Att se det osynliga

På 1670-talet slipade den nederländske tyghandlaren Antonie van Leeuwenhoek små glaslinser och tittade på dammvatten, skrap från tänder och regnvatten. Han såg levande ”animalcules” som ingen visste fanns. Hans enlinsmikroskop kunde förstora upp till ungefär 270 gånger. Ett modernt skolmikroskop kan förstora 1 000 gånger, men det finns en hake: större förstoring ger inte samma sak som en tydligare bild.

Förstoring gör bilden större. Upplösning är det minsta avståndet mellan två punkter där du fortfarande kan se dem som två punkter. Om upplösningen är dålig gör mer förstoring bara suddet större. Detta kallas tom förstoring.

För ett ljusmikroskop begränsas upplösningen av ljusets våglängd. Abbe-gränsen säger att det minsta avstånd som kan upplösas är ungefär

d = λ ÷ (2 × NA)

där λ är ljusets våglängd och NA är linsens numeriska apertur, ett tal som anger hur mycket ljus linsen samlar in. Ta grönt ljus med λ ≈ 550 nm och en mycket bra lins med NA ≈ 1,4: d ≈ 550 ÷ 2,8 ≈ 200 nm.

En bakterie som är ungefär 2 000 nm är alltså tio gånger större än gränsvärdet och syns tydligt. Ett influensavirus på ungefär 100 nm är mindre än gränsvärdet. Ett ljusmikroskop kan bara visa det som ett svagt sudd, om det ens syns.

Elektronmikroskop använder en elektronbalk i stället för ljus. Snabba elektroner beter sig som vågor med mycket kortare våglängder än synligt ljus, så de kan upplösa detaljer på ungefär en nanometer eller ännu mindre i de bästa instrumenten. Det första elektronmikroskopet byggdes i början av 1930-talet. År 1939 publicerade forskare i Tyskland elektronmikroskopbilder av tobaksmosaikvirus, bland de första bilderna av en viruspartikel. (Virus hade varit kända som "filtrerbara ämnen" sedan 1890-talet, eftersom de passerade genom filter som stoppade bakterier. Ingen hade sett ett virus förrän då.)