顕微鏡は、小さな世界を大きくして見せてくれます。鏡下には、今まで見たことのない、不思議な世界が広がっています。倍率が上がれば上がるほど、見慣れない景色が見えてきます。そこに魅力を感じます。
小さいものを見る技術として、顕微鏡があります。だれもが一度は覗いたことがあるはずです。レンズを使ってものを拡大していくのですが、レンズの倍率を上げていけば、いったいどこまで拡大できるのでしょうか。まずは、そこから考えていきましょう。
「ものを見る」ということは、ものに光が当たって反射し、その反射光が人の目に入ることで見えます。小さいものを見るために、小さい部分に当たった光だけを、レンズを用いて集めることで拡大していきます。これが顕微鏡の原理です。
原理は簡単です。ですから、レンズの倍率を大きくしていけば、小さい部分を大きくしていくことができます。この原理を用いて、永遠に拡大を続けていくと、どこまでも拡大していけるはずです。しかし現実は限界があるはずです。
皆さんが学校で使っていたものは、光で見る部分を拡大していく顕微鏡です。このような顕微鏡を、「光学顕微鏡」といいます。
光学顕微鏡での拡大を考えていく時、拡大の能力を倍率ではなく、分解能として示していきます。倍率は相対的なもので、その絶対的な拡大率を示しているものではありません。例えば、1mmのものを顕微鏡で視野一杯にして見たとしましょう。その視野の画像をディスプレイで示したとしましょう。横幅10cmの画面と、20cm、30cmとすると、もともと1mmのサイズのものが、画面サイズによって、拡大率100倍、200倍、300倍が変わってきます。ですから倍率ではなく、絶対的な値を示すために分解能という表記を用います。分解能とは、近接している２点で、その違いがどの距離まで識別できるかを示すものです。識別できる距離を、分解能と呼んでいます。
光学顕微鏡の分解能は、可視光を用いますので、その波長に依存します。可視光の波長は、紫から赤までで380～750nmとなっています。色を識別するには700nmが限界となるでしょう。形態だけなら、最小のものでは、300から400nmものまで見分けられるでしょう。
光学顕微鏡で小さいものをみるとき、分解能を技術的にどこまであげられるか、あるいは鮮明に見分けられるかが競われることになります。でも理論的には、100nm以下のウイルスや分子などは見ることはできません。光学顕微鏡の限界は、技術的限界ではなく、原理的な限界となります。
その限界を越える画期的な技術が、今年の4月に日本の研究者たち報告されました。詳しく次回以降にしましょう。
・薄片・
学生時代、顕微鏡の実習時間に
長期にわたって岩石の薄片を顕微鏡で
長時間観察を行っていました。
小さな数cmに満たない小さな面積ですが、
毎日何時間も、スケッチしながら眺めていると、
その世界に入り込んでしまいます。
薄片の世界は、やがて住み慣れた町のように、
景色を覚えてしまいます。
ある特徴のある鉱物の隣には、あの鉱物があるなあ、
と通い馴れた町並みのように覚えてしまいます。
鉱物の種類や、そこから読み取れることが
見えてくると、顕微鏡の世界が、面白くなってきます。
でも、一気に目を悪くなってしまいましたが。
・夏の終わりに・
今日で8月も終わりです。
いつもなら31日が夏休みが終わりですが、
最近の学校では、夏休みを短くする地域もあると聞きます。
北海道では、以前から、短い夏休みとして
スケジュールが採られています。
そのかわり、冬休みが長くなっています。
寒い北海道では理にかなっているように見えます。
でも、実際の冬は、1月下旬から2月に一番寒くなりますので、
少々実体とはズレています。
