علم و دانش برمبنای مشاهدات استوار بوده و بدون شک ابزارآلاتی که افقهای مشاهدات را گسترش دادند نقش بزرگی در رشد و تعالی هر شاخه علمی داشته اند. داستان تاریخچه میکروسکوپ، این چشم جادویی انسان به ژرفای دنیای نامرئی، نیز روایتی شگفت از جستجوی بی‌پایان واقعیت است؛ سفری که از آب‌های آرام چین باستان آغاز شد، در شیشه‌های ذوب‌شده‌ی روم باستان تلالو گرفت، در ایران و سرزمین‌های اسلامی بالید و شکوفا شد و سرانجام در کارگاه‌های پرهیاهوی اروپا، به سازه‌ای بدل شد که جهان را برای همیشه تغییر داد.
استفاده از عدسی‌ها و ابزارهای بزرگنمایی برای مشاهده جزئیات ریز اشیا، پیشینه‌ای بسیار کهن دارد.
قدیمی ترین رد پا در برخی متون کهن حاکی از آن است که در چین باستان مفاهیم بزرگنمایی اشیاء و مبانی انکسارشناخته شده بود است. به عنوان مثال، به ذره‌بین‌های آبی و عدسی‌های ساخته‌شده از بلور که نور خورشید را متمرکز کرده و اجسام را بزرگ‌تر نشان می‌دادند اشاره شده است [1].
| بیشتر بخوانید: معرفی انواع میکروسکوپ |
حتی در روایات تاریخی آمده است که در حدود چهار هزار سال پیش (دودمان «چو-فو» در چین)، ابزاری طلوله‌مانند با دو عدسی در دو سر اختراع شد که داخل آن را با آب پر می‌کردند و با تغییر میزان آب، بزرگنمایی تغییر می‌کرد. گفته میشود این میکروسکوپ آبی توان بزرگنمایی تا حدود ۱۵۰ برابر داشت، هرچند شواهد مستقیمی در تأیید چنین دستگاه پیشرفتهای در آن دوران در دست نیست [2]. این گزارش‌های افسانه‌گون، نخستین ردپای بشر در ایده بزرگنمایی اجسام ریز در تمدن‌های باستانی است.
سالها بعد این دانش توسط دانشمندان یونان و روم باستان رشد قابل توجهی کرد. ارسطو، فیلسوف یونانی قرن چهارم پیش از میلاد، در حوزه اپتیک (نورشناسی)، نظریه‌ای ارائه داد که بر اساس آن، دیدن نتیجه تأثیر رنگ بر ماده شفاف از طریق نور است. او معتقد بود که برای دیدن، وجود سه عنصر ضروری است: رنگ، ماده شفاف و نور. این نظریه در کتاب «درباره روح» مطرح شده . ارسطو همچنین در کتاب «مسائل» (Problems)، آزمایش‌هایی با استفاده از دوربین تاریک (camera obscura) انجام داد. او مشاهده کرد که تصویری که از یک سوراخ کوچک به داخل اتاق تاریک می‌تابد، حتی اگر شکل سوراخ تغییر کند، همیشه دایره‌ای باقی می‌ماند.
همچنین، افزایش فاصله بین سوراخ و سطح تصویر باعث بزرگ‌تر شدن تصویر میشود. این مشاهدات نشان‌دهنده درک اولیه او از اصول اپتیکی مانند انتشار مستقیم نور و تشکیل تصویر هستند. کلودیوس بطلمیوس در قرن دوم پیش از میلاد انکسار نور را در آب بررسی کرده بود و متوجه شکست نور در گذر از آب شد. در سده اول میلادی، صنعت شیشه‌گری در امپراتوری روم پیشرفت کرده بود و رومیان آزمایش با شکل‌های گوناگون شیشه شفاف را آغاز کردند.
آنها دریافتند قطعات شیشه‌ای که مرکز ضخیم و لبه‌های نازک دارند، می‌توانند اشیا را بزرگ‌تر نشان دهند. این عدسی‌های ابتدایی به عنوان ذره‌بین یا عدسی سوزان (برای متمرکز کردن نور خورشید و ایجاد آتش) شناخته می‌شدند. واژه‌ی «عدسی (lens) خود از کلمه‌ی لاتین عدس (به دلیل شباهت شکل این عدسی‌ها به دانه عدس) گرفته شده است [3].
فیلسوف رومی، سنکا، نیز در همان دوران به خاصیت بزرگنمایی آب اشاره کرده و نوشته است: «حتی کوچک‌ترین و مبهم‌ترین حروف در پس یک گوی شیشه‌ای پر از آب، درشت و واضح دیده می‌شوند» [3]. با این حال، استفاده عملی از این عدسی‌های ساده در زندگی روزمره تا مدت‌ها رایج نشد. مواردی مانند سنگ‌های مطالعه (قطعات کروی شیشه برای بزرگ کردن نوشته‌ها) ظاهراً تا قرون میانه به صورت محدود استفاده می‌شدند، اما شواهد نشان می‌دهد کاربرد گسترده عدسی‌ها از حدود قرن سیزدهم میلادی آغاز گردید [1«3»]
در دوران تمدن اسلامی (قرون میانه)، دانش اپتیک و نورشناسی شکلی متفاوت یافته رشد کرد و دستاوردهای مهمی به‌دست آمد که بعدها زمینه‌ساز اختراع ابزارهای اپتیکی مانند میکروسکوپ شد. یکی از نخستین دانشمندان مسلمان در این حوزه، ابن سهل (قرن چهارم هجری/دهم میلادی) بود که در رساله‌ی خود به نام «کتاب المرایا المحرقة و العدسات» اصول شکست نور را تشریح کرد.
او قانون شکست نور را کشف و فرمول‌بندی نمود؛ قانونی که امروز به نام قانون اسنل شناخته میشود [5]. ابن سهل با بهره‌گیری از این قانون، شکل عدسی‌هایی را محاسبه کرد که می‌توانستند نور را بدون انحنا هندسی متمرکز کنند (عدسی‌های موسوم به اناکلاستیک)[5]
در اوایل قرن یازدهم میلادی، ابوعلی الحسن ابن هیثم (معروف به ابن هیثم یا الحازن) پایه‌های علمی نورشناسی را استحکام بخشید. او در اثر برجسته خود کتاب المناظر با انجام آزمایش‌های دقیق، رفتار نور و سازوکار بینایی را بررسی کرد و نظریه‌های پیشینیان (از جمله بطلمیوس و اقلیدس) را که معتقد به خروج شعاع از چشم بودند، رد کرد【9】.
| برای اطلاع از مقاله اجزای نوری میکروسکوپ‌ها را بیشتر بشناسید روی لینک کلیک کنید. |
ابن هیثم نشان داد که فرآیند دیدن با ورود نور منعکس‌شده از اجسام به چشم صورت می‌گیرد (نظریه‌ی دریافت نور توسط چشم به جای ارسال نور از چشم) و برای اثبات آن آزمایش‌های دقیقی ترتیب داد【9】. او اولین دانشمندی بود که به طور واقعی مفهوم کارکرد عدسی凸 محدب در بزرگنمایی تصویر را درک کرد و توضیح داد که یک عدسی محدب می‌تواند تصویر بزرگ‌شده‌ای از شیء تشکیل دهد [4].
ابن هیثم علاوه بر مطالعه بازتاب، به طور دقیق پدیده شکست نور را در محیط‌های مختلف بررسی نمود و قوانین شکست نور را کشف کرد [4]. وی همچنین پدیده‌هایی مانند تجزیه نور سفید به رنگ‌ها (پراکندگی نور در منشور) را برای نخستین بار به صورت علمی آزمایش کرد [4]. دستاوردهای ابن هیثم چنان تأثیری داشت که اثر بزرگ او مدت‌ها در شرق و غرب مرجع علم نورشناسی بود؛ این کتاب در قرن دوازدهم میلادی به زبان لاتین ترجمه شد و با عنوان Opticae Thesaurus در اروپا شناخته می‌شد.
تقریباً تمامی نویسندگان اروپاییِ قرون وسطی در زمینه نورشناسی از کارهای ابن هیثم اقتباس و پیروی کردند【9】. به عنوان نمونه، راجر بیکن فیلسوف و دانشمند انگلیسی قرن سیزدهم، مستقیماً تحت تأثیر نوشته‌های ابن هیثم قرار گرفت و آنها را مبنای تحقیقات خود در اپتیک قرار داد [4].
دیگر دانشمندان ایرانی و مسلمان این دوران نیز هر کدام گوشه‌ای از دانش نور را تکامل بخشیدند. ابن سینا (980–1037 م) ضمن پژوهش‌هایش در زمینه فیزیک، دیدگاه‌هایی درباره نور و سرعت آن مطرح کرد و استدلال نمود که هرچند سرعت نور بسیار زیاد است اما قطعاً حد محدودی دارد و آنی و بی‌نهایت نیست【9】.
هم‌عصر او، ابوریحان بیرونی (973–1048 م)، نیز در مطالعات خود به ماهیت نور توجه داشت. ابوریحان بیرونی سرعت صوت و نور را مقایسه کرد و نتیجه گرفت سرعت نور به مراتب بیش از سرعت صوت است و بنابراین نور باید در زمانی بسیار کوتاه (اما نه به طور لحظه‌ای) فواصل را طی کند【9】. مجموعه این دیدگاه‌ها حاکی از پذیرش ضمنی محدود بودن سرعت نور در میان برخی دانشمندان مسلمان بود، قرن‌ها پیش از آن‌که اندازه‌گیری تجربی آن میسر شود.
در قرن‌های بعد، بر اساس بنیان‌هایی که دانشمندانی چون ابن هیثم بنا نهادند، پیشرفتهای تازه‌ای در حوزه نورشناسی رخ داد.
قطب‌الدین شیرازی (1236–1311 م) و شاگردش کمال‌الدین فارسی (1267–1319 م) از جمله چهره‌های برجسته این عرصه‌اند. قطب‌الدین شیرازی نخستین دانشمندی بود که توضیح درست و کاملی برای منشأ رنگین‌کمان ارائه داد. او تشریح کرد که کمان اولیه رنگین‌کمان بر اثر دو شکست و یک بازتاب داخلی نور خورشید در قطرات کروی آب ایجاد میشود و کمان ثانویه بر اثر دو شکست و دو بازتاب داخلی تشکیل می‌گردد【9】
این تبیین قطب‌الدین در واقع همان سازوکاری است که چند قرن بعد رنه دکارت در اروپا برای رنگین‌کمان بیان کرد【9】. کمی پس از او، کمال‌الدین فارسی با الهام از استادش و با تکیه بر کتاب ابن هیثم، شرح دقیق‌تری بر پدیده رنگین‌کمان افزود. او با انجام آزمایش مشهودی، یک کره شیشه‌ای پر از آب را به جای قطره باران به کار گرفت و نشان داد چگونه نور خورشید هنگام ورود به کره شکسته شده، سپس در داخل کره بازتاب می‌یابد و با شکست مجدد هنگام خروج، طیفی از رنگ‌ها را پدید می‌آورد [6].
وی همچنین متوجه شد در صورت بازتاب دوگانه نور داخل قطره، کمان دومی با رنگ‌های معکوس تشکیل میشود [6]. بدین ترتیب، آثار قطب‌الدین شیرازی و کمال‌الدین فارسی به عنوان تکمیل‌کنندگان نظریه نور ابن هیثم، دانش اپتیک را به حد کمال در جهان اسلام رساندند. این دانش انباشته‌شده بعدها از طریق ترجمه و تعاملات علمی به اروپا منتقل گردید و زمینه‌ساز اختراع ابزارهایی چون تلسکوپ و میکروسکوپ شد【9】.
با آغاز رنسانس و گسترش ارتباطات فرهنگی، دستاوردهای علمی جهان اسلام نیز به اروپا راه یافت. ترجمه‌ی آثار کلیدی همچون کتاب المناظر ابن هیثم به زبان لاتین، اروپاییان را با اصول نورشناسی آشنا کرد و موجب رشد سریع این دانش در غرب شد【9】.
در قرن سیزدهم میلادی، راهب و دانشمند انگلیسی راجر بیکن با مطالعه ترجمه آثار ابن هیثم، به اهمیت عدسی‌ها پی برد و در رساله‌ی Perspectiva (حدود ۱۲۶۷ م) نوشت: «ما می‌توانیم کوچک‌ترین ذرات شن و غبار را به دلیل زاویه بزرگی که (با ذره‌بین) تحت آن می‌بینیم شمارش کنیم» [7]. این بیان در واقع اشاره به توان بزرگنمایی عدسی‌ها داشت. اندکی پس از آن، حوالی سال ۱۲۸۰ میلادی در ایتالیا، عینک به عنوان نخستین کاربرد عملی عدسی‌های بزرگنما اختراع شد [4].
شواهد تاریخی - از جمله نوشته‌های روی سنگ قبر مخترعان - نشان می‌دهد این ابتکار تقریباً همزمان توسط دو نفر به‌طور مستقل صورت گرفته است. یکی سالوینو دلی‌آرماتی که در سال ۱۲۸۴ در فلورانس درگذشت و ادعا شده فرمول ساخت عینک را مخفی نگه داشته بود؛ و دیگری الساندرو دلا اسپینا که در ۱۳۱۷ در پیزا درگذشت و گویا روش ساخت را به دیگران آموزش داده بود.
به هر روی، یک راهب به نام جیرودانو دا ریوالتو در موعظه‌ای در سال ۱۳۰۶ با شور و حرارت از عینک به عنوان اختراعی فوق‌العاده یاد کرد و اشاره نمود که حدود ۲۰ سال است مردم از آن استفاده می‌کنند. حتی در سال ۱۲۸۹ میلادی یکی از اهالی فلورانس اظهار داشته بود: «سن‌ام چنان بالا رفته که بدون عینک‌هایی که به آنها spectacles می‌گویند دیگر قادر به خواندن یا نوشتن نیستم.» این شواهد مؤید رواج عینک در اواخر قرن سیزدهم است.
تقریباً همزمان با پیدایش عینک، عدسی‌ها در ابزار دیگری به کار گرفته شدند که بعدها تلسکوپ نام گرفت. در قرن سیزدهم، راجر بیکن به تفصیل درباره عدسی‌ها و کاربردشان در بزرگنمایی اجرام دور (شبیه تلسکوپ‌های اولیه) بحث کرده است. در واقع، پیشرفت در ساخت عینک و تلسکوپ، دانش استفاده از عدسی‌ها را ارتقا داد – دانشی که اساس ساخت میکروسکوپ‌ها نیز به‌شمار می‌رود.
سپس حدود ۲۰۰ تا ۳۰۰ سال بعد، با فرارسیدن عصر رنسانس و شکوفایی علوم و هنر، انبوهی از منابع و شواهد در مورد تلسکوپ‌ها و حتی میکروسکوپ‌ها پدیدار شد. عامل مهمی که به تسریع پیشرفت‌ها کمک کرد اختراع دستگاه چاپ بود که انتشار سریع و گسترده ایده‌ها و یافته‌ها را ممکن ساخت. بدین ترتیب، کارهای توماس دیگز در زمینه تلسکوپ در انگلستان (اواسط قرن شانزدهم) و تلاش‌های هانس لیپرشی در هلند
(که در اوایل قرن هفدهم حتی برای تلسکوپ اختراع‌شده‌اش درخواست ثبت اختراع داد) به سرعت منتقل و منتشر شد و به دست نوابغی چون گالیله رسید.
اما سرانجام خودِ میکروسکوپ چه زمانی متولد شد؟ بر اساس منابع تاریخی، حدود سال ۱۵۹۰ میلادی در هلند، پدر و پسری عینک‌ساز به نام‌های هانس و زکریاس یانسن اولین میکروسکوپ مرکب را ساختند [7]. در این دستگاه ابتدایی، آنها چند عدسی را درون یک لوله قرار دادند و دریافتند شیء کوچکی که نزدیک عدسی انتهایی قرار گیرد، در سوی دیگر لوله به شکل بزرگ‌تر دیده میشود [3].
بزرگنمایی این وسیله در ابتدا کمتر از ۱۰ برابر بود و تصاویر وضوح بالایی نداشت، از این رو بیشتر به عنوان وسیله‌ای جالب توجه تلقی می‌شد تا یک ابزار علمی کارآمد [3]. با این حال، اختراع میکروسکوپ مرکب نقطه‌ی شروعی برای مشاهدات علمی جدید بود. در دهه‌های آغازین قرن هفدهم، دانشمندان دیگری نیز بر روی بهبود میکروسکوپ مرکب کار کردند. گالیلئو گالیله گزارش شده است که در اوایل قرن هفدهم دستگاه مشابهی ساخت و آن را occhiolino (چشم کوچک) نامید.
بر اساس «فرهنگ ریشه‌شناسی آنلاین»، واژه microscope در سال ۱۶۵۶ میلادی پدید آمد و از واژه لاتین جدید microscopium گرفته شده. معنای تحت‌اللفظی میکروسکوپ «ابزاری برای دیدن اشیای کوچک» است. این واژه از ترکیب دو بخش یونانی تشکیل شده:
اصطلاح «میکروسکوپ» نیز در سال ۱۶۲۵ م توسط جیووانی فائبر برای همین اختراع به کار رفت تا مقابلی برای کلمه‌ی «تلسکوپ» باشد.【7】.
در میانه قرن هفدهم میلادی، میکروسکوپ‌ها به تدریج بهتر و مشهورتر شدند. رابرت هوک دانشمند انگلیسی، نسخه تکامل‌یافته‌ای از میکروسکوپ مرکب ساخت و به کمک آن مشاهدات بی‌سابقه‌ای انجام داد.
هوک از سال ۱۶۶۳ در انجمن سلطنتی لندن مشاهدات میکروسکوپی خود را به نمایش می‌گذاشت و در سال ۱۶۶۵ کتاب مشهور Micrographia را منتشر کرد [7]. این کتاب مجموعه‌ای از تصاویر و توضیحات دقیق از مشاهدات میکروسکوپی هوک بود؛ از کک و شپش گرفته تا ساختار چوب‌پنبه و تیغ تیز یک سوزن. هوک در همین اثر برای نخستین بار واژه سلول را برای توصیف ساختارهای ریز بافت چوب‌پنبه به کار برد که تا امروز در زیست‌شناسی باقی مانده است [7].
در همین دوران، دانشمند هلندی آنتونی فان لیوونهوک که شغل اصلی‌اش پارچه فروشی بود، ابتدا برای بررسی کیفیت پارچه‌ها از یک میکروسکوپ تک لنزی ساده استفاده می‌کرد. اما به‌عنوان یک دانشمند، به آزمایش روش‌های نوین برای تراش عدسی‌های بهتر پرداخت تا کیفیت اپتیکی را بهبود دهد.
او در طول زندگی حدود ۵۵۰ عدسی ساخت که برخی از آنها توان بزرگنمایی خطی تا ۵۰۰ برابر داشتند و می‌توانستند جزئیاتی در حد یک میلیونیوم اینچ را تفکیک کنند. او با ساخت میکروسکوپ‌های تک‌عدسی بسیار ظریف، انقلابی در مشاهدات ریز زیستی پدید آورد.
میکروسکوپ‌های دست‌ساز لیوونهوک برخلاف میکروسکوپ‌های مرکب آن زمان، تنها از یک عدسی کوچک ولی بسیار باکیفیت تشکیل می‌شدند [3][7]. لیوونهوک با این ابزار ساده اما قدرتمند، برای نخستین بار باکتری‌ها، یاخته‌های خون و تک‌یاخته‌های آب‌های راکد را مشاهده و توصیف کرد که پیش از آن هیچ‌کس ندیده بود [7]. او در دهه ۱۶۷۰ میلادی مجموعه مشاهدات شگفت‌انگیز خود را در نامه‌هایی به انجمن سلطنتی گزارش کرد.
معروف‌ترین کشف لیوِنهوک در سال ۱۶۷۴ رخ داد. او مقداری آب از دریاچه برداشت و زیر میکروسکوپ خود مشاهده کرد و مخلوقات ریز زنده‌ای را دید که «مثل مارماهی‌های کوچکی» در حال جنب‌وجوش بودند. لیوِنهوک در نامه‌هایش نوشت که این صحنه - دیدن هزاران «جانورکِ» زنده در یک قطره آب - شگفت‌انگیزترین چیزی است که در عمرش مشاهده کرده است.
در واقع، او برای نخستین بار باکتری‌ها را دیده بود. این دستاورد بزرگ برای لیوِنهوک لقب «پدر میکروسکوپ» را به ارمغان آورد. جالب اینکه تقریباً ۲۰۰ سال پس از آن (تا سال ۱۸۳۹) طول کشید تا دانشمندان به طور رسمی نظریهٔ سلولی را بپذیرند و سلول را واحد پایه حیات بدانند.تا اواخر قرن هفدهم، به لطف کارهای
هوک و لیوونهوک، وجود دنیایی پنهان از موجودات ذره‌بینی و ساختارهای ریز موجودات پیچیده بر انسان آشکار شد.
گام مهم بعدی در تاریخ میکروسکوپ نزدیک به یک قرن پس از لیوِنهوک برداشته شد. در دهه ۱۷۳۰ میلادی، چارلز هال موفق به ساخت عدسی آکروماتیک شد. او کشف کرد که با استفاده از یک عدسی ثانویه با شکل و جنس متفاوت، می‌توان پراکندگی رنگی نور (خطای رنگی) را اصلاح کرد و تصویری بدون حاشیه‌های رنگین به دست آورد. سپس در سال ۱۸۳۰، جوزف لیستر مشکلی دیگر یعنی ابیراهی کروی را حل کرد. او نشان داد با قرار دادن چند عدسی در فاصله‌های حساب‌شده، می‌توان شکست نامتوازن نور در لبه‌های عدسی را جبران و تصویری واضح‌تر ایجاد کرد.
تا این مرحله، پیشرفت‌ها عمدتاً معطوف به بهبود کیفیت یا کاربرد عدسی‌ها بود. این بهبودها با یک جهش علمی در دهه ۱۸۶۰ ادامه یافت. در سال ۱۸۶۶، کارخانه اپتیک کارل زایس در آلمان، ارنست آبه را به‌عنوان مدیر تحقیقاتی استخدام کرد. آبه چارچوبی تئوریک برای طراحی عدسی‌ها و سیستم‌های اپتیکی بنا نهاد که به روش‌های محاسباتی مدرن در اپتیک منجر شد. او تفاوت بین بزرگنمایی و توان تفکیک را به‌روشنی تعریف کرد و استفاده بیش از حد از چشمی‌های با بزرگنمایی خیلی بالا را نکوهش کرد و آن را «بزرگنمایی پوچ» نامید (زیرا جزئیات جدیدی به تصویر اضافه نمی‌کرد).
تلاش‌های آبه در سال ۱۸۶۹ به ساخت یک سیستم نوردهی جدید انجامید بنام کندانسور آبه انجامید. سپس اولین نگهدارنده چرخان عدسی شیئی با قابلیت نصب پنج عدسی شیئی مختلف که امکان تعویض سریع بزرگنمایی بدون جابجا کردن نمونه را به پژوهشگران می‌داد. دستاوردهای آبه (که در همکاری با کارل زایس صورت گرفت) منجر به ساخت میکروسکوپ‌هایی شد که در اواخر قرن نوزدهم به حداکثر حد تفکیک ممکن برای نور مرئی دست یافتند (حدود ۰٫۲ میکرون، به دلیل محدودیت طول موج نور) [7].
در اواخر قرن نوزدهم، تولید صنعتی و مهندسی دقیق ابزارهای علمی باعث شد نتایج علمی خیره‌کننده‌ای به‌دست آید. برای مثال، در سال ۱۸۷۹ والتر فلمینگ فرایند تقسیم سلولی (میتوز) و کروموزوم‌ها را کشف کرد؛ دستاوردی که به عنوان یکی از ۱۰۰ کشف مهم تاریخ علم شناخته میشود. در سال ۱۸۸۰، اولین میکروتوم‌ها (ریزبرها) به کار گرفته شدند که به تهیه مقاطع بسیار نازک از نمونه‌ها کمک شایانی کردند و شفافیت و کیفیت نمونه‌های میکروسکوپی را بهبود بخشیدند.
سپس در ۱۸۹۳، آگوست کُوهلر (از همکاران زایس) یک سیستم نورپردازی بی‌نقص ابداع کرد که امروزه به نام نورپردازی کوهُلر شناخته میشود این سیستم با به‌کارگیری دو دیافراگم، سه مزیت مهم ارائه می‌کرد: یک نمونه روشن‌شده به طور یکنواخت، تصویری درخشان و حداقل خیرگی نور. به بیان دیگر، کولر توانست تصویری تقریباً کامل و بدون نقص از نمونه حاصل کند. بازار انبوه میکروسکوپ‌ها نیز تقریباً همزمان با پیشرفتهای فوق شکل گرفت.
تا سال ۱۹۰۰ میلادی، حد نظری وضوح برای میکروسکوپ‌های نوری (حدود ۲۰۰ نانومتر، معادل ۲۰۰۰ آنگستروم) کاملاً به دست آمده بود. در سال ۱۹۰۴، شرکت زایس برای عبور از این محدودیت، نخستین میکروسکوپ فرابنفش تجاری را معرفی کرد که وضوحی دو برابر میکروسکوپ‌های نوری مرئی داشت.
در ۱۹۳۰، فریتس زرنیکه روش جدیدی را برای مشاهده سلول‌های بدون رنگ‌آمیزی کشف کرد که بر بهره‌گیری از اختلاف فاز نور استوار بود، هرچند این نوآوری (میکروسکوپ فاز-کنتراست) در ابتدا توسط زایس نادیده گرفته شد، سرانجام در ۱۹۴۱ به تولید تجاری رسید و خود زرنیکه نیز در سال ۱۹۵۳ به‌خاطر این کار برنده جایزه نوبل شد.
گام نهایی در توسعه میکروسکوپ‌ها، رهایی از محدودیت‌های نور مرئی بود. در سال ۱۹۳۱ میلادی دو دانشمند آلمانی به نام‌های ارنست روسکا و ماکس نول با بهره‌گیری از پرتوهای الکترون به جای نور، اولین میکروسکوپ الکترونی را ساختند. الکترون به دلیل طول‌موج بسیار کوتاه‌تر خود (خاصیت موجی الکترون)، امکان بزرگنمایی بسیار فراتر از میکروسکوپ‌های نوری را فراهم می‌کرد.
روسکا با طراحی لنزهای مغناطیسی برای متمرکز کردن پرتوی الکترونی توانست در سال ۱۹۳۳ نخستین میکروسکوپ الکترونی موثر را به جهان عرضه کند [8]. این دستگاه می‌توانست جزئیاتی در مقیاس نانومتر را آشکار کند که هرگز با نور مرئی قابل رؤیت نبود.
به سرعت در دهه‌های بعد، میکروسکوپ الکترونی به یکی از ابزارهای ضروری پژوهش در علوم تبدیل شد و با بهبودهایی که در نوع انتقالی (TEM) و سپس پویشی (SEM) آن صورت گرفت.در سیستم پویشی بجای عبور مستقیم، سطح نمونه را جاروب کرده وتصویر تشکیل میشود. اصول پایه‌گذاری‌شده توسط روسکا همچنان مبنای میکروسکوپ‌های الکترونی مدرن است؛ میکروسکوپ‌هایی که امروزه می‌توانند بزرگ‌نمایی‌هایی در حد دو میلیون برابر ارائه دهند.
تحول مهم دیگر در قرن بیستم، گسترش بازار میکروسکوپ بود. این روند که از قرن نوزدهم آغاز شده بود (زمانی که شرکت لیتز حدود ۵۰ هزار میکروسکوپ به آمریکا صادر کرد) و در قرن بیستم شتاب گرفت،در نتیجه، تعداد زیادی تولیدکننده جدید ظهور کردند و جایگزین‌های ارزان‌تری نسبت به محصولات شرکت‌های اروپاییِ معتبری همچون زایس و لیتز عرضه نمودند.
با این حال، جدیدترین نوآوری مهم در عرصه میکروسکوپ، ظهور میکروسکوپ دیجیتال بوده است. Dino-Lite در واقع میکروسکوپ‌های دیجیتال دستی کوچکی (به اندازه یک خودکار قطور) هستند که قابلیت بزرگنمایی متغیر تا حدود ۵۰۰ برابر را ارائه می‌دهند. این ابزارهای جمع‌و‌جور تأثیر قابل توجهی در کاربردهای شخصی، پژوهشی و بازرسی صنعتی داشته و امکان بازرسی سریع و آسان اجسام را فراهم کرده‌اند.
بدین ترتیب، مسیری که از عدسی‌های ساده دوران باستان آغاز شده بود، در نهایت به پیشرفته‌ترین ابزارهای تصویربرداری رسید که چشمان ما را به ریزترین ساختارهای جهان باز می‌کنند.
فهرست منابع
