显微摄影的前世今生

材料涉及玻璃、宝石、钻石，等等。列文虎克一生磨制了500多枚透镜，其中一架有幸保存下来的透镜，其放大率可达275倍。人们猜测列文虎克研制了放大500倍的透镜。作为先行者和开拓者，列文虎克带领人类开始逐步认识透镜下奇妙的微观世界，从而拉开人类对微生物领域认知的序幕。

凸透镜，也就是平时俗称的“放大镜”，是显微镜制造的核心部件。早在中国战国时期，《墨子》一书中就详细叙述了透镜成像规律。当时的人们通过研磨透光度较好的天然水晶来制造凸透镜，然而这种技术并不成熟且成本过高，难以普及。公元13世纪，旅行家马可·波罗（Marco Polo，1254～1324）将中国的透镜传入欧洲。勤奋而又技术精湛的欧洲工匠通过反复研究与尝试，逐渐掌握磨制透镜的技术。更重要的是，在当时的欧洲，玻璃制造业已相当发达，欧洲人用廉价的玻璃来磨制透镜，这也使透镜很快得到普及。曾经只有贵族阶层才买得起的放大镜、眼镜等用品，渐渐步入寻常百姓家。同时，这种透镜制造技术的成熟与材质的变革，也为第一架显微镜横空出世奠定了基础。

复式显微镜问世

事实上，自凸透镜制造技术普及后，人们便利用其将物体“放大”的光学特性，开始制造能够观察微小物体的设备。早在1590年，荷兰和意大利的眼镜制造商已经设计并制造出类似显微镜的放大仪器，这种仪器只有一片凸透镜，被称为单式显微镜（Simple Microscope）。

然而，单式显微镜有个致命缺点：它的焦距与透镜直径成正比，而焦距又与放大倍数成反比。也就是说，焦距越短，放大倍数越大，透镜直径越小。举例来说，假如放大倍数100倍，透镜的焦距是0.25毫米，透镜直径约为0.33毫米。这个比针尖还小的透镜就那时的技术而言根本制造不出来。因此，当时单式显微镜的放大倍数最多不过25倍。

为观察更细微物体，人们迫切需要一种更好的放大工具。公元16世纪末，荷兰的詹森父子发明了第一台简单的复式显微镜（Compound Microscope）。这个显微镜由3个镜筒组成，中间镜筒较粗，用于手握。另外两个镜筒分别插入两端，可以自由伸缩，从而达到聚焦的目的。两片凸透镜作为镜头，固定在镜筒两端：物镜是只有一个凸面的单凸透镜，目镜则是有两个凸面的双凸透镜。当这个显微镜的两个活动镜筒完全收拢时，它的放大倍数是3倍；当两个活动镜筒完全伸出时，它的放大倍数是10倍，这也是最早的一支光学变焦镜头。

复式显微镜在性能上明显优于单筒显微镜。一是它的放大率提高，通过把几个放大倍数较小的凸透镜组合从而获得更高的放大倍率；二是制造工艺简单，不必再去思考如何磨制直径极小的透镜。复式显微镜的发明是一个里程碑，人类从此开始能更好地认识微观世界。不过，由于技术条件不成熟，16世纪的显微镜放大倍数并不高，因此这一时期人类在探索微观世界方面也没什么激动人心的发现，直到17世纪列文虎克横空出世。

关于复式显微镜的发明过程有个传说—

詹森有个淘气的儿子。一天，他溜进父亲的作坊里摸摸动动，偶然拿起两块镜片放到铜管的两端，发现通过这个铜管看书时书上的字大得吓人。于是他把这件事告诉了父亲。詹森知道后非常兴奋，并让儿子帮助他制成了世界上第一架复式显微镜……

这个故事的真实性无从考证，不过这丝毫不影响詹森父子和他们研制的复式显微镜在人类文明史上，留下浓墨重彩的印记。

相机遇上显微镜

有时候，我们不得不惊叹人类自身的创造力—敢于将一项刚刚诞生的新技术与以往的成熟技术结合，碰撞出新的文明火花。

在复式显微镜诞生200多年后，又一种伟大的光学仪器—照相机—问世。1839年，法国化学家路易·达盖尔（Louis-Jacques-Mandé Daguerre，1787～1851）发明的摄影法在法国科学院的杂志上公布。接下来，摄影术迅速普及并得到不断改良。不久，显微摄影器材被德国人发明。

在认识世界，认识美的历史中，显微摄影登上了舞台。

在显微镜问世，照相机还未被发明的这段时间中，世界各地的科学家一直在不断尝试观察、了解我们的微观世界。此前，科学家为记录自己的观察成果，必须一边认真观察显微镜下的情况，一边用画笔在纸上绘出所看到的一切。这种传统记录方式的弱点，在于并非所有微生物学家都具备高超的绘画水平，所以人们的手绘记录或抄本内容必然会与当初在镜下的实际观察结果有差异。这些差异，会使研究结果的准确性、严谨性在传播、推广和教学过程中大打折扣。

直到显微摄影技术出现，才使这个难题被攻克。发明家将一支外接镜筒置于显微镜的目镜与照相机镜头之间，使显微镜下的光线能够通过目镜及外接镜筒，进入照相机内部，从而在底片或是感光元件上留下影像。正是这项看似简单的发明，揭开了微观摄影的序幕。

现代显微摄影

显微镜发展至今，无论是外形还是功能，都发生了巨大的改变。

由于应用领域不同，显微镜也衍生出各种不同种类。如今，医学常用的光学显微镜主要类型有明视野显微镜/暗视野显微镜/相位差显微镜/视频显微镜/荧光显微镜/偏光显微镜/超声波显微镜/解剖显微镜/共聚焦显微镜，等等。同时，各类电子显微镜也被广泛应用于病理诊断和医学研究中。它们在观察不同的标本时发挥各自独特的优势。

以暗视野显微镜（Dark field microscope）为例，它是光学显微镜的一种，它的聚光镜中央有挡光片，使照明光线不直接进入物镜，只允许被标本反射和衍射的光线进入物镜，因而视野的背景是黑的，物体的边缘是亮的。利用这种显微镜能见到4～200纳米的微粒子，分辨率比普通显微镜高50倍，临床常用于检查苍白的螺旋体—这是一种病原体检查，对早期梅毒的诊断有重要意义。同时，暗视野显微镜常用来观察未染色的透明样品。这些样品因为具有和周围环境相似的折射率，不易在明视野之下看清楚。利用暗视野提高样品本身与背景之间的对比，能获得其他光学显微镜无法比拟的观察效果。

在显微镜不断发展与革新的同时，显微摄影作为一门实用与艺术价值兼具的获取影像的手段，也在不断发生变化。在经历黑白胶片、彩色胶片显微摄影后，随着数码影像技术的发展，显微摄影已步入数码时代。

现在，数码显微摄影技术不仅限于数码相机与显微镜的简单组合，显微镜已经可以直接输出视频信号传输至计算机显示器，这种技术已相当成熟并渐成主流。技术上的进步，为医学临床诊断带来很大便利—人们不但可以通过软件，直接在显示器上用比例尺去测量每一个细胞个体的真实大小，对标本所反映的问题作出更精确的判断，还可以让原本只能单人观察的形式变为通过显示输出设备多人同时观察。这对疑难杂症的会诊、诊断教学工作，具重要的现实意义。

显微设备的研发仍在继续。技术的不断进步，必然会持续推进显微摄影发展。相信在未来，显微摄影无论在医学研究或艺术成就上，还会为人们带来更多惊喜。

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