Nhưng nhờ may mắn, Jansen trốn thoát khỏi xứ.
|
| Galileo Galilei |
Bài viết đầu tiên có các chi tiết mô
tả cấu trúc bên trong của các tế bào sống khi dùng tới một kính hiển vi đã
xuất hiện vào năm 1644 là của Giambattista Odiema, có tên là L’Occhio della
mosca, tức là “mắt của con ruồi” (the Fly’s Eye). Cho tới các năm trong thập
niên 1660 và 1670, kính hiển vi đã được dùng rộng rãi trong các công việc
khảo sát tại các xứ Ý Đại Lợi, Hòa Lan và Anh Quốc. Tại nước Ý, Marcelo
Malpighi đã phân tích cấu trúc sinh học (biological structures) bắt đầu với
các tế bào của lá phổi.
Trong việc chế tạo viễn kính, người
ta phải dùng tới thấu kính có tiêu cự dài thì trái lại ở kính hiển vi, thấu
kính lại phải có tiêu cự thật ngắn. Điều này đòi hỏi người ta phải biết tới
các kỹ thuật đặc biệt về mài gọt và đánh bóng thấu kính. Cho nên ở vào thời
bấy giờ, một kính lúp đôi khi lại có hiệu quả hơn một kính hiển vi. Dù sao
kính hiển vi đã được nhiều nhà bác học làm và dùng tới, chẳng hạn như Isaac
Newton, Robert Hooke, Christiaan Huygens…
|
Ngoài Robert Hook ra, vào thế kỷ 17
còn có nhiều người khác chế tạo nhiều loại kính hiển vi như Chérubin
d’Orleans (1671), Kircher (1691) và Hertel (1716) nhưng người thực sự cải
tiến kính hiển vi là Antonie Van Leeuwenhoek, sinh năm 1632 tại Delft, Hòa
Lan. Van Leeuwenhoek đầu tiên là người
bán vải. Ông ta đã dùng thấu kính để xem xét vải vóc rồi do đó, ưa thích các
thấu kính hơn hàng vải và cuối cùng lại chuyển sang nghề làm kính hiển vi. Người ta còn kể rằng Van Leeuwenhoek đã chế tạo được chừng 250 chiếc kính
hiển vi và có chiếc đã cho phép ông ta nhìn vật lớn hơn 270 lần. Với dụng cụ
này, Van Leeuwenhoek đã là người đầu tiên nhìn thấy các đơn tế bào. Van
Leewenhoek cũng khám phá ra các hồng huyết cầu (red blood cells) và tinh
trùng (spermatozoa) và đã giúp cho kỹ thuật dùng kính hiển vi được phổ thông
hóa. Vào ngày 9 tháng 10 năm 1676, Van Leeuwenhoek đã báo cáo về sự khám phá
ra các vi sinh vật (micro-organisms).
Nhờ kính hiển vi Harvey đã nhận thấy
sự tuần hoàn của máu vào năm 1628, Stelluti ở nước Ý đã vẽ được các hình vẽ
sinh vật rất nhỏ rồi sau này, biết bao nhiêu khám phá về vi trùng học cũng
đều nhờ kính hiển vi.
Việc xử dụng kính hiển vi dùng ánh
sáng (light microscopy) lệ thuộc rất nhiều về cách làm sao chiếu sáng mẫu
vật và quan sát mẫu vật đó theo cách nào. Các kính hiển vi thuộc thời kỳ ban
đầu đã bị giới hạn cho tới khi đèn điện được phát minh và nguyên tắc chiếu
sáng được August Koehler phát triển vào năm 1893. Phương pháp này cho ánh
sáng đều và cách vượt qua được sự tương phản bị giới hạn và độ phân giải.
Việc cải thiện kính hiển vi được
nhiều người góp công, chẳng hạn như Chester Noore Hall, Bernadine Marzoli de
Brescia, Tully, Dollond, Cister, Rose, Abbe, Frits Zernikein, Georges
Nomarski, Ernst Ruska, Sir Charles Oatley…
Ngày nay kính hiển vi có rất nhiều
thứ, xử dụng được trong nhiều phạm vi và kính hiển vi điện tử đã cho độ
phóng đại lên tới vài trăm ngàn lần.
Phạm Văn Tuấn
Tài liệu tham khảo: Wikipedia.org., Britannica Encyclopedia.
Post a Comment