6. Przyrządy optyczne

Do obserwacji odległych stosuje się lunety. Są one zbudowane z tuby na której końcach umieszczone są dwie soczewki skupiające. Pierwszą z nich jest obiektyw, drugą przez którą patrzymy nazywamy okularem. Przyjrzyjmy się teraz jak powstaje w nich obraz. Pierwsza soczewka wytwarza obraz pomniejszony,odwrócony, rzeczywisty który staje się obiektem dla okularu. Cały układ tworzy obraz powiększony i obrócony. Jedną z pierwszych osób które wykorzystały lornetę do obserwacji astronomicznych był Galileusz. W 1610 roku dzięki temu przyrządowi odkrył księżyce Jowisza: Io, Kalisto i Europę. Tego samego roku odkrył również fazy wenus.

Luneta

elementy lunety

Mikroskop

Do mikro świata zaglądamy wykorzystując mikroskopy. Są to urządzenia optyczne składające się z kilku soczewek umieszczonych jedna po drugiej tak dobranych by obraz końcowy był bardzo silnie powiększony i prosty.

Przełomu dokonał wynalazca i przedsiębiorca Antonie van Leeuwenhoek, który udoskonalił konstrukcję mikroskopu, a następnie rozwinął produkcję tych urządzeń w XVII wieku. Leeuwenhoek jako pierwszy obserwował żywe komórki – plemniki, pierwotniaki, erytrocyty itp. Wykorzystanie mikroskopu przyczyniło się do ogromnego postępu w biologii. Naukowcy mogli badać, co dzieje się we wnętrzu żywych organizmów. Powstały nowe dziedziny nauki, cytologia oraz mikrobiologia. Dzięki wykorzystaniu mikroskopu możliwy był ogromny postęp w leczeniu chorób zakaźnych. W roku 1882 Robert Koch odkrył z pomocą mikroskopu bakterie gruźlicy.
Mikroskop wykorzystano do obserwacji podziału chromosomów w jądrze komórkowym. W roku 1910 Thomas Hunt Morgan udowodnił, że chromosomy są nośnikami genów dając początek genetyce. W technologii materiałowej mikroskopy wykorzystywano do obserwacji struktur metali albo innych materiałów. W ten sposób możliwe stało się opracowanie doskonalszych stopów metali wykorzystywanych w przemyśle.

Kolejnym przełomem stało się wykorzystanie w mikroskopie elektronów. W roku 1931 pierwszy mikroskop elektronowy skonstruowali Ernst Ruska i Maksem Knollem w Berlinie. Możliwa stała się obserwacja najmniejszych struktur organelli komórkowych. W technologii wykorzystanie mikroskopów elektronowych stało się podstawą rewolucji krzemowej.

W roku 1982 mikroskopia uczyniła pierwszy krok w kierunku świata atomów. Pracujący w Zurychu naukowcy Gerd Binnig oraz Heinrich Rohrer skonstruowali mikroskop STM.

Lupa

Przyrząd optyczny służący do bezpośredniej obserwacji drobnych blisko położonych przedmiotów. W ścisłym znaczeniu tego słowa jest to soczewka skupiająca dająca co najmniej trzykrotne powiększenie. Soczewki dające mniejsze niż trzykrotne powiększenie nazywane są szkłami powiększającymi[1]. Lupa zbudowana jest zazwyczaj z jednej soczewki skupiającej lub z zespołu blisko siebie położonych soczewek umieszczonych w oprawce. Tworzy obraz prosty, pozorny i powiększony.
Obserwowany przedmiot umieszcza się między ogniskiem a lupą, tak by pozorny, prosty i powiększony obraz był w odległości dobrego widzenia oka obserwatora.

Leeuwenhoek w XVII wieku opanował umiejętność wytwarzania małych pojedynczych soczewek szklanych o bardzo krótkiej ogniskowej. Jego jednosoczewkowe lupy dawały powiększenie do 250 razy. Średnica tych soczewek wynosiła około 1 mm. Rekordowe jego soczewki miały ogniskową 0,3 mm i osiągały powiększenie do 900 razy, jednak jakość obrazu przy tak wielkich powiększeniach była bardzo słaba. Praktyczne zastosowanie znajdowały lupy o powiększeniu 200–300. Na początku XVIII wieku wytwarzano lupy w kształcie cyrkla kreślarskiego. Na jednej nóżce mocowało się obserwowany przedmiot, do drugiej była przymocowana miniaturowa soczewka dająca kilkusetkrotne powiększenie. Ponieważ głębia ostrości obrazu otrzymywanego przy pomocy takiej lupy była bardzo mała, ostrość regulowało się delikatnie pokręcając śrubą z bardzo drobnym gwintem, jak w zerownikach kreślarskich, regulując rozstaw nóżek cyrkla, a tym samym odległość soczewki od obserwowanego przedmiotu.