MENU
Banner

แสงกับรางวัลโนเบล ตอนที่ 18 | ค.ศ.1953 สำหรับการสาธิตและการประดิษฐ์กล้องไมโครสโคปแบบ Phase Contrast

แสงกับรางวัลโนเบล
บทความ | ดร.ศรัณย์ สัมฤทธิ์เดชขจร
นักวิจัยอาวุโส ศูนย์เทคโนโลยีอิเล็กทรอนิกส์และคอมพิวเตอร์แห่งชาติ (เนคเทค-สวทช.)

เป็นที่รู้กันว่ากล้องไมโครสโคปที่ใช้กันอยู่นั้นจะไม่สามารถใช้ตรวจสอบสิ่งโปร่งแสงและไม่มีสีอย่างเซลล์หรือสิ่งมีชีวิตขนาดเล็กได้ดี และในช่วงที่ผ่านมาก็ได้มีความพยายามหาวิธีการต่างๆ มาประยุกต์ใช้อาทิ การปรับระบบแสงใหม่ การใช้เทคนิค Dark Field และ การใช้สีย้อม เข้ามาช่วย ซึ่งถึงแม้ว่าวิธีการ Dark Field จะช่วยให้สามารถเห็นวัตถุโปร่งแสงและไม่มีสีได้ชัดเจนขึ้นแต่ความบิดเบือนของภาพอาจทำให้การแปรผลผิดพลาดได้ ส่วนวิธีการย้อมสีเองจะไม่เหมาะกับสิ่งที่มีชีวิตมากนักและทำให้รายละเอียดที่มีสีคล้ายกับสีย้อมเองเห็นไม่ชัดเจน

ในช่วงปี ค.ศ. 1930 Frits Frederik Zernike เป็นบุคคลหนึ่งที่ให้ความสนใจกับปัญหานี้ และได้ตั้งต้นจากหลักคิดที่พิจารณาแสงเป็นคลื่นแทน ซึ่งพบว่าเมื่อแสงเคลื่อนที่ผ่านวัตถุที่มีเฟสต่างไปจากสภาพรอบข้างเป็น 25% ของความยาวคลื่น ซึ่งมองด้วยตาเปล่าผ่านกล้องไมโครสโคปไม่เห็นนั้น จะสามารถเห็นได้ชัดเจน

กล้องไมโครสโคปชนิด Phase Contras
ลักษณะโครงสร้างภายในของกล้องไมโครสโคปชนิด Phase Contrast (ภาพบน) ภาพที่ได้จากกล้องไมโครสโคปธรรมดา (ภาพล่างซ้าย) และ จากกล้องไมโคสโคปชนิด Phase Contrast (ภาพล่างขวา) (http://www.microscopyu.com/articles/phasecontrast/phasemicroscopy.html)

เมื่อนำแผ่นที่มีเฟสคงที่ที่จะทำให้แสงที่เคลื่อนที่ทะลุผ่านวัตถุ และที่เคลื่อนที่ทะลุผ่านสภาพรอบข้าง มีเฟสที่ต่างกันมากขึ้นไปถึง 50% ผลที่ได้คือแสงจากบริเวณทั้งสองจะเกิดการแทรกสอดกันแบบเสริมกันหรือหักล้างกันอย่างสมบูรณ์มากขึ้น ซึ่งจะทำให้เห็นวัตถุโปร่งแสงได้อย่างชัดเจน

หลังจากค้นพบหลักการดังกล่าว Zernike ได้นำเสนอต่อบริษัท Carl Zeiss ที่เมือง Jena ซึ่งมีชื่อเสียงด้านไมโครสโคป แต่ได้รับการปฏิเสธพร้อมกับได้รับการดูถูกที่ว่า ถ้าสิ่งที่ได้จากค้นพบดีจริง บริษัทอย่าง Carl Zeiss น่าจะคิดได้นานมาแล้ว อย่างไรก็ตามในช่วงสงครามที่เยอรมันได้เข้ายึดครองยุโรปนี่เองที่กล้องไมโครสโคปที่ใช้หลักการที่ Zernike ค้นพบ ได้ถูกสร้างขึ้น และภายหลังสงคราม หลายบริษัทก็มีผลิตภัณฑ์ดังกล่าวออกมาจำหน่าย

ประวัติย่อ : Frits Frederik Zernike
แสงกับรางวัลโนเบล
Frits Frederik Zernike นักวิทยาศาสตร์ชาวเนเธอแลนด์

Frits Frederik Zernike เกิดที่เมือง Amsterdam เมื่อวันที่ 16 กรกฎาคม ค.ศ. 1888 และเป็นบุตรคนที่ 2 ของพี่น้องทั้งหมด 6 คน ความสนใจทางด้านวิทยาศาสตร์ก่อตัวขึ้นจากสภาพแวดล้อมในครอบครัวที่บิดาและมารดาเป็นครูสอนคณิตศาสตร์ ช่วงที่เป็นนักเรียนอยู่นั้นมีความสนใจในวิทยาศาสตร์มากถึงขั้นที่ทำให้ตัวเองไม่ใส่ใจกับวิชาอื่นอย่างประวัติศาสตร์และภาษา ทำให้ต้องเข้าสอบ State Metriculation Test เพื่อที่จะให้มีคุณสมบัติผ่านเข้าเรียนในระดับมหาวิทยาลัยต่อได้ นอกจากนี้ยังได้ใช้เวลาว่างทำการทดลองเรื่องสี การถ่ายภาพ กล้องถ่ายภาพ และ ดาราศาสตร์ ในปี ค.ศ. 1905 ได้เข้าศึกษาต่อที่ University of Amsterdam โดยเลือกเคมีเป็นวิชาเอก ส่วนฟิสิกส์และคณิตศาสตร์เป็นวิชารอง

ในปี ค.ศ. 1908 ได้ส่งเรียงความที่เกี่ยวกับความน่าจะเป็นเข้าประกวดที่ University of Groningen และได้รับรางวัลเหรียญทอง จากนั้นในอีกสามปีถัดมาก็ได้ส่งบทความเรียงเกี่ยวกับสีของโอปอลและได้รับรางวัลเหรียญทองจากสมาคมวิทยาศาสตร์ของเนเธอร์แลนด์ (อนึ่ง คณะกรรมการพิจารณาบทความมี Hendrik Lorentz และ Johannes van der Waals ร่วมอยู่ด้วย) ในปี ค.ศ. 1913 ศาสตราจารย์ Jacobus Kapteyn ได้เชิญให้ไปเป็นผู้ช่วย และปี ค.ศ. 1915 ก็เริ่มทำงานสอนคณิศาสตร์และฟิสิกส์ เขายังได้รับการแต่งตั้งให้เป็นศาสตราจารย์ในปี ค.ศ. 1915 ด้วย นอกเหนือจากความสนใจในเรื่องแสงแล้ว Frits Zernike ยังสนใจเรื่องการประยุกต์ใช้สถิติกับการคำนวณหาตำแหน่งของโมเลกุลในของเหลว และ การสร้างเครื่องมือวัดกระแสไฟฟ้าความไวสูง

แหล่งข้อมูล
  • Nobel Lectures in Physics 1942-1962, World Scientific Publishing, November 1998.
  • http://nobelprize.org , accessed Feb 2019.
  • http://en.wikipedia.org , accessed Feb 2019.
  • ศรัณย์ สัมฤทธิ์เดชขจร, โฟโทนิกส์ มหัศจรรย์แห่งแสง, นานมีบุ๊คพับลิเคชัน, กรุงเทพฯ, กุมภาพันธ์ 2549.

บทความที่เกี่ยวข้อง

แสง รางวัลโนเบล กล้องไมโครสโคป Phase Contrast Frits Frederik Zernike

วันที่เผยแพร่ 20 มิถุนายน 2562 11:45