ส่วนประกอบของกล้องจุลทรรศน์

กล้องจุลทรรศน์  เป็นเครื่องมือที่สำคัญของนักชีววิทยาเพราะกล้องจุลทรรศน์ช่วยให้ศึกษาโครงสร้างและส่วนประกอบของเซลล์และสิ่งมีชีวิตเล็กๆ ได้  กล้องจุลทรรศน์แต่ละแบบจะให้กำลังขายที่แตกต่างกัน  ซึ่งขึ้นอยู่กับประสิทธิภาและลำแสงที่ใช้ กล้องจุลทรรศน์ที่ใช้กันทั่วไปแบ่งตามแหล่งกำเนิดแสงได้เป็น 2 ชนิด คือ

กล้องจุลทรรศน์ที่ใช้แสง (light microscope)

กล้องจุลทรรศน์ที่ใช้แสงหรือ L.M. ใช้แสงที่มองเห็นได้ (visible light)  เป็นตัวให้แสง โดยแบ่ง เป็น 2 ชนิด คือ

(1)  กล้องจุลทรรศน์อย่างง่ายหรือแว่นขยาย (simple microscope or magnifying glass) ประกอบด้วยเลนส์นูนเพียงอันเดียว  วัตถุประสงค์ในการใช้ก็เพื่อขยายวัตถุที่จะดูให้ใหญ่ขึ้น  เพื่อที่จะได้เห็นรายละเอียดได้ชัดเจนยิ่งขึ้น  ภาพที่ได้จะเป็นภาพเสมือน  และข้อสำคัญก็คือวัตถุต้องอยู่ห่างจากเลนส์น้อยกว่าทางยาวโฟกัสของเลนส์นั้น

A.  กล้องจุลทรรศน์ของ Antony Von Leeuwenhoek  ซึ่งเป็นแว่นขยายธรรมดา

B.  กล้องจุลทรรศน์เชิงซ้อนของ Robert  Hooke  ซึ่งได้แก้ไขให้ดีขึ้นประกอบด้วยแหล่งกำเนิดแสง (flame)  และเลนส์รวมแสง (condensers) ช่วยในการรวมแสงให้เข้มข้นขึ้น

(2)  กล้องจุลทรรศน์เชิงซ้อน (compound  light microscope)  เป็นกล้อง จุลทรรศน์ที่ใช้แสงและมีระบบเลนส์ที่ทำหน้าที่ขยายภาพ 2 ชุด  มีการขยายภาพ 2 ครั้ง  กล้องจุลทรรศน์เชิงซ้อนมีหลายชนิด  แต่ชนิดที่ใช้ในการส่องดูสิ่งต่างๆ ทั่วไป เป็นชนิด bright field microscope เมื่อศึกษาด้วยกล้องชนิดนี้จะพบว่าพื้นที่รอบๆ ตัวอย่างจะสว่าง ส่วนตัวอย่าง (specimen) หรือ วัตถุที่นำมาส่องดูจะมืดทึบกว่า กล้องชนิดนี้ประกอบด้วยส่วนต่างๆ ดังนี้

 2.1  ส่วนที่เป็นตัวกล้อง  ประกอบด้วย

(1)  ลำกล้อง (body  tube)  เป็นส่วนที่เชื่อมโยงอยู่ระหว่างเลนส์ใกล้ตากับเลนส์ใกล้วัตถุ มีหน้าที่ป้องกันไม่ให้แสงจากภายนอกรบกวน

(2)  แขน (arm)  คือ ส่วนที่ทำหน้าที่ยึดระหว่างลำกล้องและฐาน เป็นตำแหน่งที่จับเวลายกกล้อง

(3)  แท่นวางวัตถุ (specimen stage)  เป็นแท่นที่ใช้วางแผ่นสไลด์ (slide) ที่ต้องการศึกษา

(4)  ที่หนีบสไลด์ (spring หรือ stage clips)  เป็นแผ่นโลหะใช้จับหรือหนีบสไลด์  ให้ติดอยู่กับแท่นวางวัตถุ ป้องกันไม่ให้แผ่นสไลด์ เลื่อนหลุดจากท่านวางสไลด์ในกล้องรุ่นใหม่ๆ จะมี mechanical stage แทน stage clips เพื่อควบคุมการเลื่อนสไลด์ไปในแนวซ้ายขวาหรือหน้าหลังได้สะดวกยิ่งขึ้น

(5)  ฐาน (base)  เป็นส่วนที่ใช้ในการตั้งกล้อง  ทำหน้าที่รับน้ำหนักตัวกล้องทั้งหมด 

2.2  ส่วนที่ทำหน้าที่ในการรับแสง ประกอบด้วย

(1)  กระจกเงา (mirror)  ทำหน้าที่สะท้อนแสงจากธรรมชาติหรือแสงจากหลอดไฟภายในห้อง  ให้ส่องผ่านวัตถุ โดยทั่วไปกระจกเงาจะมี 2 ด้าน  โดยด้านหนึ่งเป็นกระจกเงาเว้า และอีกด้านหนึ่งเป็นกระจกเงาระนาบ  สำหรับกล้องรุ่นใหม่ๆ  ใช้หลอดไฟเป็นแหล่งกำเนิดแสงให้ส่องผ่านวัตถุ  ซึ่งจะสะดวกและชัดเจนกว่า

(2)  เลนส์รวมแสง (condenser)  ทำหน้าที่รวมแสงให้เข้มขึ้น  เพื่อส่งไปยังวัตถุตัวอย่างที่จะศึกษา

(3)  ไดอะแฟรม (diaphragm)  อยู่ใต้เลนส์รวมแสง  ทำหน้าที่ปรับปริมาณแสงให้เข้าสู่เลนส์ในปริมาณที่ต้องการ

2.3  ส่วนปรับความคมชัดของภาพ  ประกอบด้วย

(1)  ปุ่มปรับภาพหยาบ (coarse adjustment หรือ coarse focus knob)  ทำหน้าที่ปรับภาพ  โดยเปลี่ยนระยะโฟกัสของเลนส์วัตถุ (เลื่อนลำกล้องหรือแท่นวางวัตถุขึ้นลง) เพื่อทำให้เห็นภาพชัดเจน

(2)  ปุ่มปรับภาพละเอียด (fine adjustment  หรือ  fine focus  knob)  ทำหน้าที่ปรับภาพเช่นเดียวกับปุ่มแรก  แต่ช่วงการเลื่อนจะสั้นกว่าปุ่มปรับภาพหยาบทำให้ได้ภาพที่ชัดเจนมากยิ่งขึ้น

 2.4  ส่วนที่ทำหน้าที่ขยายประกอบด้วย

           (1)  เลนส์ที่ใกล้วัตถุ (objective  lens)  จะติดอยู่กับจานหมุน (revolving nosepiece)  ซึ่งจานหมุนนี้ทำหน้าที่ในการเปลี่ยนกำลังขยายของเลนส์ใกล้วัตถุ  ตามปกติเลนส์ใกล้วัตถุมีกำลังขยาย 3 – 4 ระดับ  คือ 4x (กำลังขาย 4 เท่า)  10x (กำลังขาย 10 เท่า)  40x (กำลังขาย 40 เท่า)  100x (กำลังขาย 100 เท่า)  ภาพที่เกิดเลนส์ใกล้วัตถุเป็นภาพจริงหัวกลับ (primary  real  image)  คุณภาพของเลนส์ใกล้วัตถุมีความสำคัญมาก  ทั้งนี้เพราะภาพที่เกิดเป็นภาพแรกซึ่งจะต้องนำไปขยายต่อดังนั้น  ถ้าหากภาพแรกไม่คมชัด  เมื่อนำไปขยายต่อก็จะยิ่งไม่คมชัดมากขึ้นไปอีก

           (2)  เลนส์ใกล้ตา eye  piece)  เป็นเลนส์ที่อยู่บนสุดของลำกล้อง  โดยทั่วไปมีกำลังขาย 10x (กำลังขาย 10 เท่า)  หรือ 15x (กำลังขาย 15 เท่า) ทำหน้าที่ขยายภาพที่ได้จากเลนส์ตา  ให้มีขนาดใหญ่ขึ้น  ทำให้เกิดภาพที่ตาผู้ศึกษามองเห็นได้  โดยภาพที่ได้เป็นภาพเสมือนหัวกลับ (secondary virtual image)  กำลังขยายของกล้องทั้งหมด (total magnification)  หาได้โดยผลคูณของกำลังขยายของเลนส์ใกล้วัตถุและกำลังขยายของเลนส์ใกล้ตา 

กล้องจุลทรรศน์และการค้นพบหน่วยของสิ่งมีชีวิต

หลายๆ คน คงจะเคยสัมผัส กล้องจุลทรรศน์ กันมาแล้ว ตั้งแต่ เคยส่องวัตถุเล็กๆ จนไปถึงการ ใช้ประโยชน์จากกล้องจุลทรรศน์ แต่กว่าจะมีกล้องจุลทรรศน์ที่ทันสมัย เอามาใช้ในปัจจุบัน ต้องคิดค้นกันมาหลายปี ในบล๊อกนี้ ลองมาทำความรู้จัก นักประดิษฐ์ หรือผู้คิดค้นกล้องจุลทรรศน์กันดีกว่าคะ

การศึกษาเกี่ยวกับสิ่งมีชีวิต  ได้มีการศึกษากันมานานแล้ว  ส่วนเรื่องโครงสร้างขนาดเล็กที่เป็นพื้นฐานข้อนี้ยังไม่มีใครทราบข้อมูลมากนัก  จนกระทั่งปี ค.ศ. 1665 (พ.ศ. 2208)  รอเบิร์ต  ฮุก  นักวิทยาศาสตร์ ชาวอังกฤษ ได้ประดิษฐ์กล้องจุลทรรศน์ที่มีคุณภาพดี  และได้ส่องดูไม้คอร์กที่เฉือนบางๆ  และได้พบช่องเล็ก ๆ จำนวนมาก  จึงเรียกช่องเล็กๆ นี้ว่า เซลล์ (cell) เซลล์ที่ฮุกพบนั้นเป็นเซลล์ที่ตายแล้ว  การที่คงเป็นช่องอยู่ได้ก็เนื่องจากมีผนังเซลล์นั่นเอง

ค.ศ. 1673 (พ.ศ. 2216)  อันตน  ฟัน  เลเวนฮุก (Antony  Von  Leeuwenhoek) นักวิทยาศาสตร์ชาวฮอลันดา  ได้ประดิษฐ์แว่นขยายธรรมดาให้มีกำลังขยายมากขึ้น  และได้ส่องดูสิ่งต่างๆ เช่น เลือด  อสุจิ  น้ำ  จากแหล่งน้ำต่างๆ  ทำให้พบแบคทีเรีย  สาหน่าย  โพรโทซัว  และสัตว์น้ำขนาดเล็กหลายชนิด  และได้ส่งข้อมูลเผยแพร่ทำให้ได้รับชื่อเสียงว่าเป็นผู้พบจุลินทรีย์เป็นคนแรก

ค.ศ. 1824 (พ.ศ. 2367)  ดิวโทเชท์ (Dutrochet)  ได้ศึกษาเนื้อเยื่อพืชและเนื้อเยื่อสัตว์  พบว่าประกอบด้วยเซลล์อื่นๆ ของพืช พบว่ามีก้อนกลมขนาดเล็กอยู่ตรงกลาง  จึงให้ชื่อก้อนกลมนี้ว่านิวเคลียส (nucleus) ชาวเยอรมันได้ศึกษาเนื้อเยื่อพืชต่างๆ  และสรุปว่าเนื้อเยื่อทุกชนิดประกอบเซลล์

ค.ศ. 1838 (พ.ศ. 2381)  มัตทิอัส  ยาคบ ชไลเคน (Matthias  Jokob  Schleiden)  นักพฤกศาสตร์  ชาวเยอรมันได้ศึกษาเนื้อเยื่อพืชต่างๆ และสรุปว่าเนื้อเยื่อทุกชนิดประกอบด้วยเซลล์

ค.ศ. 1839 (พ.ศ. 2382)  เทโอดอร์  ชวันน์ (Theodor  Shwann)  นักสัตววิทยาชาวเยอรมัน  ได้ศึกษาเนื้อเยื่อสัตว์ต่างๆ แล้วสรุปว่าเนื้อเยื่อสัตว์ทุกชนิดประกอบขึ้นด้วยเซลล์  ดังนั้นในปีเดียวกันนี้  ชวันน์และชไลเดน  จึงได้ร่วมกันตั้งทฤษฎีเซลล์ (cell theory)  ซึ่งมีใจความสำคัญว่า สิ่งมีชีวิตทั้งหลายประกอบขึ้นด้วย เซลล์ และเซลล์คือหน่วยพื้นฐานของสิ่งมีชีวิตทุกชนิด

ค.ศ. 1839 (พ.ศ. 2382)  พูร์คินเย (Purkinje)  นักสัตววิทยา ชาวโบฮีเมีย (เชโกสโลวาเกีย) ได้ศึกษาไข่และตัวอ่อนของสัตว์ต่างๆ ได้พบว่าภายในมีของเหลวใส  เหนียว  และอ่อนนุ่ม  จึงได้เรียกของเหลวใสนี้ว่าโพรโทพลาซึม (protoplasm)

ค.ศ. 1868 (พ.ศ. 2411)  ทอมัส  เฮนรี ฮักซ์ลีย์ (Thomas henry Huxley)  แพทย์ชาวอังกฤษศึกษาโพโทพลาซึม  และพบวา โพรโทพลาซึมเป็นรากฐานของชีวิตเนื่องจากปฏิกิริยาต่างๆ ของเซลล์เกิดขึ้นที่โพรโทพลาซึม

ค.ศ. 1880 (พ.ศ. 2423)  วัลเทอร์ เฟลมมิง (Walther Flemming)  นักชีววิทยาชาวเยอรมันได้ค้นพบว่าภายในนิวเคลียสของเซลล์ต่างๆ มีโครโมโซม ต่อจากนั้นการศึกษาเรื่อง เซลล์ก็พัฒนาไปมากขึ้น  โดยเฉพาะอย่างยิ่ง  เมื่อมีการนำกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนมาใช้  ทำให้การศึกษาโครงสร้างและหน้าที่ของเซลล์ได้ละเอียดมากยิ่งขึ้น

ในบล๊อกหน้า เราจะมารู้จัก ประเภทของกล้องจุลทรรศน์ และวิธีการใช้กล้องจุลทรรศน์ กันนะคะ โปรดติดตามด้วยนะคะ