Melihat yang tidak kelihatan

Pada tahun 1670-an, saudagar kain Belanda Antonie van Leeuwenhoek mengisar kanta kaca kecil lalu melihat air kolam, kikisan gigi dan air hujan. Dia melihat "haiwan kecil" yang tidak pernah diketahui kewujudannya oleh sesiapa pun. Mikroskop kanta tunggalnya membesarkan imej sehingga kira-kira 270 kali. Mikroskop sekolah moden boleh membesarkan imej sebanyak 1,000 kali, tetapi ada satu perkara penting: pembesaran yang lebih besar tidak sama dengan gambar yang lebih jelas.

Pembesaran menjadikan imej lebih besar. Resolusi ialah jarak terkecil antara dua titik yang masih boleh kamu lihat sebagai dua titik. Jika resolusinya rendah, pembesaran yang lebih tinggi hanya menghasilkan kabur yang lebih besar. Ini dipanggil pembesaran kosong.

Bagi mikroskop cahaya, resolusi dihadkan oleh panjang gelombang cahaya. Had Abbe menyatakan bahawa jarak terkecil yang boleh diasingkan ialah kira-kira

d = λ ÷ (2 × NA)

iaitu λ ialah panjang gelombang cahaya dan NA ialah apertur berangka kanta, iaitu nombor yang menunjukkan jumlah cahaya yang dikumpulkan oleh kanta. Ambil cahaya hijau dengan λ ≈ 550 nm dan kanta yang sangat baik dengan NA ≈ 1.4: d ≈ 550 ÷ 2.8 ≈ 200 nm.

Jadi, bakteria yang berukuran kira-kira 2,000 nm adalah sepuluh kali lebih besar daripada had itu dan kelihatan dengan jelas. Virus influenza yang berukuran kira-kira 100 nm adalah lebih kecil daripada had itu. Mikroskop cahaya hanya boleh menunjukkannya sebagai kabur samar, jika dapat melihatnya langsung.

Mikroskop elektron menggunakan rasuk elektron dan bukannya cahaya. Elektron pantas berkelakuan seperti gelombang dengan panjang gelombang yang jauh lebih pendek daripada cahaya yang boleh dilihat, jadi mikroskop ini boleh membezakan butiran berukuran kira-kira satu nanometre atau lebih halus lagi dalam alat yang terbaik. Mikroskop elektron pertama dibina pada awal tahun 1930-an. Pada 1939, penyelidik di Jerman menerbitkan mikrograf elektron virus mozek tembakau, antara imej pertama zarah virus. (Virus telah dikenali sebagai "agen boleh ditapis" sejak tahun 1890-an kerana virus melepasi penapis yang menghentikan bakteria. Tiada sesiapa yang pernah melihatnya sehingga ketika itu.)