Электронный микроскоп

РАЗГАДКА ВОЛШЕБНОГО СТЕКЛА

В чем же тут дело? Почему обычное плоское стекло не увеличивает рассматриваемый предмет, а кривое стекло — линза — его увеличивает во много раз? Почему волшебные стекла Левенгука увеличивали предметы, которые невозможно рассмотреть простым глазом?

Весь секрет заключается в так называемом угле зрения. Что же это за угол? Углом зрения принято называть угол, который составляют две прямые, проведенные к глазу от крайних точек рассматриваемого предмета.

Допустим, что мы рассматриваем яблоко. Линии, проведенные от верха и от низа яблока, сходятся в нашем глазу под каким-то углом. Этот угол и называют углом зрения. Чем ближе от глаза находится рассматриваемый предмет, тем угол зрения будет больше. Наоборот, чем дальше расположен предмет, тем меньше угол зрения.

Углы, как известно, измеряются градусами, минутами и секундами. Полная окружность составляет развернутый угол в 360 градусов. Прямой угол равен 90 градусам. Каждый градус можно разделить на еще меньшие углы — минуты. Условились за минуту принимать угол, равный одной шестидесятой доле градуса.

Тут интересно следующее обстоятельство. Оказывается, что мы не можем увидеть простым глазом ни одного предмета, если угол зрения меньше одной минуты. Одна минута — это предел для нашего глаза.

Представьте себе обыкновенную пятнадцатикопеечную монету. Поперечник (диаметр) монеты в пятнадцать копеек равен 20 миллиметрам.

Возьмем эту монету в руку и отнесем ее от глаза на расстояние четверти метра. Мы ее отлично видим — угол зрения большой.

Попросим кого-нибудь отнести монету на большее расстояние. Она будет все уменьшаться и уменьшаться. Монета как бы тает на наших глазах. Вот она уже на расстоянии 10 метров и кажется совсем, совсем маленькой. Это значит, что уменьшился угол зрения, угол между двумя воображаемыми прямыми, проведенными в наш глаз с верха и с низа монеты.

Геометрия учит, что предмет, удаленный на расстояние, в 57 раз большее его поперечника, должен представиться наблюдателю под углом зрения в один градус.

Если произвести вычисления, то окажется, что мы будем смотреть на нашу пятнадцатикопеечную монету под углом в один градус уже и тогда, когда она удалена от нас на расстояние всего лишь немногим больше одного метра.

Как только угол зрения станет меньше одной минуты, мы совсем потеряем монету из виду.

«Но при чем же тут волшебные стекла Левенгука?» спросит читатель.

Оказывается, что световые лучи, проходя через выпуклое стеклышко — линзу, преломляются и увеличивают угол зрения. Поэтому невидимый предмет через линзу становится отлично видимым.

Гранильщики драгоценных камней, вышивальщицы тончайших узоров на тканях, часовых дел мастера, резчики художественных изделий из слоновой кости — все это люди с очень зоркими глазами. Их наметанный глаз способен различать мельчайшие детали рисунка, недоступные другим. Но даже и эти «сверхзоркие» люди не могут увидеть предметы размером меньше одной десятой доли миллиметра.

Схема преломления лучей: вверху — в невооруженном глазу, внизу — в лупе.

Если такие маленькие предметы приблизить к глазам почти вплотную, то все равно ничего не увидишь. Это потому, что угол зрения будет меньше одной минуты.

Но стоит только между предметом и глазом поместить линзу, как угол зрения сразу же увеличивается, и рассматриваемый предмет будет отлично виден.

Чтобы прочесть книгу, напечатанную мелким шрифтом, мы приближаем ее к нашим глазам. Благодаря этому увеличивается угол зрения, под которым мы видим буквы. Но как бы близко мы ни приближали к нашим глазам каплю воды с плавающими в ней микробами, мы ничего не увидим. Эти мельчайшие живые существа останутся недоступными для нашего зрения.

И все это потому, что лучи света, отраженные от них, падают в наш глаз под углом зрения в сотые и тысячные доли минуты.

Только при помощи увеличительных стекол, преломляющих световые лучи и увеличивающих угол зрения, под которым видны рассматриваемые предметы, удалось увидеть микробы и другие мельчайшие предметы.

Это объясняется устройством нашего глаза. Отраженный от предмета свет попадает на сетчатку глаза. Сетчатка состоит из нервных окончаний — палочек и колбочек, чувствительных к свету. Если свет на сетчатку попадает под углом зрения, меньшим чем одна минута, то возбуждается только небольшое количество нервных клеток глаза, и мы видим вместо предмета одну точку. При еще меньших размерах предмета мы не видим даже и точки.

Мельчайшие предметы совершенно ускользают от нашего зрения, и единственное средство для того, чтобы их рассмотреть, — это увеличение угла зрения.