Просто о сложном

Дорогой друг, ты уже знаешь, что микроскоп позволяет нам рассматривать микрообъекты. С течением времени ученые научились оформлять их в микропрепараты. Одни из них хранятся недолго, другие могут сохраняться длительное время.

Про микрообъекты я рассказал тебе на прошлом занятии. А давай теперь рассмотрим поближе и сам микроскоп. Из чего же он состоит?!

Первый микроскоп назван в честь моего имени - микроскоп Левенгука. Но вернемся немного в прошлое. До того, как стать таким, как сейчас, микроскоп прошел множество этапов. И первым из них стала трубка с двумя выпуклыми линзами. С помощью этого прибора, сконструированного Захарией Янсеном в 1590 году, можно было добиться увеличения в 3-10 раз.

Микроскоп Захарии Янсена

Более совершенный микроскоп был создан уже в 1624 году руками Джузеппе Кампани по чертежам известного ученого Галилео Галилея. С его помощью объекты можно было рассматривать в отраженном свете. Отличие этого микроскопа от его предшественника было в том, что выпуклой была только одна из линз, другая же была вогнутой.

Микроскоп Галилео Галилея

Кстати, свое нынешнее название микроскоп получил только в 1625 году. Оно происходит от двух греческих слов «микрон» – «маленький» и «скопейн» – «смотрю».

Следующий этап – микроскоп Роберта Гука, изобретенный около 1670 года. Увеличение этого прибора достигало 50 крат, но по строению он был гораздо сложнее всех предыдущих моделей. Его тубус уже не нужно было удерживать руками, так как он подвижно закреплялся на держателе. Рассматриваемый образец освещался с помощью дополнительного прибора, представлявшего собой комбинацию масляной лампы и колбы с водой. А с помощью конденсора свет направлялся точно на объект.

Микроскоп Роберта Гука	Схема микроскопа Гука

Знал ли ты, дорогой друг, что ван Левенгуком, то есть мной, было сконструировано более 20 вариантов микроскопов?! Сейчас в музеях мира можно найти только 9 из них. Все они были не очень удобны в использовании, зато давали возможность очень подробно рассматривать объекты из-за гораздо большего увеличения, чем у других микроскопов-современников. Мои микроскопы были больше похожи на лупы (я ранее упоминал об этом), чем на микроскопы и представляли собой две металлические пластины, между которыми был зажат шарик-линза, а напротив линзы находилось острие, куда нанизывался рассматриваемый объект. И чтобы что-либо разглядеть, за ручку этот микроскоп подносили близко к глазу. Такие микроскопы могли давать увеличение до 300 крат, не более.

Микроскоп А. Левенгука

Современный световой микроскоп. Сейчас микроскопы выглядят иначе и представляют собой сложную сборную конструкцию. Кроме того, они имеют разные принципы работы и на этой основе делятся на виды. Предлагаю остановиться на самом распространенном микроскопе – световом, или оптическом.

Световой (оптический) микроскоп

Несмотря на то, что конструкция микроскопа сложна, мы с тобой постараемся разобраться в ее элементах, которые на самом деле просто запомнить. Микроскоп, с точки зрения технологии и конструкции, состоит из двух частей: механической и оптической.

К оптической части микроскопа относятся объективы, окуляры и осветительное устройство. Объектив – это металлический цилиндр с несколькими линзами. Увеличение объектива бывает различным и указано на нем. Например, 4х или 10х.

Объективы – это сменная часть микроскопа. Чаще всего в микроскопе три сухих объектива и один иммерсионный, который также называют влажным. В чем же их различие? Сухие объективы работают с микропрепаратом непосредственно. Для влажных же необходимо использование иммерсионного масла. В прошлом его роль играло кедровое или минеральное масло.

Иммерсионное масло

Кроме того, сухие объективы имеют увеличение от 4х до 80х, иммерсионные дают увеличение 90х и 100х крат.

Окуляр тоже представляет собой цилиндр, в который вмонтировано чаще всего 2-3 линзы. Нижняя линза фокусирует изображение объекта, а верхняя предназначена для наблюдения. Увеличение окуляров обозначено на них таким же образом, как и на объективах. Окуляр может быть один, тогда микроскоп называется монокулярным, или их может быть два, и тогда микроскоп – бинокулярный. Для того, чтобы узнать общее разрешение микроскопа, мы должны просто перемножить значение увеличения окуляра на значение увеличения объектива.

Внимание, блиц-вопрос!

В момент наблюдения за микрообъектом установлен окуляр – 10х, объектив – 4х. Напиши в Telegram-канале, какова разрешающая способность микроскопа в момент исследования и укажи, в каких единицах она выражается.

Производство линз для всех оптических приборов совершенствовалось с течением времени: если раньше стекла очков или линзы тех же микроскопов были мутными или давали искаженное изображение, то сейчас подобные ошибки сведены к минимуму.

Осветительное устройство является важной частью микроскопа, так как изображение в световом микроскопе создается с помощью светового потока, откуда и взялось такое его название. Осветительный блок представляет собой зеркало или электроосветитель. Зеркало собирает свет и отражает его на препарат. Электроосветитель представляет собой лампочку, которая устанавливается фиксировано в основание микроскопа. В микроскопах используются лампы накаливания или галогенные лампы. Над электроосветителем установлен конденсор, с помощью которого изменяется интенсивность освещения.

В механическую часть микроскопа входят: подставка, штатив, револьвер объективов, винт грубой настройки и винт точной настройки, предметный столик.

Поставка представляет собой основание микроскопа, на котором закрепляются остальные его части.

Из основания выходит штатив, который также называют тубусодержателем. Эта часть несет тубус с окуляром и револьвер объективов.

Револьвер обеспечивает смену объективов с разным увеличением, расположенных в его гнездах.

На предметном столике располагается изучаемый препарат. Для его фиксации на предметном столике есть зажимы, которые не позволяют предметному стеклу с препаратом сдвинуться. Обычно предметный столик имеет рукоятку перемещения, позволяющую перемещать препарат в горизонтальной плоскости для смены поля видения.

В зависимости от той или иной конструкции микроскопа, с помощью винтов настраивают в вертикальной плоскости положение предметного столика относительно объектива или положение самого объектива. Винт грубой настройки (макровинт) предназначен для значительного перемещения, а винт точной наводки (микровинт) – для постепенной и более точной настройки. Именно благодаря этим частям обеспечивается фокусировка объективов на препарате.

Схема строения микроскопа

Мой юный исследователь, современные световые микроскопы делятся на несколько видов. Особенно среди них выделяются стереомикроскопы, которые предназначены для рассматривания объемных объектов.

Микроскоп стереоскопический

Стереомикроскопы, как и другие световые микроскопы, имеют в своем строении окуляры, объектив, предметный столик, основание конструкции, винты фокусировки. Обязательной частью стереомикроскопов является призма – часть оптической системы. Так как изображение в стереомикроскопе получается перевернутым, призму используют для переворачивания изображения, чтобы оно стало прямым.

В отличие от лабораторного микроскопа, в котором формирующееся изображение поступает к нам в глаза в виде двух совершенно одинаковых картинок, в стереомикроскопе изображение получается иначе. Существует две оптических системы, используемых в стереомикроскопе, которые имеют общую черту: изображения, приходящие в левый и правый глаз, различны. Таким же образом работает и наше естественное бинокулярное (стереоскопическое) зрение.

В первом случае в основе оптической системы лежат два объектива, расположенные друг к другу под углом около 10-14 градусов, что делает их независимыми друг от друга. Плюс этой схемы в более простой конструкции и большей глубине фокуса. Однако поле зрения у нее относительно невелико. Такая система названа системой Грену, по имени ее автора.

Другая система называется схемой Аббе или общим главным объективом. Здесь используется один общий объектив из линз большого диаметра. Свет проходит через него и попадает в два параллельных и независимых друг от друга канала. Эта схема практически не дает искажения изображения и к тому же ее поле зрения довольно широко.

Сравнение оптической системы Гренну и Аббе

Световые микроскопы отличаются друг от друга рядом характеристик: кратность увеличения, количество объективов и другими. Лабораторные биологические микроскопы в зависимости от функциональности довольно дорогие. Их оптика качественная и сильная, поэтому увеличение достигает 1000-2000 крат. Другой вариант микроскопов имеет увеличение от 40 до 650 крат. Это так называемые учебные микроскопы. Такие микроскопы отлично подходят для работы в школе или дома.

Дорогой друг, ты уже знаешь, что я создал более двух десятков моделей микроскопов. А сможешь ли ты собрать микроскоп?

Распечатывай схемы: Модель микроскопа; Инструкция.

Вырезай. Собирай модель. Фотоотчет прикрепляй в форму обратной связи. Не терпится увидеть, что у тебя получится!

ДЛЯ ОТВЕТОВ

Источники

Микроскоп Левенгука [Электронный ресурс]. URL: https://sitekid.ru/izobreteniya_i_tehnika/mikroskop_levenguka.html (режим доступа - свободный).

Основы стереомикроскопии [Электронный ресурс]. URL: https://stormoff.ru/mediacenter/articles/article_67/ (режим доступа - свободный).

Устройство микроскопа и правила работы с ним [Электронный ресурс]. URL: https://e-lib.gasu.ru/eposobia/papina/bolprak/R_1_1.html (режим доступа - свободный).

Своя лаборатория [Электронный ресурс]. URL: https://ownlab.ru/2013/02/kak-vybrat-mikroskop/ (режим доступа - свободный).

Микроскопия для школьников. Методические рекомендации по организации и подготовке компетенции [Электронный ресурс]. URL: https://akdec.ru/download/35dwnl21.pdf (режим доступа - свободный).