蝙蝠侠和罗宾。杜松子酒和补品。卡尔·蔡司（Carl Zeiss）和恩斯特·阿贝（Ernst Abbe）？尽管您可能没有听说过最后一个二人，但他们的合作导致了显微镜和光学镜头发展的进步。这19Th- 世纪的故事 - 涉及风景如画的德国城镇，显微镜和锤子和砧座 - 还展示了当经验研究和理论融合在一起时会发生什么。想象一下模拟的可能性…
卡尔·蔡司（Carl Zeiss）的光学研讨会的开端
卡尔·齐斯（Carl Zeiss）于1816年在德国魏玛（Weimar）出生于一个富裕的艺术家庭。完成学校后，蔡司（Zeiss）担任弗里德里希·科纳（FriedrichKörner）的学徒，弗里德里希·科纳（FriedrichKörner）是德国小镇耶拿（Jena）的著名法院技工和讲师。在科纳（Körner）的领导下，蔡司（Zeiss）可以自由地遵循他的利益，学习数学和自然科学。然后，他继续从事机械工程和旅行推销员的工作，这将他带到了全国。
卡尔·蔡司（Carl Zeiss）的肖像。这项工作位于其原籍国，其他国家以及版权期限为作者生活的地区以及70年或以下的领域Wikimedia Commons。
大约在这个时候，生物学家马蒂亚斯·施莱登（Matthias Schleiden）发展了一个众所周知的理论，即所有生命都是由细胞组成的。突然，生物学蓬勃发展，显微镜是工具du jour每个人都需要。但是，显微镜很昂贵，并且能够产生的细胞图像不是很好。施莱登（Schleiden）熟悉科尔纳（Körner）的工作，并知道蔡司（Zeiss）的前导师可以制作出更加负担得起的显微镜，这些显微镜和市场上已经有效。他们建立了工作关系。
通过现代显微镜看到的血细胞。在蔡司时期，细胞的重要性仍然是一种相对较新的情绪。美国空军照片/飞行员1级劳拉·麦克斯（Laura Max） - 美国空军。该图像或档案是美国空军飞行员或雇员的作品，是该人正式职责的一部分。作为美国联邦政府的工作，该图像或文件位于美国的公共领域。图像通过Wikimedia Commons。
当蔡司在路上有足够的生活时，他回到耶拿，并度过了自己的日子，观察了自然科学家的日常生活。尽管他没有像他们那样具有广泛的理论科学背景，但他的观察结果使他能够更好地了解他们在设备方面的需求。事实证明，这对Körner进行显微镜生产的努力很有帮助。
1846年，蔡司开设了一个精确的机械师研讨会，在那里他继续生产基本的显微镜。蔡司以自己独特的设计和风格生产显微镜，迅速在科学界赢得了良好的声誉。
至少可以说，卡尔·蔡司（Carl Zeiss）的实验室是独一无二的。被称为完美主义者蔡司会破坏较低的显微镜在整个工厂的前面使用锤子和砧。但是，即使按照现代标准，他也对工人非常慷慨。尽管他们工作了12个小时，但提供了员工公司场所的免费医疗保健，付款时间和遣散费- 当时闻所未闻的好处。
蔡司进一步迈出了一步，超越了基本显微镜，并开始开发复合仪器。
改进的显微镜需要放大
基本显微镜仅依靠角放大倍率来查看正在研究的对象。顾名思义，复合显微镜包含两个或更多镜头。一个物镜，靠近放置正在研究的物体的位置收集光，该光聚焦在显微镜内部。然后，该图像被另一个称为目镜的镜头放大。与基本显微镜相比，观看者以更高的放大倍率获得了放大的对象的倒置图像。
复合显微镜，例如1914年Carl Zeiss开发的这种双眼版本，比基本显微镜产生更高质量的图像。乍得·安德森（Chad Anderson）的图片 - SFO博物馆。获得许可CC BY-SA 2.0， 通过Wikimedia Commons。
马蒂亚斯·施莱登（Matthias Schleiden）撰写了有关如何提高生物学研究需要的复合显微镜，而蔡司（Zeiss）则完成了任务。但是，当他不完全了解其背后的物理学时，他不愿意设计一些东西。基本显微镜的内部起作用易于理解，即使对于非技术人员来说，但是复合显微镜涉及更多光学理论。
尽管蔡司在数学和科学方面具有背景，但他需要与光学科学家联手。
恩斯特·阿贝（Ernst Abbe）被添加到方程式中
恩斯特·阿贝（Ernst Abbe）于1840年出生于德国艾森纳奇（Eisenach），来自谦虚的起点（与蔡司（Zeiss）不同），并在当地大学担任讲师。当阿贝（Abbe）开始与蔡司（Zeiss）合作时，他才26岁，但他们很可能已经彼此越过道路，因为耶拿（Jena）当时是一个小镇。
恩斯特·阿贝（Ernst Abbe）的肖像。这项工作位于其原籍国，其他国家以及版权期限为作者生活的地区以及70年或以下的领域Wikimedia Commons。
Abbe通过将分析理论应用于其显微镜的设计来帮助Zeiss。他的贡献，包括Abbe正弦状况和光的波特征，在光学和研究的研究中仍然有用傅立叶光学元件。
在显微镜下前进Carl-Zeiss-Stiftung
由于生物学研究的繁荣，蔡司的许多竞争对手都采用了他的试验方法，并批评了他的设计过于基础。研究人员想要可以产生更高质量图像的显微镜。Abbe发现了Zeiss设计的理论极限，但是当时可用的材料使设计显微镜无法接近。该团队需要在市场上踢脚…
耶拿当地大学的一家博士校友开始营救。化学家奥托·肖特（Otto Schott）帮助Zeiss和Abbe为显微镜开发了更好的光学玻璃，这使他们能够产生更高质量，更清晰的图像。这种特殊的新光玻璃使蔡司能够生产世界上最先进的显微镜。感谢，肖特（Schott）为今天仍在运营的Glassworks实验室提供。
耶拿的持久遗产
在运营高峰时，卡尔·蔡司（Carl Zeiss）的研讨会雇用了250多名员工，并制造了10,000多个显微镜。不幸的是，这次蔡司去世了。恩斯特·阿贝（Ernst Abbe）接管了公司，并根据蔡司的愿景将其前进。如今，Zeiss，Inc。被称为摄像机镜头的领先开发商，曾经的小型学术城镇Jena现在是光子和光学R＆D的温床。
左：卡尔·蔡司的坟墓。在公共领域中的图像，通过Wikimedia Commons。右：耶拿的蔡司天文馆。Michael Mertens的图片-Flickr.com并获得许可CC BY-SA 2.0， 通过Wikimedia Commons。
Zeiss，Abbe及其显微镜的故事突出了从经验研究到分析计算的重要旅程。Zeiss的研讨会是作为试验性操作开始的，其中不良设计的原型在重新开始之前被手动破坏。借助Abbe，可以使用光学理论设计高级化合物显微镜，以确保最佳的性能。
旅程的下一个阶段？一种可能性是射线跟踪软件，其中可以对光学大型系统中的射线轨迹进行可视化和分析，以开发新的和创新的显微镜设计。comsolMultiphysics®软件和附加射线光学模块使这成为可能。例如，双高斯镜头教程模型演示如何使用COMSOL®软件来模拟设计由Zeiss，Inc。的眼镜师首次开发，1897年在耶拿。
双高斯镜头模型。
停止分析，分析结构，热和光学性能在设备中，是多物理模拟有价值的另一个示例。Comsol多物理学中的各种型号包括内置Schott目录中的玻璃 - 听起来很熟悉吗？- 还包括来自其他各种制造商的眼镜。例如，Schott热线分散模型在PETZVAL镜头停止分析教程。
PETZVAL镜头模型的停止分析。
Zeiss，Abbe及其显微镜的故事只是如何将经验研究，分析计算，多物理模拟和同事之间合作的一个例子结合在一起，以改变生活的创新。
下一步
在这些资源中阅读有关Carl Zeiss的更多信息：
- 百科全书大不列颠
- F. Auerbach，蔡司作品和卡尔·齐斯·史蒂芬（Carl-Zeiss），trans。由S.F.保罗和F.J. Chesire，马歇尔，布鲁克斯和查克利，伦敦，1904年。
- 今天的显微镜
- 分子表达
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