현미경 ()
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정의
사람의 눈으로 볼 수 없는 작은 물체를 확대해서 볼 수 있게 만든 기구.
내용
일반적으로 현미경(顯微鏡)이라고 하면 광학현미경(光學顯微鏡, optical microscope)을 의미한다. 광학현미경은 빛을 이용해야 하기 때문에 관찰할 수 있는 대상의 범위가 제한되어 있다. 이를 극복하기 위해 전자현미경이 개발되었다.
현미경은 1590년대에 네덜란드의 안경사(眼鏡師)인 얀센 부자(Hans and Zacharias Janssen)에 의해 발명되었다. 17세기에 네덜란드의 과학자 레이우엔훅(Antoni van Leeuwenhoek)과 영국의 과학자 후크(Robert Hook)는 이것을 개량하여 배율을 크게 늘렸다.
이것은 석영을 재료로 한 원형의 볼록렌즈 두 개를 사용함으로써 훨씬 더 깨끗한 상(像)을 얻을 수 있었기 때문이다. 레이우엔훅은 이렇게 개량된 현미경을 이용해서 단세포생물을 관찰하였고, 후크는 코르크의 빈방을 관찰한 후에 세포라는 용어를 창안했다. 이러한 점에서 현미경의 도입은 미생물학의 획기적 발전을 가져왔다고 할 수 있다.
현미경의 발전은 렌즈 재료 및 가공에 대한 발전과 밀접하게 연동되어 있다. 1758년에 달라드(John Dollard)는 렌즈 두 개를 붙이는 방식으로 색수차를 없앤 색지움렌즈(achromatic lens)를 개발함으로써 현미경을 비롯한 광학기기 발전에 크게 기여했다.
우리나라에는 한말에 서양문물과 함께 도입되었는데, 이보다 앞서 1866년(고종 3)에 최한기(崔漢綺)가 지은 『신기천험(身機踐驗)』에는 그가 청나라에 갔을 때 서양에서 들어온 현미경으로 남성의 정자(精子)를 보았다는 내용이 있는 것으로 보아 훨씬 앞서 도입했을 가능성도 있다.
구조 및 형태
현미경의 구조는 크게 기계적 장치와 광학적 장치로 나눌 수 있다. 기계적 장치에는 받침대, 재물대, 경통, 회전판(대물렌즈 교환장치), 조정장치(조동나사와 미동나사) 등이 있고, 광학적 장치에는 접안렌즈와 대물렌즈, 반사경과 집광기, 조리개 등이 있다.
현미경은 ‘경통을 움직이는’ 형태와 ‘재물대를 움직이는’ 형태가 있다. 조동나사와 미동나사는 경통 또는 재물대를 움직여서 초점을 맞춘다. 현미경의 배율은 대안렌즈와 대물렌즈의 배율을 곱한 값이다. 가령, 대안렌즈의 배율이 x10이고 대물렌즈의 배율이 x20인 현미경이 있다면, 그 현미경의 배율은 두 배율을 곱한 200이 된다.
현미경의 작동 원리는 기본적으로 볼록렌즈가 물체를 확대하는 성질을 이용한 것이다. 볼록렌즈는 초점(F)보다 안쪽에 물체를 놓으면 물체와 같은 방향에 실물보다 확대된 허상을 만드는 특징을 지니고 있다. 그리고 초점(F)과 그 두 배의 거리(2F) 사이에 물체를 놓으면 렌즈의 반대편에 실물보다 더 큰 허상이 맺는다. 이러한 두 가지 특징을 이용하면 실물을 크게 확대하여 볼 수 있다.
참고문헌
『광학현미경의 원리와 사용법』(안태인·최지영, 아카데미서적, 2002)
｢혜강 최한기의 과학사상｣(권오영, 『국사관총설』63, 1995)
집필자