مجهر ضوئي

قالب:Infobox laboratory equipment

A modern microscope with a mercury bulb for fluorescence microscopy. The microscope has a digital camera, and is attached to a computer.

مجهر ضوئي optical microscope هو نوع من المجهر الضوء المرئي الذي يستخدم نظام العدسات لتكبير الصور لعينات صغيرة.

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

تكوينات بصرية

مجهر عدسة واحدة (بسيطة)

مجهر مركب

التاريخ

 
The oldest published image known to have been made with a microscope: bees by Francesco Stelluti, 1630[1]

عرف اليونانيون العدسة المكبِّرة واستخدموها للتكبير ولإشعال النار، كما عرفها العرب، إلا أن ابتكار ما يعرف اليوم باسم المجهر المركَّب compound microscope لم يتم حتى عام 1590، ويعود الفضل في ذلك إلى صانع النظارات الهولندي زخارياس جانسن Z.Janssen. وقد استخدم گاليليو هذا النوع من المجاهر لدراسة الحشرات وهي تتحرك، إضافة إلى تعرف بنية حاسة البصر لديها. وتمكَّن روبرت هوك R.Hooke في القرن السابع عشر من تطوير مجهر بزَّ سابقيه من المجاهر، لا يختلف كثيراً عن المجهر المركَّب الذي ينتشر استخدامه اليوم.

الاختراع

Popularisation

تقنيات الإضاءة

Fluorescence microscopy

المكونات

 
Basic optical transmission microscope elements(1990s)
 
Two Leica oil immersion microscope objective lenses; left 100x, right 40x.

يتألف المجهر المركَّب الحديث أو المجهر الضوئي optical microscope من قرص دوَّار nosepiece يحمل عدَّة عدسات جسمية objective lenses ذات تكبير متزايد، ومن عدسة عينية eyepiece أو عدستين في أعلى أنبوب أجوف (أو اثنين). يوضع الجسم المراد فحصه على منصة stage تحت إحدى العدسات الجسمية، وتنار المنصة المثقوبة من مركزها بمنبع ضوئي مركَّز بعدسة مكثفة، وتُستخدم مرآة ومصباح خارجي أو ضوء النهار لإنارة العينة الموضوعة على المنصة. وتُستخدم لوالب للضبط السريع وأخرى للضبط البطيء لضبط وضع جسمية المجهر فوق العينة، كما يُستخدم لولب لضبط وضع العدسة المكثفة لإنارة العينة الموضوعة على المنصة.

يتضح سير الأشعة الضوئية في المجهر المركَّب، وفيه تجعل العينة على بعد من العدسة الجسمية أكبر من بعدها المحرقي بقليل، فتشكل للجسم المفحوص خيالاً حقيقياً مقلوباً وأكبر من الجسم، يقع بين رأس العينية ومحرقها، وتشكل له هذه العدسة الأخيرة خيالاً وهمياً مكبراً ومقلوباً، هو مايراه الناظر في عينية المجهر. ولما كان الخيال النهائي قد كُبِّر في مرحلتين، فإن التكبير النهائي للجسم المفحوص في المجهر يساوي جداء تكبيري العدستين الجسمية والعينية. فإذا كان تكبير العدسة الجسمية أربعين مرة (40×) وتكبير العدسة العينية عشر مرات (10×) أمكن الحصول على تكبير نهائي مقداره أربعمئة مرة (400×).

إلا أن التكبير وحده على الرغم من فائدته لا يكفي. فثمة ميزة أخرى مهمة تُعرف باسم الميْز أو مقدرة الفصل resolving power، وهي أصغر مسافة بين نقطتين على الجسم المفحوص تظهران في المجهر كنقطتين منفصلتين. وقد بيَّن الفيزيائي الألماني إرنست آبّه Ernst Abbe عام 1873 أن مقدرة الفصل، أو المَيْز، في مجهر مركب ترتبط بطول موجة الضوء المستخدم λ وبقرينة انكسار الوسط الذي توضع فيه العينة n، وتُعطى بالعبارة:

حيث تمثّل α نصف زاوية رأس مخروط الأشعة الضوئية التي تدخل إلى الجسمية. ويسمى الجداء 2n sin α فتحة العدسة العددية numerical aperture. وبالطبع كلما كانت الفتحة العددية أكبر كانت مقدرة الفصل في المجهر أفضل. وقد يُلجأ لتحسين مقدرة الفصل كذلك إلى استخدام زيت الأرز ذي قرينة الانكسار العالية مقارنة بالهواء لتحسين مقدرة الفصل في المجهر ولزيادة الزاوية α.ويتضح وضعان لجسمية المجهر بالنسبة للعينة المدروسة، وواضح أن مقدرة الفصل في الجزء (أ) من الشكل أفضل من الجزء (ب)، حيث إنه تتكشف تفاصيل دقيقة في (أ) تختفي في (ب). يمكن أن تبلغ مقدرة الفصل في أفضل المجاهر الضوئية القيمة 2×10-4مم أي 0.2 ميكرون.

لقد طورت بعض المجاهر لأداء مهام محددة.

العدسة (العين)

Objective turret or Revolver or Revolving nose piece

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

الهدف

Oil immersion objective

عجلات التركيز

الإطار

مصدر الضوء

المكثف

Stage

التكبير

التكبير والصور المجهرية

التشغيل

 
Optical path in a typical microscope

تقنيات الإضاءة

تقنيات أخرى

الإستخدامات

المتغيرات المجهر الضوئي

 
A miniature USB microscope.


. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

المجهر الرقمي

المجهر التجسيمي stereoscopic microscope

وهو ذو تكبير محدود مجهز بزوجي عينيات جسمية خالية من الزيوغ مائلين على الشاقول، لتشكل صورة مجسَّمة ومكبرة للعيِّنة الموضوعة على منصته. وقد تكون العينة موضوع الاختبار كتيمة، فتضاء عندها من الأعلى، أو شفافة فتضاء عندها من الأسفل.

المجهر الاستقطابي polarizing microscope

وهو يستخدم لفحص الصخور باختلاف أنواعها. وهنا يستخدم ضوء مستقطب يجتاز العيّنة المدروسة. كما يستخدم محلِّل analyzer لتحليل الضوء بعد اجتيازه العينة. وتسبب المنصة الدوارة التي توضع عليها العينة، والظاهرة في الشكل (6)، تغيراً في استقطاب الضوء النافذ ويفيد قياس مقدار التغير في الكشف عن مكوِّنات العينة موضوع الدراسة.

المجهر الطوري phase microscope

تضاء العينة في هذا النوع من المجاهر بمخروط أجوف من الضوء، فيدخل الضوء العدسة الجسمية، التي تحتوي على جهاز حلقي يخفف من شدة الضوء النافذ ويقحم صفيحة ربع موجية تسبب انزياحاً في طور الضوء. يسمح هذا الترتيب بكشف تغيرات طفيفة في قرينة الانكسار في العينة الشفافة ويجعلها أكثر وضوحاً. وهذا النوع من المجاهر مفيد جداً في دراسة الأنسجة الحية.

المجهر المنزلق sliding microscope

يسمح هذا النوع من المجاهر بقياس الأبعاد بدقة، إذ تجهَّز عينيته بخطين متصالبين، وينزلق المجهر على مسطرة مدرجة بالمليمترات، وتزوَّد بڤرنيه vernier تسمح بقراءة أجزاء من مئة من المليمتر. يمكن استخدام هذا النوع لأغراض علمية كقياس أقطار الأنابيب الشعرية أو أقطار حلقات نيوتن الناشئة من تداخل الضوء وغير ذلك.

المجهر الطوري phase microscope

تضاء العينة في هذا النوع من المجاهر بمخروط أجوف من الضوء، فيدخل الضوء العدسة الجسمية، التي تحتوي على جهاز حلقي يخفف من شدة الضوء النافذ ويقحم صفيحة ربع موجية تسبب انزياحاً في طور الضوء. يسمح هذا الترتيب بكشف تغيرات طفيفة في قرينة الانكسار في العينة الشفافة ويجعلها أكثر وضوحاً. وهذا النوع من المجاهر مفيد جداً في دراسة الأنسجة الحية.

المجهر المنزلق sliding microscope

يسمح هذا النوع من المجاهر بقياس الأبعاد بدقة، إذ تجهَّز عينيته بخطين متصالبين، وينزلق المجهر على مسطرة مدرجة بالمليمترات، وتزوَّد بڤرنيه vernier تسمح بقراءة أجزاء من مئة من المليمتر. يمكن استخدام هذا النوع لأغراض علمية كقياس أقطار الأنابيب الشعرية أو أقطار حلقات نيوتن الناشئة من تداخل الضوء وغير ذلك.[2]

القيود

 
3D dual color super resolution microscopy with Her2 and Her3 in breast cells, standard dyes: Alexa 488, Alexa 568 LIMON

البدائل

انظر أيضاً

المصادر

  1. ^ "The Lying stones of Marrakech", by Stephen Jay Gould, 2000
  2. ^ أحمد حصري. "المجهر الضوئي". الموسوعة العربية.

قراءات أخرى

  • "Metallographic and Materialographic Specimen Preparation, Light Microscopy, Image Analysis and Hardness Testing", Kay Geels in collaboration with Struers A/S, ASTM International 2006.

وصلات خارجية