光学显微镜：揭秘微观世界的奥秘

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光学显微镜：揭秘微观世界的奥秘

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https://www.sohu.com/a/733219693_121781504

https://zh.wikipedia.org/wiki/%E9%A1%AF%E5%BE%AE%E9%8F%A1

https://www.forwardpathway.com/122037

https://m.antpedia.com/news/2348188.html

https://www.microscope.healthcare.nikon.com/zh_CN/applications/clinical-research

https://cpst.xmu.edu.cn/info/2402/28370.htm

https://www.keyence.com.cn/ss/products/microscope/microscope_glossary/basic/history_of_microscopes.jsp

https://www.leica-microsystems.com.cn/cn/science-lab/a-brief-history-of-light-microscopy-from-the-medieval-reading-stone-to-super-resolution/

https://www.opticsjournal.net/Columns/zt_lop202406/index.html

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https://rs.yiigle.com/CN231536201705/1012311.htm

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1590年，荷兰眼镜师汉斯·詹森（Hans Janssen）发明了第一台类似显微镜的放大仪器，这标志着人类探索微观世界的新纪元。随后，意大利科学家伽利略（Galileo Galilei）在1611年通过显微镜观察到昆虫的复眼，开启了科学观察的新篇章。然而，真正将显微镜应用于科学研究的是荷兰亚麻织品商人安东尼·范·列文虎克（Antonie van Leeuwenhoek），他通过自制的显微镜首次描述了肉眼无法看到的微小生物，为微生物学的发展奠定了基础。

光学显微镜的工作原理

光学显微镜的基本原理是通过透镜组合将样本发出或反射的光束聚焦到眼睛或相机上，从而增强人眼对细小物体的观察能力。其分辨率与光的波长成反比，并与透镜的数值孔径（NA）相关。根据德国物理学家恩斯特·阿贝（Ernst Abbe）在19世纪70年代发现的阿贝定律，可见光的最小聚焦直径为其波长的三分之一，即约200纳米。这一发现确立了光学显微镜的理论分辨率极限。

技术突破与创新

尽管200纳米的分辨率在很长一段时间内被认为是光学显微镜的极限，但科学家们从未停止探索的脚步。2014年诺贝尔化学奖授予了埃里克·贝齐格（Eric Betzig）、威廉·莫尔纳（William Moerner）和斯特凡·赫尔（Stefan Hell），以表彰他们发展了超分辨荧光显微镜（Super-Resolved Fluorescence Microscopy），这一突破性技术使光学显微镜的分辨率达到了纳米级尺度。

近年来，清华大学生命科学学院李栋教授课题组在高时空分辨光学显微成像技术方面取得了重要进展。他们开发了条纹激活非线性结构光显微镜、掠入射结构光超分辨显微镜等创新技术，这些技术不仅提高了显微镜的分辨率，还解决了活体生物样品连续成像时的光损伤问题，为生命科学研究提供了新的工具。

生物医学领域的应用

光学显微镜在生物医学领域的应用范围极其广泛。从观察细胞结构到研究基因表达，从检测细菌病毒到分析组织切片，光学显微镜都是不可或缺的工具。尼康等公司生产的高品质正置显微镜在临床研究中发挥着重要作用，其宽视野和高分辨率的彩色显微镜相机不仅能捕捉清晰的图像，还能提供出色的色彩还原，使得医生和研究人员能够更准确地进行诊断和分析。

在基础研究领域，光学显微镜更是推动科学发现的关键工具。耶鲁大学开发的FLASH-PAINT技术能够同时观察细胞内多种分子，极大地提升了细胞成像能力。这种技术的进步不仅为基础科学研究提供了新的工具，也为临床医学的应用开辟了新的方向。了解细胞内所有参与者的相互作用是战胜疾病的关键，这些新技术将帮助科学家更好地理解细胞内部的复杂过程，并为临床医生提供新的视角，以改善对多种疾病（包括癌症）的治疗方法。