സൂഷ്മലോകത്തിലേക്കുള്ള മൂന്നാം കണ്ണ് - മൈക്രോസ്കോപ്പ് എന്ന സൂഷ്മദര്‍ശിനി

സൂഷ്മലോകത്തിലേക്കുള്ള മൂന്നാം കണ്ണ് -  മൈക്രോസ്കോപ്പ്

പുല്‍ക്കൊടിത്തുമ്പില്‍ നില്‍ക്കുന്ന വെള്ളത്തുള്ളിയായിരിക്കണം ഒരു പക്ഷേ മനുഷ്യന്‍ കണ്ട ആദ്യ സൂഷ്മദര്‍ശിനി. ഇലയുടെ കുറച്ചുകൂടി വലിയ ചിത്രം ആ ജലത്തുള്ളി കാണിച്ചുകൊടുത്തിട്ടുണ്ടാവണം. ഏറ്റവും ലളിതമായ മൈക്രോസ്കോപ്പാണിത്. ഒരു ചില്ലിന്‍മേല്‍ ഒരു വെള്ളത്തുള്ളി വച്ച് നിങ്ങള്‍ക്കും ഈ ലളിതമായ മൈക്രോസ്കോപ്പ് നിര്‍മ്മിക്കാവുന്നതാണ്. ആരാണ് ആദ്യമൈക്രോസ്കോപ്പ് നിര്‍മ്മിച്ചത് എന്ന് ചോദിച്ചാല്‍ ഉത്തരം പറയാന്‍ ബുദ്ധിമുട്ടാണ്. കാരണം ഒരു ലെന്‍സ് മാത്രം ഉപയോഗിച്ച് ഒരു വസ്തുവിനെ നിരീക്ഷിച്ചാല്‍ ആ സംവിധാനത്തെ ഒരു മൈക്രോസ്കോപ്പ് എന്ന് വിളിക്കാം. രണ്ട് ലെന്‍സുകള്‍ ഉപയോഗിച്ച് വസ്തുക്കളെ കൂടുതല്‍ വലുതാക്കി കാണിക്കുന്ന കോംപൌണ്ട് മൈക്രോസ്കോപ്പ് എന്ന സംവിധാനം നിര്‍മ്മിച്ചത് ആരാണ് എന്നതു പോലും ഇന്ന് തര്‍ക്കവിഷയമാണ്. ഹാന്‍സ് ലിപ്പര്‍ഷെ, സക്കറിയാസ് ജാന്‍സണ്‍ എന്ന് തുടങ്ങി ഗലീലിയോ ഗലീലി വരെ ഈ പട്ടികയിലുണ്ട്.

മൈക്രോസ്കോപ്പിന്റെ നിര്‍മ്മാണത്തില്‍ ഏറ്റവും പ്രധാനം ലെന്‍സുകളാണ്. പ്രകാശത്തെ ആവശ്യാനുസരണം നിയന്ത്രിച്ച് ഒരു വസ്തുവിന്റെ വലിപ്പമേറിയ പ്രതിബിംബം രൂപപ്പെടുത്തിയെടുക്കാന്‍ സഹായിക്കുന്നത് ലെന്‍സുകളാണ്. ലെന്‍സുകള്‍ പ്രധാനമായും രണ്ട് വിധത്തിലുണ്ട്. കോണ്‍കേവും കോണ്‍വെക്സും. ഇതില്‍ കോണ്‍വെക്സ് ലെന്‍സുകളാണ് മൈക്രോസ്കോപ്പില്‍ ഉപയോഗിക്കുന്നത്. മൈക്രോസ്കോപ്പുകളും രണ്ടു തരത്തിലുണ്ട്. സിംപിള്‍ മൈക്രോസ്കോപ്പ് എന്നും കോംപൌണ്ട് മൈക്രോസ്കോപ്പ് എന്നും. സിംപിള്‍ മൈക്രോസ്കോപ്പില്‍ ഒരു ലെന്‍സ് മാത്രമാണ് ഉള്ളത്. അതു കൊണ്ട് തന്നെ ഒരു പരിധിയില്‍ കൂടുതല്‍ വലിപ്പത്തില്‍ വസ്തുക്കളെ കാണാന്‍ സാധിക്കുകയില്ല. ലെന്‍സിന്റെ ഗോളാകൃതി വര്‍ദ്ധിക്കും തോറും വസ്തുക്കളെ വലുതാക്കിക്കാണിക്കാനുള്ള അതിന്റെ ശേഷിയും കൂടും. അതും ഒരു പരിധിക്കപ്പുറത്തേക്ക് വര്‍ദ്ധിപ്പാനും കഴിയുകയില്ല. കൂടാതെ ലെന്‍സിന്റെ ആകൃതിമൂലം പ്രതിബിംബത്തിന്റെ ആകൃതിയും വ്യത്യാസപ്പെടാം. 

രണ്ട് ലെന്‍സുകള്‍ ഉപയോഗിക്കുന്ന കോംപൌണ്ട് മൈക്രോസ്കോപ്പുകള്‍ക്കാണ് ഇന്ന് പ്രചാരം കൂടുതല്‍. നിരീക്ഷിക്കേണ്ട വസ്തുവിനെ ആദ്യലെന്‍സുപയോഗിച്ച് അല്പം വലുതാക്കുന്നു. ഇപ്പോള്‍ കിട്ടുന്ന വലിയ പ്രതിബിംബത്തെ അടുത്ത ലെന്‍സുപയോഗിച്ച് വീണ്ടും വലുതാക്കുന്നു. ഇങ്ങിനെ വലുതാക്കിയ പ്രതിബിംബമാണ് നാം കാണുന്നത്.  

    
കോംപൌണ്ട് മൈക്രോസ്കോപ്പിന്റെ ഘടന

ഒരു ടെലിസ്കോപ്പിലെ പോലെ തന്നെ ഒരു കുഴലിന്റെ രണ്ടു വശങ്ങളിലായി ഉറപ്പിച്ചിരിക്കുന്ന രണ്ട് ലെന്‍സുകളാണ് ഇതിന്റെ പ്രധാന ഭാഗങ്ങള്‍. നിരീക്ഷിക്കേണ്ട വസ്തുവിന്റെ അടുത്തിരിക്കുന്നത് ഒബ്ജക്റ്റീവും കണ്ണുപയോഗിച്ച് നോക്കുന്ന ലെന്‍സ് ഐപീസും. വളരെ വ്യാസം കുറഞ്ഞ ഒരു ലെന്‍സാണ് ഒബ്ജക്റ്റീവിന്റേത്. ടെലിസ്കോപ്പില്‍ നിന്നും വ്യത്യസ്ഥമായ വളരെ ചെറിയ ഒരു വസ്തുവില്‍ നിന്നുള്ള പ്രകാശത്തെയാണ് ഈ ഒബ്ജക്റ്റീവിന് സ്വീകരിക്കേണ്ടത്. അതു കൊണ്ടു തന്നെ വലിയ ഒബ്ജക്റ്റീവിന്റെ ആവശ്യവുമില്ല. വസ്തു വയ്ക്കുന്നത് ഒരു തട്ടിന്‍മേലാണ്. ഗ്ലാസ് കൊണ്ട് ഉണ്ടാക്കിയ ഒരു തട്ടാണിത്. വസ്തുവിരിക്കുന്ന തട്ടും ഒബ്ജക്റ്റീവ് ലെന്‍സും തമ്മിലുള്ള അകലം വ്യത്യാസപ്പെടുത്താനായിട്ടുള്ള സംവിധാനവും ഉണ്ട്. ഈ സംവിധാനം ഉപയോഗിച്ചാണ് ഫോക്കസിംഗ് നിര്‍വ്വഹിക്കുന്നത്. നിരീക്ഷിക്കേണ്ട വസ്തു നല്ലവണ്ണം പ്രകാശിതമായിരിക്കണം. പുറമേ നിന്നുള്ള പ്രകാശം വസ്തുവില്‍ പതിപ്പിച്ചാണ് ഇത് സാധിച്ചെടുക്കുന്നത്. ഇതിനായി ആവശ്യാനുസരണം തിരിക്കാന്‍ പറ്റുന്ന ഒരു കണ്ണാടി ചില്ലുകൊണ്ടുള്ള തട്ടിനടിയില്‍ ഉണ്ടായിരിക്കും. ചില മൈക്രോസ്കോപ്പുകളില്‍ കണ്ണാടിക്ക് പകരം ബള്‍ബ് തന്നെ ഉണ്ടാകും. ഇതില്‍ നിന്നുള്ള പ്രകാശം മറ്റൊരു ലെന്‍സിലൂടെ കടത്തിവിട്ടാണ് വസ്തുവിനെ പ്രകാശിതമാക്കുന്നത്. ഫോക്കല്‍ദൂരം വളരെയധികം കുറവുള്ള ലെന്‍സുകളാണ് മൈക്രോസ്കോപ്പില്‍ ഉപയോഗിക്കുന്നത്. ഇതില്‍ത്തന്നെ ഒബ്ജക്റ്റീവിന്റെ ഫോക്കല്‍ദൂരം ഐപീസിന്റേതിനേക്കാളും കുറവായിരിക്കും.
 

പ്രവര്‍ത്തനം

(മൈക്രോസ്കോപ്പിലെ പ്രതിബിംബരൂപീകരണം)

വസ്തുവയ്ക്കുന്നത് ഒബ്ജക്റ്റീവ് ലെന്‍സിന്റെ ഫോക്കസ്സില്‍ നിന്നും അല്പം അകലെ മാത്രം ആയിട്ടാണ്. ഒബ്ജക്റ്റീവ് ലെന്‍സ് വസ്തുവിന്റെ ഒരു പ്രതിബിംബം സൃഷ്ടിക്കുന്നു. കുഴലിനുള്ളിലായിട്ടായിരിക്കും ഈ പ്രതിബിംബം രൂപീകരിക്കപ്പെടുന്നത്. വസ്തുവിന്റെ തലകീഴായ യഥാര്‍ത്ഥ പ്രതിബിംബമായിരിക്കും ഇത്. പ്രതിബിംബം രൂപീകരിക്കപ്പെടുന്ന സ്ഥലത്ത് ഒരു കടലാസ് പിടിച്ചാല്‍ വസ്തുവിന്റെ അല്പം വലുതായ പ്രതിബിംബം ലഭിക്കുന്നതാണ്. ഈ പ്രതിബിംബത്തെ രണ്ടാമത്തെ ലെന്‍സ് വീണ്ടും വലുതാക്കിയാണ് നമുക്ക് കാണിച്ചു തരുന്നത്. ഐപീസിനെ സംബന്ധിച്ചിടത്തോളം വസ്തു എന്നത് ഒബ്ജക്റ്റീവ് ഉണ്ടാക്കുന്ന പ്രതിബിംബമാണ് എന്ന് സാരം. ഐപീസിന്റെ ഫോക്കസ്സിനുള്ളിലാണ് ഒബ്ജക്റ്റീവ് മൂലമുണ്ടാകുന്ന പ്രതിബിംബം രൂപപ്പെടേണ്ടത്. ഒബ്ജക്റ്റീവും വസ്തുവും തമ്മിലുള്ള ദൂരം വ്യതിയാനപ്പെടുത്തിയോ ഒബ്ജക്റ്റീവും ഐപീസും തമ്മിലുള്ള അകലം വ്യത്യാസം വരുത്തിയോ ഇത് സാധ്യമാക്കാവുന്നതാണ്.

ഇന്ന് വിദ്യാഭ്യാസ ആവശ്യങ്ങള്‍ക്കായും ക്ലിനിക്കല്‍ ആവശ്യങ്ങള്‍ക്കായും ഉപയോഗിക്കുന്ന മൈക്രോസ്കോപ്പുകളില്‍ പലതിലും  ഐപീസും ഒബ്ജക്റ്റീവും ആവശ്യാനുസരണം മാറ്റിയിടാനുള്ള സംവിധാനമുണ്ട്. 4x, 5x, 10x, 20x, 40x, 60x, 100x എന്നിങ്ങനെ പല തരത്തിലുള്ള മാഗ്നിഫിക്കേഷന്‍ സാധ്യമാകുന്ന ഒബ്ജക്റ്റീവുകളും ഐപീസുകളും  ഉപയോഗിക്കുന്നുണ്ട്. 4x എന്നാല്‍ വസ്തുവിനെ 4 മടങ്ങ് വലുതാക്കി കാണിക്കാന്‍ ശേഷിയുള്ളത് എന്നാണ്. ഒബ്ജക്റ്റീവ് 4x ഉം ഐപീസ് 5x ഉം ആണ് ഉപയോഗിക്കുന്നതെങ്കില്‍ വസ്തുവിനെ 20 മടങ്ങ് വലുപ്പത്തില്‍ കാണാന്‍ കഴിയും. 100x ഒബ്ജക്റ്റീവും 20x ഐപീസും ഉപയോഗിച്ചാല്‍ 2000 മടങ്ങ് വരെ വലിപ്പത്തില്‍ കാണാന്‍ കഴിയും. എന്നിരുന്നാലും ആവര്‍ധനം ( Magnification ) കൂടും തോറും പല തരത്തിലുള്ള പ്രായോഗിക വിഷമതകളും ഉടലെടുക്കും. ഇതെല്ലാം പരിഹരിച്ചുള്ള ആധുനിക പ്രകാശിക മൈക്രോസ്കോപ്പുകള്‍ ഇന്ന് ലഭ്യമാണ്.

സൂഷ്മലോകത്തെക്കുറിച്ചുള്ള അറിവുകള്‍ നമുക്ക് തരുന്നതില്‍ നമ്മെ ഇത്രയധികം സഹായിച്ച മറ്റൊരു ഉപകരണമില്ല. മൈക്രോസ്കോപ്പ് ഉപയോഗിച്ചുള്ള ഓരോ നോട്ടവും പുതിയ പുതിയ അറിവുകളാണ് നമുക്ക് ലഭ്യമാക്കിയത്. പ്രകാശം ഉപയോഗിച്ച് പ്രവര്‍ത്തിക്കുന്ന മൈക്രോസ്കോപ്പുകളുടെ പരിമിതികള്‍ മറികടക്കാനാണ് ഇലക്ട്രോണ്‍ മൈക്രോസ്കോപ്പുകള്‍ രംഗത്ത് വന്നത്. പ്രകാശത്തിന് പകരം ഇലക്ട്രോണുകളുമായി ബന്ധപ്പെട്ട് കിടക്കുന്ന തരംഗങ്ങളാണ് (Matterwaves) ഇവിടെ പ്രയോജനപ്പെടുത്തുന്നത് എന്ന് മാത്രം.