Nederlanders en de ontwikkeling van de microscoop
Open

Geschiedenis
23-12-1991
M. Fournier

UITVINDING

De naam van de uitvinder van de microscoop zal – zo die al aan één persoon toe te schrijven is – wel voor altijd onbekend blijven. De namen van de Middelburgse brillenmakers Zacharias Jansen (circa 1588 – circa 1632) en Hans Lipperhey (circa 1570 – circa 1619) alsmede die van de uit Alkmaar afkomstige Jacob Adriaansz. Metius (1571-1635) worden vaak in verband gebracht met deze uitvinding, maar dat is slechts speculatie. Wel waren zij op één of andere wijze betrokken bij de uitvinding van de telescoop. Hun namen duiken in ieder geval op in de oudste bewaard gebleven documenten (brieven en octrooiaanvragen) omtrent de uitvinding van dat instrument. Alle drie waren bekend met het slijpen van lenzen en kenden de eigenschappen ervan uit de praktijk. Algemeen wordt aangenomen dat zo iemand bij toeval ontdekt kan hebben dat het combineren van een aantal lenzen een sterkere vergroting tot gevolg kan hebben dan de vergroting van de afzonderlijke lenzen.1

Sommigen van de eerste gebruikers van telescopen, onder wie Galileo Galilei, hadden opgemerkt dat het optiek van een telescoop ook kan dienen om kleine voorwerpen te vergroten. Dat was alleen heel lastig omdat in deze eerste telescopen een holle en een bolle lens met elkaar gecombineerd werden, die erg ver uit elkaar getrokken moesten worden om als microscoop te kunnen dienen. Later werd meestal de combinatie van twee bolle lenzen toegepast, waardoor de lenzen veel dichter bij elkaar geplaatst konden worden om hetzelfde vergrotende effect te krijgen. De Nederlander Cornelis Drebbel, hofuitvinder van de Engelse koning Jacobus I, bezat één van de eerste microscopen waarin zo'n combinatie van lenzen vóórkwam. Drebbel wordt daarom ook wel eens genoemd als de uitvinder van de microscoop. Hij speelde echter vooral een rol in de verspreiding ervan onder de geleerden van Europa. Naar het voorbeeld van zijn eigen microscoop maakte hij er nog een aantal die hij verkocht.

ROND VAN LEEUWENHOEK

Pas in de tweede helft van de 17e eeuw kwam het microscopisch onderzoek van de natuur pas goed op gang. De bekendste onderzoeker uit die tijd was ongetwijfeld Antoni van Leeuwenhoek. Hij bestudeerde de meest uiteenlopende objecten, van luize-eieren tot walvisogen. Van Leeuwenhoek maakte zijn microscopen zelf. Het waren onooglijke maar doeltreffende instrumentjes, ter grootte van een lucifersdoosje (figuur 1).2 Ze bestonden uit een piepklein lensje tussen twee metalen plaatjes, met een pin waarop het te bestuderen preparaat werd vastgezet. Door een schroefinstelling kon het preparaat in beeld en in focus worden gebracht. Van Leeuwenhoek sleep zijn lensjes zelf, maar hij wilde niet kwijt hoe hij dat deed. Wel maakte hij het ontwerp van zijn aalkijker wereldkundig, maar daarbij ging het vooral om de constructie van de messing houder en niet zozeer om de techniek van het lenzenslijpen.

Toen de microscopie steeds meer beoefenaren trok, sprongen instrumentmakers in op de groeiende vraag naar microscopen. De eerste instrumentmaker in Nederland die een eigen produkt op deze nieuwe markt bracht, was vermoedelijk Samuel van Musschenbroek. In 1673 werd een microscoopje aan de leden van de Royal Society in Engeland getoond waarvan de beschrijving overeenkomt met het instrument dat door de firma Van Musschenbroek gemaakt werd. Deze enkelvoudige microscoop was simpel van constructie: niet veel meer dan een vrij grote, maar weinig vergrotende lens in een vatting met een handvat (figuur 2). Aan het handvat was een beweegbare arm gemonteerd waaraan het object bevestigd werd. Die arm was samengesteld uit een aantal kogelgewrichten, bekend geworden als ‘Musschenbroekse nootjes’. Dit microscoopje bleek een schot in de roos en er werden er veel van verkocht.

HUYGENS

Van Leeuwenhoeks werk sprak tot de verbeelding van velen, onder wie Christiaan Huygens, die ook zelf die nieuwe wereld wilde onderzoeken. Hij werkte dan ook aan de ontwikkeling van een handzaam microscoopje voor eigen gebruik. Het was inmiddels algemeen bekend dat er goede, sterk vergrotende lenzen gemaakt konden worden van een druppeltje vloeibaar glas. Jan Swammerdam schreef zelfs dat hij op die manier wel veertig lenzen per uur kon maken. Het merendeel daarvan voldeed niet erg, maar er waren er altijd wel een paar bij die juist uitstekend waren. De beste werden in een vatting gezet en dan kon het werk beginnen. Ook Huygens kende en gebruikte deze techniek. In mei 1678 had hij een instrument naar eigen ontwerp gereed, dat hij enige maanden later aan de leden van de Académie Royale des Sciences toonde. De infusie- en zaaddiertjes die door Huygens zichtbaar gemaakt werden, zorgden voor de nodige opwinding bij de aanwezigen.

Huygens had bij het ontwerp van zijn microscoop speciale aandacht besteed aan de hanteerbaarheid ervan en aan het verkrijgen van een scherp beeld.3 Met oog op het eerste rustte hij het instrument toe met een verbeterde objectdrager, waardoor de onderzoeker makkelijk een aantal verschillende preparaten na elkaar kon bekijken. Voor de scherpte van het beeld zorgde de toevoeging van een draaibare schijf, voorzien van een aantal diafragma's (gaatjes van verschillende doorsnede), achter de te onderzoeken voorwerpen. Het diafragma zorgde ervoor dat slechts een smalle bundel licht op het preparaat viel, waardoor storend strooilicht vermeden werd. Een ander praktisch probleem dat hij oploste, was de belichting van het preparaat. Vaak was er namelijk niet voldoende licht, want om lensfouten zo min mogelijk storend te laten zijn, werd vaak alleen het middelste deel van de lens gebruikt, waardoor het beeld wat lichtzwak werd. Huygens bedacht als oplossing de zogenaamde condensorlens, die het licht concentreert op het voorwerp.

Verschillende instrumentmakers in Frankrijk en Duitsland namen Huygens‘ ideeën over en vervaardigden microscopen overeenkomstig zijn ontwerp. In eigen land verwerkte de familie Van Musschenbroek zijn ideeën in een nieuw type microscoop dat zich van de voorgaande onderscheidde door de toepassing van sterk vergrotende lenzen (figuur 3). Bij het ontwerp ervan was veel aandacht besteed aan de mogelijkheid om de afstand tussen preparaat en lens nauwkeurig af te stellen om zo een scherp beeld te verkrijgen (focusseren). De Van Musschenbroeks gebruikten het passermechanisme: het instrument bestond uit twee benen, waarvan het ene de lens droeg en het andere het voorwerp. Tussen beide was een schroef gemonteerd die de afstand regelde. In navolging van Huygens rustten de Van Musschenbroeks deze microscoop ook met een aantal verschillende diafragma's uit.

Nicolaas Hartsoeker, die in Parijs veel contact had met Huygens in de tijd dat deze zijn microscoop ontwierp, publiceerde in 1694 een tekening van een enkelvoudige microscoop met condensorlens. Deze lens was gevat in een kokertje dat op en neer geschroefd kon worden in een tweede koker, waardoor de afstand tussen condensor en preparaat varieerde. Dit ontwerp werd in het Verenigd Koninkrijk door de instrumentmaker James Wilson en later door Edmund Culpeper verder ontwikkeld en staat bekend als de ‘screw-barrel’-microscoop. Vooral Culpeper heeft gedurende de eerste helft van de 18e eeuw dergelijke microscopen in grote aantallen vervaardigd en er goede zaken mee gedaan.

ANGELSAKSISCHE INVLOED

De kunst en de kunde van de Britse instrumentmakers bleven de gehele 18e eeuw toonaangevend, ook wat betreft vormgeving en constructie van microscopen. In het begin van die eeuw waren het vooral de ontwerpen van Edmund Culpeper die overal werden nagevolgd en in de tweede helft die van John Cuff. Ook de Nederlandse instrumentmakers volgden het Britse voorbeeld, onder anderen de Leidse instrumentmaker Jan Paauw, die tal van instrumenten leverde aan de Leidse universiteit. Hij bracht rond 1770 een microscoop op de markt die geheel identiek was aan een model dat enige jaren tevoren door Cuff ontworpen was.

Het ging om een zogenaamde universele microscoop, dat wil zeggen dat aan een enkele standaard naar believen een enkelvoudige of een samengestelde microscoop kon worden bevestigd. De universele microscoop is karakteristiek voor de werkwijze in de 18e eeuw. Instrumentmakers besteedden veel aandacht aan de mechanische constructies. Zij trachtten elkaar de loef af te steken door microscopen op de markt te brengen met de grootst mogelijke toepasbaarheid. Tal van accessoires werden meegeleverd, zoals de ‘visplaat’, een messing schuitje waarop een klein formaat vis vastgebonden moest worden met behulp van een lintje. Als dat lukte en de vis nog niet de geest gegeven had, kon de onderzoeker in de staartvin het bloed door de haarvaten zien stromen. Een ander hulpstuk dat zelden ontbrak, was het zogenaamde ‘dierdoosje’. Het bestond uit twee messing ringen, waarin een rond glas gevat was. De beide ringen werden in elkaar geschroefd en de ruimte tussen de twee glaasjes werd gevuld met water, met daarin kleine waterdiertjes. De infusiediertjes, watervlooien en insectelarven of zoetwaterpoliepen konden op die manier lange tijd in leven blijven en in hun bewegingen worden waargenomen.

De microscoop van Paauw (figuur 4) was een getrouwe kopie van Cuffs ‘aquatic microscope’. De ontwikkeling daarvan was een gevolg van Abraham Trembleys studie van de zoetwaterpoliep. Trembley, en met hem vele geleerden in Europa, raakte rond 1740 in de ban van de eigenschappen van dit organisme, waarbij vooral de vraag of het nu een plant dan wel een dier was op de voorgrond stond. Voortbordurend op dat onderzoek ontstond veel belangstelling voor het onderzoek van de kleine waterdieren en -planten. Trembley gebruikte aanvankelijk een eenvoudige loep bij zijn onderzoek, maar later een verfijnder instrument dat door Cuff ontworpen en gemaakt werd.

De Utrechtse instrumentmaker Jacobus Lommers ging in dezelfde tijd wat vrijer om met de Britse ontwerpen. Zijn microscopen waren wat betreft tubusvorm en accessoires wel heel duidelijk geïnspireerd op de gangbare modellen van Cuff, Adams en Jones, maar ze waren geen exacte kopieën daarvan.

ZONNEMICROSCOOP

Halverwege de 18e eeuw kwam een nieuw optisch instrument op de markt: de zonnemicroscoop. Dit instrument was bij uitstek geschikt voor amateurbeoefenaren van de wetenschap. Met de zonnemicroscoop konden immers beelden van microscopische preparaten op de wand geprojecteerd worden. In huiselijke kring of op genootschapsavonden kon men dan gezamenlijk de wonderen der natuur bekijken.

De zonnemicroscoop bestaat uit een tubus met lenzen. Aan de ene kant bevindt zich een spiegel die het zonlicht opvangt en op de tubus richt. Het licht passeert eerst de lenzen en daarna het voorwerp. Het resultaat is een vergrote afbeelding van het voorwerp op de wand van de kamer of een scherm. Het is duidelijk dat zo slechts doorzichtige voorwerpen geprojecteerd kunnen worden.

Het was de Britse instrumentmaker John Cuff die als eerste een zonnemicroscoop op de markt bracht. Zijn landgenoot Henry Baker nam een beschrijving van dat instrument op in zijn boek dat in de Nederlandse vertaling ‘Het mikroskoop gemakkelijk gemaakt’ heet. In Nederland legden de Amsterdamse instrumentmakers Hendrik Hen en Jan Marten Kleman zich toe op de vervaardiging van dergelijke instrumenten. In 1796 vervaardigde Kleman een bijzonder fraaie zonnemicroscoop (figuur 5), waarin hij ook enkele nieuwe snufjes toepaste. Het instrument bestond uit een twintigtal losse onderdelen, die op verschillende manieren konden worden samengevoegd. Hierdoor waren ze voor diverse doeleinden bruikbaar, wat natuurlijk zeer aantrekkelijk was voor een potentiële koper.4

Een aantal onderdelen samen vormde een gewone zonnemicroscoop. Met behulp van een speciaal hulpstuk, waarin het licht door middel van een spiegel zijwaarts afgebogen werd, konden ook ondoorzichtige (opake) voorwerpen geprojecteerd worden. Een dergelijke constructie was circa twintig jaar tevoren bedacht door de Britse instrumentmaker Benjamin Martin. Zeer tevreden was Kleman zelf over de mogelijkheid die zijn toestel bood om met behulp van kunstlicht opake voorwerpen te projecteren. Hierbij werd de opake projector met een ander hulpstuk opgesteld voor een kunstmatige lichtbron. Kleman beval daartoe een Britse lamp aan die twaalf jaar te voren door de Zwitser Aimé Argand was gepatenteerd en daarom ook wel de lamp van Argand genoemd wordt.

Kleman haalde op vernuftige wijze het onderste uit de kan door zijn instrumenten voor meerdere doeleinden geschikt te maken. Nieuwe inzichten in de optiek lagen daaraan echter niet ten grondslag.

ACHROMATISERING

De 18e-eeuwse samengestelde microscopen vertoonden stuk voor stuk nog chromatische en sferische aberratie, de twee belangrijkste lensfouten. De eerste veroorzaakt gekleurde ringen rond het object en de tweede vervorming van het beeld aan de rand van het gezichtsveld. Al in het midden van de 18e eeuw was zowel theoretisch als praktisch gebleken dat het probleem van de chromatische aberratie opgelost kon worden door lenzen van verschillende soorten glas achter elkaar te plaatsen. Dit is te verklaren doordat sommige soorten glas licht van de ene kleur meer breken dan van een andere. Door nu een bolle en een holle lens van verschillende soorten glas (kroon- en flintglas) in een juiste combinatie achter elkaar te plaatsen, vallen de gekleurde ringen weg. De instrumentmaker John Dollond maakte in 1758 de eerste telescoop met gecorrigeerde – achromatische – lenzen. Nadat deze in de handel waren gekomen, trachtte men al snel ook achromatische microscopen te maken. Maar dat bleek in de praktijk niet zo eenvoudig. De meeste instrumentmakers en natuurkundigen kwamen zelfs tot de overtuiging dat het waarschijnlijk onmogelijk zou zijn om de zeer kleine microscoop-objectieven in de juiste vorm te slijpen.

Louis François Dellebarre, een Fransman die met tussenpozen in Nederland werkzaam was, trachtte het doel, een achromatische microscoop, langs andere weg te bereiken. In 1770 ontwierp hij een nieuw type microscoop, dat volgens zijn zeggen achromatisch was. Maar dat niet alleen, zijn microscoop zou ook nog een groot gezichtsveld hebben, sterke vergrotingen geven en een groot oplossend vermogen bezitten. Om de kleurschifting te bestrijden, verwerkte hij de combinatie van kroonen flintglas niet in het objectief, maar in het oculair. Dellebarre beweerde dat in zijn optische stelsel de vergroting op geheel andere wijze tot stand kwam dan in het gangbare systeem. In de gewone microscopen wordt de mate van vergroting bepaald door de sterkte van het objectief, maar zijn optiek zou aanmerkelijk meer vergroten omdat het door het objectief gevormde beeld ook nog eens vele malen vergroot werd door de overige lenzen in het stelsel. Het objectief bepaalt echter de kwaliteit van de vergroting, ook in Dellebarres microscoop. Hij ging er gemakshalve aan voorbij dat het oculair het door het objectief gevormde beeld weliswaar vergroot, maar wel met alle beperkingen ervan. Als dat beeld tot stand komt met een lens met een gering oplossend vermogen, dan kan het oculair daar niets meer aan verbeteren, en hetzelfde geldt voor de kleurschifting. De aparte beelden van het rode en blauwe licht kunnen daarna door een achromatisch oculair niet meer tot één geïntegreerd beeld samengevoegd worden.

In telescopen was het probleem van de kleurschifting al vanaf het einde van de 17e eeuw met succes omzeild door in plaats van lenzen spiegels te gebruiken. In dezelfde richting zocht men nu ook een oplossing voor de onvolmaaktheden van de microscoop. De vergroting komt dan tot stand via de hoek van terugkaatsing, die voor de lichtstralen van alle kleuren identiek is. In Nederland ondernam de Friese amateur-instrumentmaker Sieds J.Rienks pogingen op dit gebied. Rienks, oorspronkelijk landbouwer, had zich samen met enige andere Friese enthousiasten bekwaamd in het maken van optische instrumenten. Later dreef hij naast zijn landbouwbedrijf een zelfstandige instrumentmakerij, waar hij naast telescopen ook andere instrumenten vervaardigde. Op de Nijverheidstentoonstelling van 1809 werd aan Rienks een zilveren medaille toegekend voor zijn inzending van drie telescopen en een spiegelmicroscoop.

Rienks maakte verschillende typen spiegelmicroscopen. In 1809 presenteerde hij een kleine zakmicroscoop, waarvan de spiegel een doorsnede had van 3,5 cm. Later, in de jaren twintig, maakte hij ook een aantal grote spiegelmicroscopen, waarvan de doorsnede van de spiegels tot 10 cm opliep. Ook in het Verenigd Koninkrijk en Italië ontwikkelde een aantal vooraanstaande instrumentmakers de spiegelmicroscoop als serieus alternatief voor de aan chromatische aberratie lijdende microscoop.

VAN DEIJLS VINDING

Deze ontwikkeling werd echter in de kiem gesmoord omdat inmiddels, in 1807, de Amsterdamse instrumentmaker Harmanus van Deijl de eerste achromatische microscopen op de markt had gebracht. In deze microscopen bestond het objectief niet langer uit één lens, maar uit een combinatie van lenzen van verschillende soorten glas.

In 1807, tegen het einde van zijn leven, publiceerde Harmanus van Deijl een artikel in het periodiek van de eerbiedwaardige Hollandsche Maatschappij der Wetenschappen te Haarlem. De titel luidde ‘Kort berigt der trapsgewijze verbeteringen aan achromatische verrekijkers en het stam-microscoop’. Van Deijl beschreef de verbeteringen die hij en zijn vader bedacht hadden voor de lenzenstelsels van telescopen en microscopen. De instrumentmakerij van vader en zoon Van Deijl was al vanaf het midden van de 18e eeuw gevestigd in Amsterdam. Nadat John Dollond de eerste achromatische telescoop op de markt gebracht had, volgden zij direct zijn voorbeeld met de vervaardiging van soortgelijke kijkers.5 Het objectief daarin bestond uit een dubbelbolle lens van kroonglas en een holle van flintglas. Naar aanleiding van hun ervaringen met deze kijkers en vooral gedwongen door de gebreken van het flintglas, die het slijpen van grote lenzen bemoeilijkten, besloten vader en zoon zich toe te leggen op het maken van kleine, achromatische telescopen met een grote lichtsterkte. Vanaf 1766 brachten zij dergelijke kijkers op de markt.

In deze kijkertjes nu, bedachten zij, is een achromatisch objectief verwerkt dat in principe ook geschikt zou zijn voor microscopen, mits het enige malen verkleind zou worden. Zo gedacht, zo gedaan. De Van Deijls maakten een proefmodel dat geheel aan hun verwachtingen beantwoordde, maar zij brachten het niet in produktie. Ten eerste hadden zij het erg druk om in de vraag naar kijkers te kunnen voorzien. Bovendien hadden zij in 1779 een artikel van Benjamin Martin gelezen waarin deze opmerkte dat het microscoop-objectief vervangen zou kunnen worden door een triplet, bestaande uit twee bolle lenzen van kroonglas en een holle van flintglas en zij hadden gemeend dat nu het probleem van de achromatische microscoop binnen korte tijd wel tot het verleden zou behoren. Toen in 1807 de oplossing echter nog steeds verre leek, besloot Harmanus – zijn vader Jan was inmiddels overleden – alsnog achromatische microscopen te gaan maken en er het genoemde artikel over te schrijven.

De Van Deijls hadden berekend dat het verkleinde telescoop-objectief bij een vergroting van 16 x een even helder beeld zou opleveren als men met het blote oog waarnam. Bij het besluit de achromatische microscoop alsnog te gaan produceren, had deze conclusie de doorslag gegeven. Daarom ook besteedden zij bij de constructie van hun instrumenten grote zorg aan de lichtsterkte van het beeld. Daarbij tekende Harmanus later aan dat als de constructie van de microscoop zodanig is dat strooilicht het beeld niet kan verstoren, en als het voorwerp goed belicht wordt, een soortgelijk objectief makkelijk 40 maal zou kunnen vergroten en nog steeds een lichtsterk beeld geven. Volgens deze richtlijnen vervaardigde Harmanus van Deijl een aantal achromatische microscopen (figuur 6). De vergroting, die tot maximaal 200 x opliep, was relatief bescheiden, maar hun oplossend vermogen was aanmerkelijk groter dan dat van andere samengestelde microscopen uit dezelfde periode.

Van Deijls oplossing van het probleem van de kleurschifting in het microscoop-objectief liep enkele tientallen jaren vooruit op de fundamentele omwenteling in de constructie van de optiek van de microscoop. Door een een aantal factoren heeft hij daar zelf echter nauwelijks invloed op gehad: Van Deijl overleed slechts kort nadat hij zijn nieuwe microscopen op de markt had gebracht en heeft dus maar weinig exemplaren ervan kunnen vervaardigen. Bovendien bevond het wetenschappelijk onderzoek met behulp van de microscoop zich destijds op een dieptepunt. Een kwart eeuw later kwam de Fransman Sellique op het idee om het microscoop-objectief niet uit een combinatie van twee elkaar corrigerende lenzen te maken, maar uit een aantal van zulke combinaties. Het voordeel daarvan was dat elke combinatie op zich niet sterk behoefde te vergroten, wat betekende dat de lenzen relatief groot konden zijn en dus veel makkelijker te slijpen waren. Op basis van dit idee ontwikkelde een aantal Franse instrumentmakers het achromatisch objectief, dat daarna overal ter wereld werd toegepast.

DE 19E EEUW

Wat betreft de produktie van microscopen werd de markt in de 19e eeuw volledig beheerst door Britse, Duitse en Franse instrumentmakers. De Nederlanders kwamen er niet meer aan te pas. De grote makers toonden hun produkten op de verschillende wereldtentoonstellingen, die vanaf 1851 een regelmatig terugkerend fenomeen werden. Als enige Nederlander verwierf Johannes Jacobus Zaalberg van Zelst (1827-1903), ‘Gezigtkundige te Amsterdam’, een prijs voor een microscoop naar eigen ontwerp op de ‘Exposition Universelle de Paris’. Op de tentoonstelling van ‘Wis- en Natuurkundige Werktuigen’, die in 1865 in Leiden werd gehouden, won hij een gouden medaille. Er was in die tijd echter nog weinig omzet in microscopen en daarom sloeg hij een andere weg in, namelijk van de produktie van optische instrumenten voor massavertoning van lantaarnplaatjes.

DE GOLFLENGTE VAN HET LICHT VOORBIJ

In 1953 ging de Nobelprijs voor natuurkunde, tot veler verrassing, naar Frits Zernike voor zijn verbetering van de klassieke microscoop. Zijn vinding was nuttig, misschien zelfs grensverleggend ... voor anderen. Vooral biologen en geneesheren profiteerden ervan. Voor fysici was het alleen maar curieus dat een vakbroeder de constructie had bedacht.

In het begin van de 20e eeuw leek de microscoop volmaakt. Aan een verbetering zou weinig eer zijn te behalen. Zowel theoretisch als praktisch had Ernst Abbe, medewerker en later directeur van de Zeiss-fabrieken te Jena in Duitsland, dit instrument tot de hoogst bereikbare top gevoerd. Dit betekende niet dat elk pietepeuterig object nauwkeurig kon worden waargenomen, maar de beperkingen lagen in de eigenschappen van het licht, niet in het ontwikkelde systeem.

Zo waren details die minder dan ongeveer een tienmiljoenste millimeter uit elkaar liggen niet meer afzonderlijk te zien. De golflengte van het licht is eenvoudig te groot voor dergelijke subtiliteiten. Slechts een verandering van het medium zou uitkomst kunnen bieden. De elektronenmicroscoop, die in 1933 door Ruska ontwikkeld werd, voorzag daarin.

Dat transparante objecten, zoals de meeste microorganismen, een vaag, mistig beeld leverden, vormde een ander probleem van de klassieke microscoop. Men schikte zich echter in dit ongemak en er was een truc: de doorzichtige preparaten konden gekleurd worden. Een omslachtig werk, maar erger was dat het organisme werd gedood.

Het is Zernikes verdienste geweest dat hij een andere oplossing bedacht, juist gebaseerd op het feit dat licht een golfverschijnsel is. Dit betekent dat licht voortdurend van intensiteit wisselt. De frequentie is echter zo hoog dat het oog er helemaal niets van merkt. Het stadium waarin de golf zich op een bepaald moment bevindt, wordt de fase genoemd. Lichtgolven die in gelijke fase verkeren, versterken elkaar. De fase kan ook tegengesteld zijn, wat resulteert in verzwakking, en in het uiterste geval levert de combinatie van twee lichtgolven zelfs absolute duisternis (uitdoving) op.

Wat betekent dit voor de microscoop? De lichtgolven die door een microscopisch preparaat gaan, worden verstrooid. De objectieflens verzamelt ze tot een beeld. In dat beeld zijn deze golven een beetje in fase achtergeraakt op de directe golven, dat wil zeggen: de golven die langs het preparaat zijn gegaan. De laatste zijn gewoonweg sneller. Zernike manipuleerde de stralengang van de directe golven nauwkeurig door achter de lichtbron zowel een diafragma als een extra lens, de condensor te zetten. Bovendien bracht hij achter de objectieflens een filter aan, faseplaatje of fase-ring genaamd. Met dit filter verzwakte hij de intensiteit van de directe golf, maar tegelijkertijd vergrootte hij het faseverschil tussen de directe en de verstrooide golf. De fase van de één werd nagenoeg tegengesteld aan die van de ander. Het doorzichtige preparaat leverde zo een genuanceerd beeld, tot stand gekomen door lichtgolven die elkaar meer of minder uitdoven. De zogenaamde ‘fasecontrastmicroscoop’ is kortweg te beschrijven als een instrument dat faseverschillen in het licht, waarvoor het oog volstrekt ongevoelig is, omzet in intensiteitverschillen.

In 1930, op één van zijn vele werkzame avonden, kon Zernike zijn eerste faseplaatje testen. De vervolmaking nam geruime tijd in beslag, met gepeuter, gepriegel en gepruts. In 1932 durfde hij zijn uitvinding in de openbaarheid te brengen. Vervolgens wendde hij zich tot de Zeiss-fabrieken, onbetwist de beste optiekproducent ter wereld. De reactie was niet erg enthousiast: ‘Als dit ook maar enig praktisch nut heeft, dan zouden we het zelf al lang geleden hebben uitgevonden’, luidde het commentaar van de verantwoordelijke ingenieurs, de heren Siedentopff en Zsigmundy. Voor de zekerheid patenteerde men de vinding toch maar. Thuis gaf hij enige fasecontrastobjectieven aan bevriende biologen. Niemand deed er iets fatsoenlijks mee. Al met al vervelend en onverdiend; wrang was het echter dat de Wehrmacht in de jaren veertig plotseling wel belangstelling kreeg.

Pas na de oorlog beleefde de fasecontrastmicroscoop zijn eerste triomfen. Dat alle Duitse patenten vervallen waren verklaard, was toen een aardige meevaller. Vooral het klinische onderzoek profiteerde van de nieuwe methode. De Nobelprijs vormde een waardige compensatie voor zoveel gemiste kansen.

Literatuur

  1. Turner GL'E. Animadversions on the origins of themicroscope. In: North JD, Roche JJ, eds. The light of nature. Essays in thehistory and philosophy of science presented to AC Crombie. Dordrecht:Nijhoff, 1985: 193-207.

  2. Zuylen J van. The microscopes of Antoni van Leeuwenhoek. JMicrosc 1981; 121: 309-28.

  3. Fournier M. Huygens‘ designs for a simplemicroscope. Ann Sci 1989; 46: 575-96.

  4. Fournier M. Instrumentgerichte wetenschapsgeschiedenis inde praktijk. Een zonnemicroscoop van Kleman. Tijdschrift voor de Geschiedenisder Geneeskunde, Natuurwetenschappen, Wiskunde en Techniek 1987; 10:131-48.

  5. Zuylen J van. Jan en Harmanus van Deijl. Een optischewerkplaats in de 18e eeuw. Tijdschrift voor de Geschiedenis der Geneeskunde,Natuurwetenschappen, Wiskunde en Techniek 1987; 10: 208-28.

  6. Anonymus. Negen Nederlandse Nobelprijswinnaars. Leiden:Museum Boerhaave, 1988.