المِجهَر (الجمع: مَجَاهِر) أوالميكروسكوب (بالإنجليزية: Microscope)‏ هوجهاز لتكبير الأجسام الصغيرة التي لا يمكن رؤيتها بالعين المجردة أولإظهار التفاصيل الدقيقة للأشياء من أجل اكتشاف تكوينها ودراستها، والفهم المهتم باستكشاف الأجسام الصغيرة أوالتفاصيل الدقيقة للأشياء بواسطة المجهر الأجهزة يسمي «فهم المجهريات»، وحدثة «مجهرية» أو«مجهري» تستخدم لوصف الشيء الذي لا يمكن رؤيته إلا بمساعدة المجهر، والمجهر أحد الأجهزة الأوسع استخداماً في فهم الأحياء، ويستخدمه فهماء الأحياء لدراسة الكائنات الحية والخلايا وأجزائها الصغيرة التي لا يمكن رؤيتها بالعين المجردة.

وهناك أنواع كثيرة من المجاهِر، وأكثرها شيوعاً وأقدمها اكتشافاً هي المجاهِرُ البصرية أوالضوئية التي تعتمد علي استخدام خصائص الضوء في تكبير الأجسام أوإظهار تفاصيلها الدقيقة ومكوناتها، ومن المجاهر الضوئية ما سهل وما هومركب.

أما المجهر البسيط فهوتعبير عن أي جهاز فيه فترة واحدة فقط من مراحل تكبير الصورة - وهذا يعني، منظومة واحدة فقط من العدسات، والتي قد تتكون من عدسة واحدة فقط أومجموعة عدسات مرتبطة بعضها في نظام عمل وظيفي. ولهذا فإن أدوات بصرية كثيرة مثل العدسة المكبرة ونظارات القراءة وعدسة الجواهرجي تعتبر مجاهر بسيطة وبفضلها نحصل على صورة مكبرة للجسم.

وأما المجهر المركب فيتكون على الأقل من منظومتين مختلفتين ومنفصلتين من العدسات. المنظومة الأولي هي تعبير عن عدستين أومجموعة من العدسات يتم توجيهها نحوالجسم المراد تكبيره وتقوم بتكوين صورة حقيقية مكبرة للجسم أعلي بؤرة المنظومة الثانية من العدسات. وتقوم المنظومة الثانية وهي تتكون في الغالب من عدستين علويتين بزيادة تكبير صورة الجسم الحقيقية التي كونتها المنظومة الأولى. في هذا النوع من المجاهِر أوالمجاهر يتم هجريب أنظمة العدسات بحيث نحصل على صورة مكبرة جداً. لرؤية الصورة المكبرة يمكن للمشاهد تغيير المسافة بين منظومتي العدسات للحصول على أوضح صورة.

حتى وقت قريب، كانت المجاهر أوالمجاهر الضوئية هي الأجهزة المجهرية الوحيدة المستخدمة في تكبير واختبار العينات. ولكن مع تطور العلوم والتقنيات الحديثة ظهرت أنواع أخرى حديثة من المجاهر أوالمجاهر غير ضوئية، وتعتمد علي أنواع أخرى من الإشعاعات مثل أشعة إكس، أوحزمات من الأيونات أوالإلكترونات. هذه الأجهزة الحديثة لها قدرات علي التكبير والتحليل أعلي بكثير من المجاهر الضوئية حتي حتى بعض الأنواع تستطيع رؤية وتصوير الجزيئات والذرات كوحدات منفردة. وتكمن سر تلك الأنواع الجديدة مثل استخدام أشعة إكس أواستخدام الإلكترونات في حتى طول موجاتها أقصر كثيرا من طول موجة الضوء المرئي مما يحعلها «ترى» الأمور الشديدة الصغر. إنّ تطوير أدوات وتقنيات جديدة يمكّن الفهماء من كشف أعمق أسرار الحياة. ولكن لا تزال المجاهر الضوئية تستخدم علي نطاق واسع في البحث والتعليم لفاعليتها وسهولة إستخدامها ورخص ثمنها مقارنة بالأنواع الأخرى

نبذة تاريخية عن فهم المجهريات

ربما ترجع بداية فهم المجهريات إلي عصور ما قبل التاريخ، عندما التقط إنسان بدائي ما بترة مستديرة من البلور الصخري أوالزجاج البركاني ولاحظ أنها تكبر الأمور. لقد حاول الإنسان منذ آلاف السنين حتى يطور قدرته علي الرؤية بواسطة أدوات لتكبير الأمور التي يراها. فقام النحاتون القدماء في حضارات الشرق الأوسط القديمة بملء كرات زجاجية بالماء لتكبير المنحوتات. كما كانت تستخدم كرات من البلورات الصخرية لنفس الغرض. ولقد كانت عدسات القراءة البسيطة شائعة في عصر الإمبراطورية الرومانية. وفي العصور التي تلت تلك الفترة كان التطور في هذا المجال بطيئاً، ومع ذلك أصبحت صناعة صقل العدسات من الفنون المتقدمة في نهاية القرن السادس عشر.

وفي نهاية القرن السادس عشر من الميلاد، تحديداً في سنة 1590، حدثت أول طفرة فهمية في هذا المجال عندما استطاع صناع العدسات الألمان حتى يركبوا عدة عدسات في أنبوب بنظام معين لصنع أول مجهر مركب يعهده البشر.ترجع كثير من المصادر هذا الفضل لإثنين من صانعي العدسات: هانس لبيرشي وزكريا جانسين . وكان أول من صاغ اسم « ميكروسكوب» أو«مرناة الصغائر» على المجهر هوالطبيب الألماني جيوفاني فابر في 1625 لوصف المجهر المركب الخاص بالعالم الإيطالي جاليليوالذي كان قد أطلق عليه اسم «العين الصغيرة».

ويعتبر تقرير «عين الذبابة» في سنة 1644، هوأول تقرير مشروح مبني علي ملاحظات بالمجهر عن الهجريب الداخلي للأنسجة الحية .وبحلول عقود 1660 و1670 أصبح المجهر يستخدم في إيطاليا وهولندا وإنجلترا بكثافة في البحث الفهمي والدراسة. وفي العام 1665، قام العالم الأنجليزيّ روبرت هوك مكتشف «الخلية» في فهم الأحياء، بنشر كتاب عن مشاهداته ونتائج تجاربه بالمناظير المجهرية والفلكية، وكان له تأثيرا كبيرا في التعريف بالمجهر. كان اسم الكتاب «الميكروجرافيا»، وكان يحتوي على رسومات إيضاحية مثيرة للإعجاب، منها رسم توضيحي لمجهر بدائي كان يستخدمة هوك يشبه المجهر المستعمل في المعامل اليوم. ثم اتىت أكبر مساهمة في هذا المجال بعد ذلك من أنطوني فان ليفينهوك الذي اكتشف كريات الدم الحمراء والحيوانات المنوية وساعد في تعميم المجهريات كأسلوب في البحث والدراسة. ففيتسعة أكتوبر سنة 1676، أعرب فان ليفينهوك عن اكتشاف الكائنات الدقيقة .

ويتطور فهم المجهريات في هذا الزمان بخطوات سريعة أكتر من أي وقت مضي، ففي سنة 1893 قام أوجوست كوهلر بوضع تقنية رئيسية لإضاءة العينات، تسمي «إضاءة كوهلر»، والتي تعتبر من أساسيات المجهر الضوئي الحالي. ذلك لأن هذه الكيفية تنشر في العينة إضاءة متساوية للغاية وتتغلب على الكثير من محددات التقنيات القديمة في إضاءة العينات. وفي سنة 1953 منحت جائزة نوبل في الفيزياء لفريتز زرنيك لتطويره تقنية جديدة لإضاءة العينات، وهي تقنية لتحسين تباين العينات الشفافة بتغيير طور موجات الضوء في ما يسمي ب«مجهر تباين الطور» (بالإنجليزية: Phase Microscope). كما قام جورج نومارسكي في سنة 1955 بتطوير تقنية أخرى لإضاءة العينات الشفافة اعتماداً علي تداخل موجات الضوء في ما يعهد ب «مجهر التداخل التبايني» (بالإنجليزية: Differential Interference Microscope).

التقنيات الحديثة وتوسيع دائرة الإبصار

ولقد ساهمت هذة الاكتشافات والتقنيات الحديثة المعتمدة على الموجات الكهرومغناطيسية (موجات الضوء) في توسيع دائرة الإبصار فأبصرنا ما لم نكن نبصره، فكم من الكائنات الدقيقة كانت مغيبة عنا حتى وقت قريب حينما تم اكتشاف المجهر الضوئي في القرن السابع عشر من الميلاد وأبصر الإنسان ما لم يكن يبصره من خلايا البكتريا والطحالب والفطريات وأصبح يرى كيف من الممكن أن تتغذى وتتكاثر وكيف تغزوالميكروبات أجسامنا وكيف تتصدى لها كريات الدم البيضاء والتي تمثل عنصرا رئيسيا في جهاز المناعة ورأى الإنسان في الأعضاء من أنسجة وكيف تتكون الأنسجة من خلايا واتى المجهر الإلكتروني فإذا به يأخذ البصر إلى أفاق جديدة تماماً ويرى الفهماء مكونات الخلية والحمض النووي (دنا) والجينات الوراثية والذي منح عمقاً في فهم فهم الوراثة وتطبيقاته في فهم الهندسة الوراثية.

ومن العجب حتى المجهر الإلكتروني يستخدم أدق ما لا نبصر وهوالإلكترون ليرينا أدق مالا نبصر من مكونات الخلايا ووظائفها. ولا ننسى في هذا المقام التطور الضخم في التلسكوبات الفضائية والتي مكنت الإنسان من حتى يبصر الأجرام السماوية البعيدة ويرى تفاصيل النجوم والكواكب. بل ووطئت قدم الإنسان سطح القمر فرآه رأي العين وتفحص أرضه وأمسك بتربته وسيرت المركبات الفضائية تستكشف غرائب الكون وعجائبه وتنقل لنا صوراً تراها أعيننا لم تبصرها أعين السابقين.

أما عن المناظير الضوئية الطبية (المنظار الداخلي) فقد تمكن الإنسان من حتى يطوع الضوء ليسير في مسارات متعرجة باستخدام الألياف الضوئية بداخل هذه المناظير. وأمكن له بذلك رؤية أدق تفاصيل أجهزة الجسم المتعددة وأحدث ثورة في التشخيص المبكر للأمراض والأورام وإجراء أدق الجراحات اللازمة بدون مضاعفات، وأمكن إدخال مناظير

دقيقة داخل الرحم لتصوير مراحل التطور للجنين منذ نشأته وساعد على فهم أشياء وحقائق في فهم الأجنة ما كنا نراها من قبل.

ومما لم نكن نبصر أيضاً أموراً كانت تحدث في أزمنة شديدة الصغر كاتحاد جزيئات المواد فبالرغم من أمكانية رؤية الجزيئات الصغيرة مثل جزيئات المواد باستخدام المجهر فإن تفاعل الجزيئات لتكوين جزيئات جديدة كان مما لا نبصر لفرط سرعته ويأتي الوقت الذي يبصر الإنسان هذا الحدث الفريد أيضاً وذلك باستخدام ما يشبه (الكاميرا) تعمل بأشعة الليزر في زمان متناه في الصغر يبلغ 10-15 من الثانية وهوما يسمى (الفمتو) ثانية وهوالاكتشاف الفهمي للعالم أحمد زويل الحائز على جائزة نوبل في الكيمياء سنة 1999م، وهوفتح حديث نبصر به ما لم نبصر من قبل من ملايين التفاعلات التي تحدث بين جزيئات المواد المتنوعة.

نبذة عن المجاهر الضوئية

لرؤية الكائنات الحية الصغيرة والخلايا يستعمل فهماء الأحياء عادة مجهراً ضوئياً مركباً (بالإنجليزية: Compound light microscope)‏ كما يظهر في الصورة أسفله. ولكي ترى بواسطة المجهر الضوئي المركب، توضع العينة على شريحة زجاجية، لكن يجب حتى تكون العيّنة رقيقة بما يكفي لتصبح شفافة، أوحتى تكون صغيرة جداً. توضع الشريحة التي تحمل العينة فوق فتحة في منضدة المجهر (6). ومن مصدر ضوء، كمرآة أومصباح مثبت في القاعدة، يوجَّه الضوء إلى الأعلى (7) و(8). يمر الضوء عبر العينة وعبر العدسة الشيئية (3) (بالإنجليزية: Objective lens)‏ الموضوعة مباشرة فوق العيّنة، فتكبر العدسة الشيئية تلك العينة. بعد ذلك تسقط الصورة المكبرة عبر القصبة (بالإنجليزية: Body tube)‏ على العدسة العينية (1) (بالإنجليزية: Ocular lens)‏ المثبتة في بترة العين (بالإنجليزية: Eyepiece)‏ حيث تكبر أكثر، وتراها عين المشاهد. تحتوي معظم المجاهر الضوئية على مجموعة عدسات شيئية ذات درجات تكبير مختلفة. يمكن اختيار عدسة وهجريزها في حقل الرؤية عبر إدارة البترة الأنفية Nosepiece. تقوم العدسة الشيئية الكبرى في مجهر ضوئي مركب ونموذجي بتكبير صورة لتبلغ 40 ضعفاً للحجم الأصلي للعينة. يسمى عامل التكبير هذا قدرة التكبير للعدسة الشيئية، والتي يرمز إليها في هذه الحالة بـ 40× (× تعني عدد مرات التكبير) ومن ناحية أخرى تكبر العدسة العينية العينةعشرة مرات (10×). ولاحتساب قدرة تكبير المجهر، يجب ضرب قدرة تكبير العدسة الشيئية الكبرى (40× في هذه الحالة) في قدرة تكبير العدسة العينية (10×).قد يكون الحاصل قدرة تكبير إجمالية تساوي 400×.

أجزاء المجهر المركب

• عدسة عينية (1)وهي مثبتة في الطرف العلوي للأسطوانة المعدنية الموجودة في أعلى جزء من المجهر ومن خلال هذه العدسة تنظر العين إلى الداخل لرؤية العينة المراد فحصها.
• عدسة شيئية (3) وهي مثبتة على قرص متحرك بالطرف السفلي للأسطوانة المعدنية وتكون قريبة من الشيء المراد تكبيره. المجهر في الصورة مزود بثلاثة عدسات شيئية، يمكن اختيار إحداها؛ العدسة الشيئية تكون قريبة من العيّنة ولذلك سميت بالعدسات الشيئية ؛ ويتراوح عدد هذه العدسات الشيئية بين 2 - أربعة عدسات وتتدرج في قوة تكبيرها.
• ضابطان (4) أحدهما للضبط التقريبي والآخر للضبط الدقيق يمكن تدويرهما لحمل أوخفض العدسات عن العينة المدروسة لتوضيحها بعد اختيار قوة التكبير المطلوبة بأي من العدسات الأربع.
• منضدة (منصة) (6) مسطح مستوويمكن حمله أوخفضه أوقد يكون ثابتا وفي وسطه توجد فتحة وماسكان معدنيان لتثبيت الشريحة الزجاجية التي توضع عليها العيُنة المطلوب تكبيرها.
• مرآة (7) وتوجد في أسفل المنضدة ووظيفتها توجيه الضوء لينفذ من فتحة المنضدة ويسلط على العينة المثبتة على الشريحة. وهناك بعض المجاهر تكون مزودة بمصباح كهربائي بدلا من مرآة.
• المكثف (8) وظيفتة تكثيف وجعل الضوء حزمة واحدة وتسليطة على العينة التي تكون رقيقة، حتى تتخللها الأشعة وتسقط على العدسة الشيئية.

نبذة عن المجاهر الإلكترونية

تحدد خصائص الفيزيائية قوة التمييز لدى المجاهر الضوئية. فإذا تجاوزت قدرة التكبير 2000× تصبح صورة العينة غير واضحة أوضبابية. لفحص عينات أصغر من الخلايا، كصبغيات الخلايا أوالفيروسات، قد يختار الفهماء واحداً من بضعة أنواع من المجاهر الإلكترونية. في المجهر الإلكتروني تقوم حزمة من الإلكترونات بالتصوير بدلا من شعاع الضوء، وإعطاء صورة مكبرة للعينة. ذلك لأن الإلكترونات لها خاصية الموجات، وطول موجتها أصغر كثير من طول موجة الضوء المرئي. ولهذا فإن المجاهر الإلكترونية أقوى بكثير من المجاهر الضوئية، لأنها تستخدم الخاصية الموجية للإلكترونات، ويمكنها بذلك عن طريق التحكم في طول موجتها الحصول على صور أدق لمكونات الأمور المجهرية. ( يجب حتى تكون طول موجة الشعاع المستخدم أصغر من مقاييس الشيء المراد فحصه بالمجهر وإلا لا ينجح الفحص، ولهذا يستعين الفهماء بالمجهر الإلكتروني حيث حتى طول أشعته أقصر من طول أشعة الضوء المرئي؛ ويستغلوه في المجالات التي لا يقوى عليها المجهر الضوئي.)

يلزم للحصول على صورة مكبرة واضحة حتى تكون طول موجة الأشعة المسلطة على الشيء أصغر من قياساته، لهذا يحدد طول موجة الضوء (طول موجة الضوء المرئي بين 380 نانومتر و750 نانومتر ) أما طول موجة شعاع الإلكترونات فيمكن التحكم فيه وتصغيرها إلى ثلاثة نانومتر مثلا. بذلك نحصل بواسطه على صور أدق وتكبيره يصل مليون مرة. ويمكن لبعض المجاهر الإلكترونية حتى تظهر حتى محيط ذرّات منفصلة في إحدى العينات.

يقوم المجهر الإلكتروني النافذ (م.أ.ن) بإرسال حزمة من الإلكترونات عبر شريحة العينة رقيقة جداً، في الوقت الذي تقوم فيه عدسات مغناطيسية بتجميع الأشعة الإلكترونية النافذة خلال العينة وتكبير الصورة وضبطها برؤيتها على شاشة فيديوأولوح فوتوغرافي ؛ تنتج من هذه العملية صورة كتلك التي تراها في الصورة أ. يكبر المجهر الإلكتروني النافذ الأمور حتى 200.000 مرة، لكن من سلبياته أنه لا يمكن استخدامه لمشاهدة العينات وهي حية.

أما المجهر الإلكتروني الماسح (م.أ.م) فيزودنا بصور مجسمة مدهشة كالتي تراها في الصورة ب. لا ضرورة لتقطيع العينة إلى شرائح من أجل رؤيتها من الداخل، إنما يكفي رشها بطلاء معدني رقيق. ترسل حزمة من الإلكترونات فوق سطح العينة، مما يدفع بالطلاء المعدني إلى إطلاق وابل من الإلكترونات نحوشاشة فلورية أولوحة تصوير فوتوغرافي، فتعطي صورة لسطح الشيء. تستطيع المجاهر الإلكترونية الماسحة تكبير الأمور حتى مليون مرة، إنما لا يمكن استخدامها لمشاهدة العينات وهي حية، كما هي الحال بالنسبة للمجهر الإلكتروني النافذ ن وذلك بسبب طاقة الإلكترونات العالية (حدثا زادت طاقة الإلكترونات حدثا قصرت طول موجة أشعتها).

مراجع

اقرأ أيضا

• مجهر إلكتروني
• مجهر إلكتروني ماسح
• مجهر ليزر ماسح
• مجهر بؤري
• مسدد
• المقياس المجهرى
• مجهر مسح نفقي
• عدسة شيئية