جهاز

مجهر

أداة تُستخدم لرؤية الأجسام الصغيرة جدًا التي لا تُرى بالعين المجردة، وتتطلب استقرارًا.
6 مقالات ذات صلة

الوصف

المجهر هو أداة تُكبّر الأجسام الصغيرة جدًا التي لا تُرى بالعين المجردة، مثل الخلايا أو البكتيريا أو الذرات المفردة. التحدي الأساسي في علم المجاهر هو الاستقرار: فأي اهتزاز أو انحراف يشوّه الصورة، لذلك تُبنى المجاهر عالية الدقة على طاولات ثقيلة ومعزولة وتستخدم أنظمة تغذية راجعة لتصحيح التمدد الحراري أو الضوضاء الميكانيكية. تتجاوز المجاهر الحديثة حدود العدسات المكبرة البسيطة بكثير، إذ تستخدم الإلكترونات أو الأشعة السينية أو حتى التأثيرات الكمومية لفحص المادة على مقاييس تتراوح من الميكرومترات إلى البيكومترات.

التاريخ

بُنيت أول المجاهر المركبة في أواخر القرن السادس عشر على يد صانعي النظارات الهولنديين، ثم استخدم أنطوني فان ليفينهوك لاحقًا تصاميم بسيطة أحادية العدسة لمراقبة البكتيريا والخلايا المنوية في سبعينيات القرن السابع عشر. اخترع إرنست روسكا وماكس نول المجهر الإلكتروني في عام 1931، وتلاه المجهر النفقي الماسح في عام 1981، الذي طوره جيرد بينيج وهاينريش روهرر في آي بي إم زيورخ.

كيف يعمل

تعمل معظم المجاهر بتركيز نوع من الإشعاع—سواء كان ضوءًا مرئيًا أو إلكترونات أو أشعة سينية—على العينة ثم تكبير الإشارة الناتجة باستخدام عدسات أو كاشفات. الدقة محدودة بطول موجة الإشعاع المستخدم: فالضوء المرئي يمكنه تمييز تفاصيل تفصل بينها حوالي 200 نانومتر، بينما تستطيع المجاهر الإلكترونية، التي تستخدم أطوال موجية أقصر بكثير، تمييز الذرات المفردة. أما بالنسبة للمجاهر الماسحة ذات المسبار، فإن طرفًا حادًا يمسح السطح فيزيائيًا، قياسًا للقوى أو التيارات الكهربائية نقطة بنقطة لبناء صورة دون أي عدسات على الإطلاق.

في التطبيق

المجاهر ضرورية في علم الأحياء والطب وعلوم المواد وتقنية النانو—بدءًا من تشخيص الأمراض في عينات الأنسجة إلى فحص رقائق أشباه الموصلات وتطوير مواد جديدة على المستوى الذري.

حقيقة طريفة

المجهر النفقي الماسح حساس للغاية لدرجة أنه يستطيع تصوير الذرات المفردة، وعادةً ما يُشحذ طرفه حتى يصل إلى ذرة واحدة في نهايته.

مقالات ذات صلة · 6

مجهر يدور داخل مغناطيس
إبرة صغيرة تنزلق فوق السطح، مثل إصبع يمر على صفحة مكتوبة بطريقة برايل. هكذا يعمل المجهر المسحي النفقي: فهو يتحسس التضاريس المصنوعة من الذرات ويحول التعرجات إلى صورة. ولكن عندما نحتاج إلى إضافة مجال مغناطيسي، يصطدم التصميم بالجدار. عادةً ما يكون المجال عموديًا على السطح، مثل المطر الذي يسقط عموديًا من الأعلى.
بصريات2026-02-281 دarXiv:2603.00572سريع
كيف تُضبط حزمة الضوء حسب عمق الدماغ
تعمل حزمة الليزر في المجهر ثلاثي الفوتونات مثل مصباح يدوي يضيء عبر ماء عكر. كلما كان العمق المطلوب إضاءته أكبر، زاد تشتت الماء للضوء، وأصبحت الصورة باهتة. لتجنب ارتفاع حرارة النسيج، تُحدد قدرة الليزر، لذا يجب استخلاص أقصى استفادة من شكل الحزمة وطريقة تصحيح التشوهات.
بصريات2026-02-201 دarXiv:2602.18343سريع
مجهر أشعة سينية يرى بدقة مضاعفة
صورة الأشعة السينية للبطارية تشبه صورة فوتوغرافية من خلال زجاج ضبابي: التفاصيل الدقيقة تندمج في بقعة رمادية. السبب هو قيد الكاشف نفسه، الذي لا يميز التفاصيل الأصغر من بكسله. اقترح المهندسون تجاوز هذا الحاجز بإضاءة العينة ليس بشعاع منتظم بل بنمط مخطط. تعمل الخطوط كاستنسل: فهي تنقل معلومات حول البنى الدقيقة إلى أجزاء الصورة التي يراها الكاشف جيدًا.
تلسكوب ميوني لا يتقلب مزاجه
عاصفة رعدية بعيدة، وعداد غايغر (Geiger counter) يزداد نقرة. هكذا تذكّرنا الأشعة الكونية — تيار من الجسيمات المشحونة القادمة من أعماق الفضاء — بوجودها. عندما تصطدم بالغلاف الجوي، تولّد زخات من جسيمات ثانوية، من بينها الميونات: أقارب الإلكترونات الأثقل، القادرة على الوصول إلى الأرض. التقاطها يعني رؤية كيف يتنفس الكون.
بصريات2026-01-301 دarXiv:2602.00363سريع
خلايا القلب المتوهجة
خلية قلبية في طبق بتري تنقبض — وفي تلك اللحظة تجري موجة كهربائية عبر سطحها. في السابق، لالتقاط هذه الموجة، كان يُغرز في الخلية إبرة دقيقة للغاية تعمل كقطب كهربائي. أما الآن، يكفي مجرد النظر إليها تحت المجهر. تُسمى هذه الطريقة بالتسجيل الإلكتروكرومي (electrochromic recording). تُطلى الشريحة الزجاجية بمادة تغير لونها عندما يتغير المجال الكهربائي في جوارها.
مرآة للأشعة السينية: كيف نلتقط شعاعًا من الفضاء؟
لا يمكن التقاط أشعة إكس القادمة من النجوم بمرآة عادية، فهي تخترق الزجاج كما يخترق الضوء زجاج النافذة. لتعكسها، تحتاج إلى مرآة شبه موازية للشعاع: عندها ينزلق إكس على السطح مثل حجر مسطح على الماء، ولا يغير اتجاهه إلا قليلًا.