Mikroskop

Mikroskop, çıplak gözle görülemeyecek kadar küçük cisimlerin birkaç mercek yardımıyla büyütülerek görüntüsünün incelenmesini sağlayan bir alet. Öncelikle isminden de anlaşılacağı üzere, mikropların incelenmesi akla geliyorsa da aslında sanayi, metalurji, genetik, jeoloji, arkeoloji ve kriminoloji alanında da büyük hizmetler görmektedir.



Mikroskobu, ilk önce Hollandalı Zacharias Janssen'in, 1590 dolaylarında bir teleskopu tadil etmek suretiyle meydana getirdiği kabul edilmektedir. Ancak bu sıralarda başka Hollandalı, Alman, İngiliz ve İtalyan bilginleri de, mercek sistemi tersine çevrilmiş bir teleskopun, cisimleri büyütmek için kullanılabileceğinin farkına varmışlardır.

Nitekim dünyanın güneş etrafında döndüğünü açıkladığı için engizisyon işkencesine tabi tutulan ve dünyayı güneş etrafında döndürmekten vazgeçmesi şartıyla Papa tarafından serbest bırakılan meşhur İtalyan bilgini Galilei Galileo (1564-1642) iki mercek kullanarak bazı tecrübelerde bulunmuştu. Bugünkü mikroskobun ana prensiplerini ise 17. asırda Hollandalı Antoni van Leeuwenhoek ve İngiliz Robert Hooke bulmuşlardır.

İnsan gözü tabii bir mikroskoptur. Uzaktaki cisimler ufak gözükürler. Cisimler yaklaştıkça teferruatı daha iyi seçilmeye başlanır. Göz, sonsuz bir uyum özelliğine sahip olsaydı mikroskoba ihtiyaç olmazdı.

Genel olarak mikroskop iki büyük kısma ayrılarak incelenir: mekanik kısım ve optik kısım.

Mekanik kısım

Mikroskobun mekanik kısmı ayak, gövde, tabla ve tüpten ibarettir.
Mikroskop ayağı
Genellikle fonttan yapılmış ağır ve iyi denge sağlayacak nal şeklinde olup, mikroskobun bütün ağırlığını taşıyan kısmıdır.
Mikroskop gövdesi
Mikroskobun diğer parçalarının tesbit edildiği oynaklı madeni kısmıdır. Özel bir vida ile görmede istenilen rahatlığı temin edecek şekilde tesbit edilebilir.
Mikroskop tablası
Daire veya kare şeklinde olabilen sabit ve bazan hareket edebilecek şekilde, ortasında aynadan (ışık kaynağından) yansıyan ışığın geçmesine yarayan bir deliği bulunan kısımdır. Tabla, preparatı koymaya yarar. Üzerinde ekseriya, kendisini hareket ettiren vidalar ve preparatı tesbitte kullanılan maşalar bulunur.
Mikroskop tüpü
İçiçe geçmiş iki madeni borudan ibarettir. Dış tüpü, düz bir dişliyle gövdeye tesbit edilmiştir. Bu kısım büyük ve küçük ayar vidalarıyla aşağı ve yukarı hareket edebilir. Bu sayede göze göre nesnenin (objenin) net görülmesi ayarlanmış olur.

Canlı varlıklar olan mikropların, bünyevî ve yaptıkları işler bakımından incelenmesi, bunların çeşitli şekilde sınıflandırılmasına yol açtı. Bâzı mikroplar bitkiler âleminden sayıldı, diğer bir kısım mikropların da hayvanlar âleminden olduğu görüldü; bunlara bir hücreli hayvanlar adı verildi. Fakat mikroskobik ölçüde ele alınınca, hayvanlar âlemini, bitkiler âleminden ayıran özellikler kesinliğini kaybeder. Meselâ, bakteri ve virüs adı verilen mikroplar, ne hayvanlar, ne de bitkiler âlemine bağlanabilir. Bakteriler bitkilerin bâzı özelliklerini taşır, ama tifo basili gibi üzerinde titrek tüycükleri bulunanlar hareketlidir. Virüslerdeyse hareketlilik, bir ölçü olmaktan çıkar, bunların üremesi için canlı ortamlara ihtiyaç vardır. Dolayısıyla virüsleri ayrı bir grup adı altında incelemek gerekir.

Optik kısım

Mikroskobun ikinci ve en önemli kısmı optik kısmıdır. Optik kısmı okülerle objektifleri taşıyan ve dairesel dönebilen rovelver denilen kısımdan ibarettir.

Oküler, farklı büyütmelere sahip, göze gelen tarafta bulunan yakınsak bir mercekten ibarettir. Objektifin meydana getirdiği gerçek görüntüyü büyüterek zahiri bir görüntü verir. Objektif ise cisme yakındır, cismin büyütülmüş ters görüntüsünü verir. Büyütme dereceleri her ikisinde farklı büyüklüklerde olabilir. Mesela, bir ışık mikroskobunda objektif büyütmesi, 100x,40x,10x olabildiği gibi, oküler büyütmesi de 5x, 10x, 20x olabilir. (Büyütmeler x işaretiyle belirtilir.)

Rovelver: Bir, iki, üç veya daha fazla objektif takılmasına yarayan ve mikroskop tüpünün alt ucunda bulunan kısımdır. Rovelvere takılan mercekler de yakınsak merceklerdir. Nesneyi aydınlatma sistemi ayna veya ışık kaynağı, kondansör ve diyaframdan ibarettir. Ayna gelen ışığı alır. Ayna yerine bir ışık kaynağı da olabilir. Kondansör ise bir mercek sistemidir. Aynadan veya ışık kaynağından gelen ışınları preparat üzerlerinde toplayıp, objenin aydınlanmasını sağlar. Diyafram, kondansörün altında bir kol aracılığıyla ortasındaki delik kısmı istendiği kadar daraltıp genişletmek suretiyle nesneye gelen ışık miktarını ayarlar.

Mikroskopta incelenecek olan madde, mikroskobun tipine göre lam ve lamel adı verilen farklı kalınlıklarda iki ince cam kısım arasında veya doğrudan mikroskobik olarak gözlenir. (Lam: 75 mm boyunda 25 mm eninde ince camdan yapılmış bir plaktır. Lamel: 14, 18, 20 veya 22 mm en ve boyunda çok ince (0,2 mm kalınlıkta) bir cam karedir.)

Mikroskopların çoğu, 4x ile 15x arasında değişen büyütme özelliğini haiz üç objektif ihtiva eder. Bunların odak noktaları, üzerlerinden ayarlanabilir özelliktedir. Her bir objektifte iki veya daha fazla mercek bulunur. Oküler, objektife nazaran daha basittir. Yine merceklerden meydana gelmiştir. Büyütme oranı 10x ile 20x arasında değişir. Mikroskobun büyütme oranını, objektifle oküler büyütme oranı tayin eder. Mesela objektifi 100x; oküleri 20x büyütme oranına sahip mikroskobun büyütmesi 2000x olarak tarif edilir.

Objektif ve okülerin, vazifelerini yapabilmesi için yeterli ışığa ihtiyaç vardır. Işığı toplayıp incelenecek cisimden geçirerek objektife ulaştıran optik kondansör kısmı da yine birkaç mercekten meydana gelmiştir. Kondansöre ışık ayna ile veya gelişmiş mikroskoplarda halojen lamba ile gönderilir. Objektife giden ışık miktarı ise, fotoğraf makinalarında olduğu gibi diyaframla sağlanır. İncelenecek cismin ışığı geçirme özelliğine göre diyafram açıklığı değiştirilerek objektife gidecek ışık miktarı ayarlanır.

Görüntünün meydana gelmesi

Ayna veya ışık kaynağından gelen ışınlar, optik kondansörden bir ışık hüzmesi halinde çıkarak incelenecek cisimden geçip objektife varır. Objektif, kuvvetli bir projeksiyon makinasında olduğu gibi, mikroskop tüpünün üst kısmından 11 mm aşağıda birinci görüntüyü meydana getirir. Burada bir prizma vasıtası ile okülerden çıkan görüntü, gözün retinasına ulaşır. Oküler mercekleri, objektiften gelen görüntüyü gözden 25 cm uzakta tekrar büyüterek gösterir. Aslında göz retinasına düşen görüntü bu son görüntünün, görüntüsüdür. Objektifte 150x mertebesinde büyüyen ilk görüntü, okülerle 20x kadar daha büyütülünce; göz, cismi 150x20= 3000x misli büyük görmüş olur.

Mikroskop optiği

Mikroskop optiğinde bilinmesi gerekli iki önemli özellik vardır. Birincisi objektif açıklığıdır. Mikroskobun cisimleri inceleme kabiliyeti, objektif açıklığına bağlıdır. Objektif açıklığı formülü ile tarif edilmiştir. Burada n ortamın kırılma indeksi U ise objektife gelen ışık hüzmesinin açısının yarısıdır. Hava için n = 1, daha güçlü mikroskoplarda kullanılan özel yağlar için ise n = 1,40 ile 1,52'dir. İkinci mühim özellikse mikroskobun gücüdür. Objektifin ışığı kırması ve dolayısıyle tam toparlayamaması sebebiyle, ortada meydana gelen nokta ışık etrafında, dairevi ışık çizgileri hasıl olur. Dışa doğru gittikçe soluklaşan bu ışık halkaları aslında mikroskop gücü için kayıptır. Mikroskobun gücü, merceklerde meydana gelen ışık halkalarına bağlı olarak değişir. Mikroskop gücü nokta ışığın yarıçapı olarak tarif edilir.

Özel Mikroskoplar

Stereoskopik mikroskoplar

Cisimlerin üç boyutlu görüntülerini temin etmek maksadıyla stereoskopik mikroskoplar yapılmıştır. İki mikroskop optik sisteminin bir dürbün şeklinde bir sehpa üstüne montesinden ibarettir. Bu mikroskoplar biyoloji laboratuvarları için elverişlidir.

Metalurji mikroskobu

Maden parçaları ışığı geçirmediği için mikroskoba kuvvetli bir ışık kaynağı ilave edilmiştir. Kaynaktan gelen ışık incelenecek cisme çarptırılarak objektife yansıyan ışıklardan inceleme yapılır.

Elektron mikroskobu

Elektron mikroskopta görüntü elde etmede elektron kullanılarak görüntü birkaç milyon defa büyütülebilmektedir. Bu kadar büyütme özelliği, elektronun dalga boyunun ışık dalga boyundan birkaç bin defa daha küçük olmasındandır. Elektron mikroskop, ilmi araştırmalarda, atom ve virüs gibi çok küçük cisimlerin incelenmesinde kullanılır.

Saha emisyon mikroskobu

Metal veya yarı iletkenlerin yüzey görüntülerinden kristal yapılarını incelemek için, saha emisyon mikroskopları kullanılır. Çok yeni bir teknik olan bu mikroskopları elektron ve optik mikroskoplardan ayıran özellik, cisimden ışık veya foton geçirmek yerine cismin kendisinden elektron veya iyon koparma (emisyon) olayıdır. Emisyon elektrik sahası ile sağlanır. İncelenecek metalden kopan elektronlar televizyon tüpüne benzer bir ekran üzerine düşerek kristal yapıya göre izler bırakır. Kristal yapının ekrana düşen bu görüntüsü ayrıca fotoğraflanabilir. Elektron mikroskop kadar büyütme özelliği vardır. Görüntü çok net ve teferruatlıdır.

Polarıcı mikroskop: Döner bir tabla ile iki nicol prizma veya iki polarıcı çuhayla donatılmış bir optik mikroskoptur. Tablanın altına yerleştirilen polarıcı nicol, cismin üzerine polarılmış ışık gönderir; analizleyici nicol ise, objektifin biraz üzerine yerleştirilmiştir. Bu iki prizma karşılaştığı zaman, belli bir devrani gücü olan maddelerin veya çift kırılımlı maddelerin bulunduğu bölgeler hariç, mikroskobun alanı karanlık olarak gözükür.

Zıt fazlı mikroskop: Bu mikroskop, incelenen nesnelerin, kırılma indislerindeki küçük değişimlerin ortaya çıkarılmasını sağlar. Frits Zernike'nin bulduğu bir optik tertibat, incelenecek cisimden çıkan titreşimlerin çok küçük faz değişimlerini bulmağa yarar; bunun için, kondansör içine halka şeklinde bir diyafram ve objektifin arkasına, faz farkı meydana getiren bir lam yerleştirilir. Cisim içindeki faz değişimleri, görüntüde ışık değişimleri şeklinde belirir ve ancak 30-40 angström kadar olan optik kalınlık farkları bile kolayca bulunabilir. Bu mikroskop, biyologlar tarafından canlı organizmaların incelenmesinde kullanılır.