Definizione di microscopio per 3. Cos'è un microscopio? Sottotipi di microscopi ottici
Un microscopio è un dispositivo progettato per ingrandire l'immagine degli oggetti di studio per visualizzare i dettagli della loro struttura nascosti ad occhio nudo. Il dispositivo fornisce un ingrandimento di decine o migliaia di volte, il che consente ricerche che non possono essere ottenute utilizzando qualsiasi altra attrezzatura o dispositivo.
I microscopi sono ampiamente utilizzati in medicina e ricerca di laboratorio. Con il loro aiuto, vengono inizializzati microrganismi e virus pericolosi per determinare il metodo di trattamento. Il microscopio è indispensabile e viene costantemente migliorato. Per la prima volta, una parvenza di microscopio fu creata nel 1538 dal medico italiano Girolamo Fracastoro, che decise di installare due lenti ottiche, argomenti simili utilizzati negli occhiali, nei binocoli, telescopi e lenti d'ingrandimento. Galileo Galilei, così come dozzine di scienziati di fama mondiale, hanno lavorato al miglioramento del microscopio.
Dispositivo
Esistono molti tipi di microscopi che differiscono nel design. La maggior parte dei modelli condivide un design simile, ma con caratteristiche tecniche minori.
Nella stragrande maggioranza dei casi, i microscopi sono costituiti da un supporto su cui sono fissati 4 elementi principali:
- Lente.
- Oculare.
- Sistema di illuminazione.
- Tabella degli argomenti.
Lente
L'obiettivo è un sistema ottico complesso costituito da lenti di vetro che si susseguono una dopo l'altra. Le lenti sono realizzate sotto forma di tubi, all'interno dei quali possono essere fissate fino a 14 lenti. Ognuno di essi ingrandisce l'immagine, allontanandola dalla superficie dell'obiettivo antistante. Pertanto, se si ingrandisce un oggetto di 2 volte, il successivo ingrandirà ancora di più questa proiezione, e così via finché l'oggetto non verrà visualizzato sulla superficie dell'ultima lente.
Ogni obiettivo ha la propria distanza di messa a fuoco. A questo proposito, sono fissati saldamente nel tubo. Se qualcuno di essi viene avvicinato o allontanato, non sarà possibile ottenere un ingrandimento chiaro dell'immagine. A seconda delle caratteristiche della lente, la lunghezza del tubo in cui è racchiusa la lente può variare. Infatti più è alto più l'immagine risulterà ingrandita.
Oculare
Anche l'oculare del microscopio è costituito da lenti. È progettato in modo che l'operatore che lavora con il microscopio possa appoggiarvi l'occhio e vedere un'immagine ingrandita sulla lente. L'oculare ha due lenti. Il primo si trova più vicino all'occhio ed è chiamato oculare, mentre il secondo campo. Con l'aiuto di quest'ultimo l'immagine ingrandita dalla lente viene adattata per la sua corretta proiezione sulla retina dell'occhio umano. Ciò è necessario per eliminare i difetti della percezione visiva mediante aggiustamento, poiché ogni persona mette a fuoco a una distanza diversa. La lente di campo consente di regolare il microscopio su questa funzione.
Sistema di illuminazione
Per visualizzare l'oggetto studiato è necessario illuminarlo, poiché la lente blocca la luce naturale. Di conseguenza, guardando attraverso l'oculare puoi sempre vedere solo un'immagine nera o grigia. Un sistema di illuminazione è stato sviluppato appositamente per questo scopo. Può essere realizzato sotto forma di lampada, LED o altra sorgente luminosa. Al massimo modelli semplici i raggi luminosi vengono ricevuti da una fonte esterna. Sono indirizzati a studiare l'argomento utilizzando gli specchi.
Tabella degli argomenti
L'ultima parte importante e più semplice da produrre di un microscopio è il tavolino. L'obiettivo è diretto verso di esso, poiché è su di esso che è fissato l'oggetto da studiare. Il tavolo ha una superficie piana, che permette di fissare l'oggetto senza timore che si muova. Anche il minimo movimento dell'oggetto di ricerca sotto ingrandimento sarà enorme, quindi ritrovare il punto originale esaminato non sarà facile.
Tipi di microscopi
Nel corso della vasta storia dell'esistenza di questo dispositivo, sono stati sviluppati diversi microscopi che differiscono in modo significativo nei principi di funzionamento.
Tra i tipi più frequentemente utilizzati e richiesti di questa apparecchiatura ci sono i seguenti tipi:
- Ottico.
- Elettronico.
- Sonde di scansione.
- Raggi X.
Ottico
Un microscopio ottico è il dispositivo più economico e semplice. Questa apparecchiatura consente di ingrandire l'immagine 2000 volte. È carino grande indicatore, che consente di studiare la struttura delle cellule, la superficie dei tessuti, trovare difetti negli oggetti creati artificialmente, ecc. Vale la pena notare che per ottenere tale elevato ingrandimento il dispositivo deve essere di altissima qualità, quindi è costoso. La stragrande maggioranza dei microscopi ottici sono molto più semplici e hanno un ingrandimento relativamente basso. I tipi educativi di microscopi sono rappresentati da quelli ottici. Ciò è dovuto al loro costo inferiore, oltre che al fattore di ingrandimento non troppo elevato.
In genere, un microscopio ottico è dotato di diverse lenti montate su un supporto mobile. Ognuno di essi ha il proprio grado di ingrandimento. Mentre esamini un oggetto, puoi spostare l'obiettivo nella posizione di lavoro e studiarlo con un certo ingrandimento. Se vuoi avvicinare ancora di più l'immagine, ti basterà passare ad una lente ancora più ingrandimento. Questi dispositivi non hanno una regolazione ultra precisa. Ad esempio, se hai bisogno di ingrandire solo un po' l'immagine, passando ad un altro obiettivo, potrai ingrandirla decine di volte, il che sarà eccessivo e non ti permetterà di percepire correttamente l'immagine ingrandita ed evitare inutili dettagli.
Microscopio elettronico
L'elettronica è un design più avanzato. Fornisce un ingrandimento dell'immagine di almeno 20.000 volte. L'ingrandimento massimo di un tale dispositivo è possibile di 10 6 volte. La particolarità di queste apparecchiature è che invece di un fascio di luce come quelle ottiche, inviano un fascio di elettroni. L'immagine è ottenuta attraverso l'utilizzo di speciali lenti magnetiche che rispondono al movimento degli elettroni nella colonna dello strumento. La direzione del raggio viene regolata utilizzando . Questi dispositivi apparvero nel 1931. All'inizio degli anni 2000, apparecchiature informatiche e microscopi elettronici iniziarono a essere combinati, il che aumentò significativamente il fattore di ingrandimento, l'intervallo di regolazione e rese possibile catturare l'immagine risultante.
I dispositivi elettronici, nonostante tutti i loro vantaggi, sono più costosi e richiedono condizioni operative speciali. Per ottenere un'immagine chiara e di alta qualità, è necessario che l'oggetto di studio si trovi nel vuoto. Questo perché le molecole d'aria disperdono gli elettroni, influenzando la chiarezza dell'immagine e impedendo regolazioni precise. A questo proposito, questa apparecchiatura viene utilizzata in condizioni di laboratorio. Un altro requisito importante per l'utilizzo dei microscopi elettronici è l'assenza di campi magnetici esterni. Per questo motivo i laboratori in cui vengono utilizzati hanno pareti coibentate molto spesse o si trovano in bunker sotterranei.
Tali apparecchiature vengono utilizzate in medicina, biologia e in vari settori.
Microscopi con sonda a scansione
Scansione microscopio a sonda permette di ottenere un'immagine da un oggetto esaminandolo utilizzando una sonda speciale. Il risultato è un'immagine tridimensionale con dati accurati sulle caratteristiche degli oggetti. Questa apparecchiatura ha un'alta risoluzione. Questa è un'attrezzatura relativamente nuova creata diversi decenni fa. Al posto della lente, questi dispositivi hanno una sonda e un sistema per spostarla. L'immagine ottenuta da essa viene registrata da un sistema complesso e registrata, dopo di che viene creata un'immagine topografica degli oggetti ingranditi. La sonda è dotata di sensori sensibili che rispondono al movimento degli elettroni. Esistono anche sonde che funzionano otticamente ingrandendole grazie all'installazione di lenti.
Le sonde vengono spesso utilizzate per ottenere dati sulla superficie di oggetti con terreno complesso. Spesso vengono calati in tubi, buchi e piccoli tunnel. L'unica condizione è che il diametro della sonda corrisponda al diametro dell'oggetto studiato.
Questo metodo è caratterizzato da un errore di misurazione significativo, poiché l'immagine 3D risultante è difficile da decifrare. Ci sono molti dettagli che vengono distorti dal computer durante l'elaborazione. I dati iniziali vengono elaborati matematicamente utilizzando un software specializzato.
Microscopi a raggi X
Il microscopio a raggi X appartiene a attrezzatura da laboratorio, utilizzato per studiare oggetti le cui dimensioni sono paragonabili alla lunghezza d'onda dei raggi X. Aumentare l'efficienza di questo dispositivo situato tra dispositivi ottici ed elettronici. Vengono inviati all'oggetto studiato Raggi X, dopodiché i sensori sensibili reagiscono alla loro rifrazione. Di conseguenza, viene creata un'immagine della superficie dell'oggetto studiato. A causa del fatto che i raggi X possono passare attraverso la superficie di un oggetto, tali apparecchiature consentono non solo di ottenere dati sulla struttura dell'oggetto, ma anche sulla sua composizione chimica.
Le apparecchiature a raggi X sono comunemente utilizzate per valutare la qualità dei rivestimenti sottili. Viene utilizzato in biologia e botanica, nonché per l'analisi di miscele di polveri e metalli.
L'occhio umano è progettato in modo tale da non poter vedere un oggetto le cui dimensioni non superino 0,1 mm. In natura esistono oggetti le cui dimensioni sono molto più piccole. Questi sono microrganismi, cellule di tessuti viventi, elementi strutturali di sostanze e molto altro.
Anche nell'antichità venivano utilizzati cristalli naturali lucidati per migliorare la vista. Con lo sviluppo della lavorazione del vetro, iniziarono a essere prodotte lenticchie di vetro - lenti. R. Bacon nel XIII secolo. consigliato alle persone con scarsa visione posizionare il vetro convesso sugli oggetti per vederli meglio. Allo stesso tempo, in Italia apparvero occhiali costituiti da due lenti collegate.
Nel XVI secolo gli artigiani italiani e olandesi che producevano occhiali conoscevano la proprietà di un sistema di due lenti per produrre un'immagine ingrandita. Uno dei primi dispositivi del genere fu realizzato nel 1590 dall'olandese Z. Jansen.
Nonostante il fatto che la capacità di ingrandimento delle superfici e delle lenti sferiche fosse nota già nel XIII secolo, prima dell'inizio del XVII secolo. nessuno degli scienziati naturali ha nemmeno provato a usarli per osservare gli oggetti più piccoli inaccessibili all'occhio umano nudo.
La parola “microscopio”, derivata da due parole greche – “piccolo” e “guardare”, fu introdotta nell’uso scientifico da un membro dell’Accademia “Dei Lyncei” (dagli occhi di lince) Desmikian all’inizio del XVII secolo.
Nel 1609 Galileo Galilei, mentre studiava il telescopio da lui progettato, lo utilizzò come microscopio. Per fare ciò, ha cambiato la distanza tra la lente e l'oculare. Galileo fu il primo a giungere alla conclusione che la qualità delle lenti per occhiali e telescopi dovrebbe essere diversa. Ha creato un microscopio selezionando una distanza tra le lenti che avrebbe ingrandito non gli oggetti distanti, ma quelli vicini. Nel 1614 Galileo esaminò gli insetti al microscopio.
L'allievo di Galileo, E. Torricelli, adottò l'arte di molare le lenti dal suo maestro. Oltre a realizzare cannocchiali, Torricelli costruì semplici microscopi, costituiti da una minuscola lente, che ottenne da una goccia di vetro fondendo una bacchetta di vetro sul fuoco.
Nel XVII secolo I microscopi più semplici erano popolari, costituiti da una lente d'ingrandimento: una lente biconvessa montata su un supporto. Sul supporto è stato montato anche un tavolo portaoggetti su cui è stato posizionato l'oggetto in questione. Sotto il tavolo c'era uno specchio di forma piatta o convessa, che rifletteva i raggi del sole sull'oggetto e lo illuminava dal basso. Per migliorare l'immagine, la lente d'ingrandimento è stata spostata rispetto al palco utilizzando una vite.
Nel 1665, l'inglese R. Hooke, utilizzando un microscopio con piccole perle di vetro, scoprì la struttura cellulare dei tessuti animali e vegetali.
Un contemporaneo di Hooke, l'olandese A. van Leeuwenhoek, costruì microscopi costituiti da piccole lenti biconvesse. Fornivano un ingrandimento di 150–300x. Usando i suoi microscopi, Leeuwenhoek studiò la struttura degli organismi viventi. In particolare, scoprì il movimento del sangue all'interno vasi sanguigni e globuli rossi, sperma, descrivevano la struttura dei muscoli, delle squame della pelle e molto altro.
Scoperto Leeuwenhoek nuovo mondo– il mondo dei microrganismi. Descrisse molte specie di ciliati e batteri.
Il biologo olandese J. Swammerdam ha fatto molte scoperte nel campo dell'anatomia microscopica. Ha studiato l'anatomia degli insetti in modo più dettagliato. Negli anni '30 XVIII secolo ha prodotto un'opera riccamente illustrata chiamata Nature's Bible.
I metodi per calcolare i componenti ottici di un microscopio sono stati sviluppati dallo svizzero L. Euler, che ha lavorato in Russia.
La struttura più comune del microscopio è la seguente: l'oggetto da esaminare viene posizionato su un tavolino. Sopra c'è un dispositivo in cui sono montate le lenti dell'obiettivo e il tubo - un tubo con un oculare. L'oggetto osservato viene illuminato utilizzando una lampada o luce del sole, specchio inclinato e lente. I diaframmi installati tra la sorgente luminosa e l'oggetto limitano il flusso luminoso e ne riducono la quota luce diffusa. Tra i diaframmi è installato uno specchio che modifica la direzione del flusso luminoso di 90°. Un condensatore concentra un raggio di luce su un oggetto. La lente raccoglie i raggi diffusi dall'oggetto e forma un'immagine ingrandita dell'oggetto, osservata utilizzando un oculare. L'oculare funziona come una lente d'ingrandimento, fornendo un ulteriore ingrandimento. L'ingrandimento del microscopio varia da 44 a 1500 volte.
Nel 1827 J. Amici utilizzò nel microscopio una lente ad immersione. In esso, lo spazio tra l'oggetto e la lente è riempito con liquido di immersione. Vengono utilizzati tali liquidi oli vari(cedro o minerale), acqua o una soluzione acquosa di glicerina, ecc. Tali obiettivi consentono di aumentare la risoluzione del microscopio e migliorare il contrasto dell'immagine.
Nel 1850 l'ottico inglese G. Sorby creò il primo microscopio per l'osservazione di oggetti in luce polarizzata. Tali dispositivi vengono utilizzati per studiare cristalli, campioni di metallo, tessuti animali e vegetali.
L'inizio della microscopia ad interferenza fu posto nel 1893 dall'inglese J. Sirks. La sua essenza è che ogni raggio che entra nel microscopio si divide in due. Uno dei raggi risultanti è diretto verso la particella osservata, il secondo oltre. All'oculare, entrambi i raggi vengono ricollegati e tra loro si verifica un'interferenza. La microscopia ad interferenza consente lo studio di tessuti e cellule viventi.
Nel 20 ° secolo apparso diversi tipi microscopi con scopi diversi, design che consentono lo studio di oggetti in ampi intervalli spettro
Pertanto, nei microscopi invertiti l'obiettivo si trova sotto l'oggetto osservato e il condensatore si trova sopra. La direzione dei raggi viene modificata mediante un sistema di specchi, ed entrano nell’occhio dell’osservatore, come di consueto, dal basso verso l’alto. Questi microscopi sono progettati per studiare oggetti ingombranti che sono difficili da posizionare sul tavolino dei microscopi convenzionali. Sono utilizzati per studiare colture di tessuti, reazioni chimiche, determinare i punti di fusione dei materiali. Questi microscopi sono ampiamente utilizzati in metallografia per osservare le superfici di metalli, leghe e minerali. I microscopi invertiti possono essere dotati di dispositivi speciali per la microfotografia e il microcinema.
I microscopi fluorescenti sono dotati di filtri luminosi sostituibili che consentono di isolare nella radiazione dell'illuminatore quella parte dello spettro che provoca la luminescenza dell'oggetto studiato. Filtri speciali trasmettono solo la luce luminescente dell'oggetto. Le sorgenti luminose di tali microscopi sono lampade al mercurio ad altissima pressione che emettono raggi ultravioletti e raggi nella gamma delle onde corte dello spettro visibile.
I microscopi ultravioletti e infrarossi vengono utilizzati per studiare aree dello spettro inaccessibili all'occhio umano. I circuiti ottici sono simili a quelli dei microscopi convenzionali. Le lenti di questi microscopi sono realizzate con materiali trasparenti ai raggi ultravioletti (quarzo, fluorite) e infrarossi (silicio, germanio). Sono dotati di telecamere che registrano immagine visibile e convertitori elettro-ottici che trasformano un'immagine invisibile in visibile.
Uno stereomicroscopio fornisce un'immagine tridimensionale di un oggetto. Si tratta in realtà di due microscopi, realizzati in un unico design in modo tale che gli occhi destro e sinistro osservino l'oggetto da diverse angolazioni. Hanno trovato applicazione nella microchirurgia e nell'assemblaggio di dispositivi in miniatura.
I microscopi di confronto sono due microscopi convenzionali combinati con un unico sistema di oculari. Utilizzando tali microscopi, puoi osservare due oggetti contemporaneamente, confrontando le loro caratteristiche visive.
Nei microscopi televisivi, l'immagine del farmaco viene convertita in segnali elettrici che riproducono questa immagine sullo schermo di un tubo a raggi catodici. Questi microscopi consentono di modificare la luminosità e il contrasto dell'immagine. Con il loro aiuto, puoi studiare a distanza di sicurezza oggetti pericolosi da vedere a distanza ravvicinata, come le sostanze radioattive.
I migliori microscopi ottici consentono di ingrandire gli oggetti osservati di circa 2000 volte. Un ulteriore ingrandimento non è possibile perché la luce si piega attorno all'oggetto illuminato e, se le sue dimensioni sono inferiori alla lunghezza d'onda, tale oggetto diventa invisibile. La dimensione minima di un oggetto che può essere visto al microscopio ottico è 0,2–0,3 micrometri.
Nel 1834 W. Hamilton stabilì che esiste un'analogia tra il passaggio dei raggi luminosi in mezzi otticamente disomogenei e le traiettorie delle particelle nei campi di forza. La possibilità di realizzare un microscopio elettronico apparve nel 1924 dopo che L. De Broglie avanzò l'ipotesi che tutti i tipi di materia senza eccezione - elettroni, protoni, atomi, ecc. - sono caratterizzati dal dualismo onda-particella, hanno cioè la proprietà sia delle particelle che delle onde. I prerequisiti tecnici per la creazione di un tale microscopio sono apparsi grazie alla ricerca del fisico tedesco H. Busch. Indagò sulle proprietà di focalizzazione dei campi assialsimmetrici e nel 1928 sviluppò una lente elettronica magnetica.
Nel 1928 M. Knoll e M. Ruska iniziarono a creare il primo microscopio a trasmissione magnetica. Tre anni dopo, ottennero l'immagine di un oggetto formato utilizzando fasci di elettroni. Nel 1938 M. von Ardenne in Germania e nel 1942 V.K. Zvorykin negli USA costruirono i primi microscopi elettronici a scansione funzionanti secondo il principio della scansione. In essi, un sottile fascio di elettroni (sonda) si muoveva sequenzialmente attraverso l'oggetto da un punto all'altro.
In un microscopio elettronico, a differenza di un microscopio ottico, vengono utilizzati gli elettroni al posto dei raggi luminosi e vengono utilizzate bobine elettromagnetiche o lenti elettroniche al posto delle lenti di vetro. La fonte di elettroni per illuminare un oggetto è una “pistola” elettronica. In esso, la fonte di elettroni è un catodo metallico. Gli elettroni vengono quindi raccolti in un fascio utilizzando un elettrodo di focalizzazione e, sotto l'influenza di un forte campo elettrico agente tra il catodo e l'anodo, acquistano energia. Per creare un campo, agli elettrodi vengono applicate tensioni fino a 100 kilovolt o più. La tensione è regolata a gradini ed è altamente stabile: in 1–3 minuti cambia di non più di 1–2 ppm rispetto al valore originale.
Uscendo dalla "pistola" elettronica, un fascio di elettroni viene diretto verso un oggetto mediante una lente condensatrice, disperso su di esso e focalizzato da una lente oggetto, che crea un'immagine intermedia dell'oggetto. L'obiettivo di proiezione raccoglie gli elettroni e crea una seconda immagine ancora più grande sullo schermo fluorescente. Su di esso, sotto l'influenza degli elettroni che lo colpiscono, appare un'immagine luminosa dell'oggetto. Se metti una lastra fotografica sotto lo schermo, puoi fotografare questa immagine.
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Definizione incompleta ↓
Cos'è un microscopio? Significato e interpretazione della parola mikroskop, definizione del termine
microscopio -
uno strumento ottico con una o più lenti per produrre immagini ingrandite di oggetti non visibili a occhio nudo. I microscopi possono essere semplici o complessi. Un microscopio semplice è un sistema a lente singola. Un semplice microscopio può essere considerato una normale lente d'ingrandimento: una lente piano-convessa. Un microscopio composto (spesso chiamato semplicemente microscopio) è una combinazione di due semplici.
Un microscopio composto fornisce un ingrandimento maggiore di uno semplice e ha una risoluzione maggiore. La risoluzione è la capacità di distinguere i dettagli di un campione. Un'immagine ingrandita senza dettagli visibili fornisce poche informazioni utili.
Un microscopio complesso ha un design a due stadi. Un sistema di lenti, chiamato obiettivo, viene avvicinato al campione; crea un'immagine ingrandita e risolta dell'oggetto. L'immagine viene ulteriormente ingrandita da un altro sistema di lenti chiamato oculare, posizionato più vicino all'occhio dello spettatore. Questi due sistemi di lenti si trovano alle estremità opposte del tubo.
Lavorare con un microscopio. L'illustrazione mostra un tipico microscopio biologico. Il supporto per treppiede è realizzato sotto forma di fusione pesante, solitamente a forma di ferro di cavallo. Ad esso è fissato su una cerniera un portatubo che sostiene tutte le altre parti del microscopio. Il tubo in cui sono montati i sistemi di lenti consente loro di essere spostati rispetto al campione per la messa a fuoco. La lente si trova all'estremità inferiore del tubo. Tipicamente, un microscopio è dotato di diversi obiettivi di diverso ingrandimento su una torretta, che consente loro di essere installati in una posizione di lavoro sull'asse ottico. L'operatore, esaminando il campione, inizia, di regola, con una lente che ne è dotata ingrandimento più basso e il campo visivo più ampio, trova i dettagli che gli interessano e poi li esamina utilizzando una lente ad alto ingrandimento. L'oculare è montato all'estremità di un supporto retrattile (che consente di modificare la lunghezza del tubo quando necessario). L'intero tubo con obiettivo e oculare può essere spostato su e giù per mettere a fuoco il microscopio.
Il campione viene solitamente prelevato come uno strato o una sezione trasparente molto sottile; è posizionato su una lastra di vetro rettangolare, chiamata vetrino, e coperto superiormente con una lastra di vetro più sottile e più piccola, chiamata coprioggetto. Il campione è spesso colorato sostanze chimiche per aumentare il contrasto. Il vetrino viene posizionato sul tavolino in modo che il campione si trovi sopra il foro centrale del tavolino. Il tavolino è solitamente dotato di un meccanismo per spostare il campione in modo fluido e preciso attraverso il campo visivo.
Sotto il tavolino portaoggetti si trova il supporto per il terzo sistema di lenti, un condensatore, che concentra la luce sul campione. Possono esserci diversi condensatori e qui si trova un diaframma a iride per regolare l'apertura.
Ancora più in basso si trova uno specchio luminoso installato in un giunto cardanico, che riflette la luce della lampada sul campione, grazie al quale l'intero sistema ottico del microscopio crea un'immagine visibile. L'oculare può essere sostituito con un attacco fotografico e quindi l'immagine verrà formata sulla pellicola fotografica. Molti microscopi da ricerca sono dotati di un illuminatore speciale, per cui non è necessario uno specchio illuminato.
Aumento. L'ingrandimento di un microscopio è uguale al prodotto dell'ingrandimento dell'obiettivo e dell'ingrandimento dell'oculare. Per un tipico microscopio da ricerca L'ingrandimento dell'oculare è 10 e l'ingrandimento degli obiettivi è 10, 45 e 100. Pertanto, l'ingrandimento di un tale microscopio va da 100 a 1000. L'ingrandimento di alcuni microscopi raggiunge 2000. Aumentare ulteriormente l'ingrandimento non ha senso, poiché la risoluzione non migliora; al contrario, la qualità dell'immagine peggiora.
Teoria. Una teoria coerente del microscopio fu formulata dal fisico tedesco Ernst Abbe alla fine del XIX secolo. Abbe ha scoperto che la risoluzione (la distanza minima possibile tra due punti visibili separatamente) è data da
dove R è la risoluzione in micrometri (10-6 m), . - lunghezza d'onda della luce (creata dall'illuminatore), μm, n - indice di rifrazione del mezzo tra il campione e la lente, a. - metà dell'angolo di ingresso della lente (l'angolo tra i raggi esterni del fascio di luce conico che entra nella lente). Abbe chiamò la quantità apertura numerica (è indicata con il simbolo NA). Dalla formula sopra è chiaro che maggiore è la NA e più corta è la lunghezza d'onda, minori saranno i dettagli risolti dell'oggetto in studio.
L'apertura numerica non determina solo la risoluzione del sistema, ma caratterizza anche l'apertura dell'obiettivo: l'intensità luminosa per unità di area dell'immagine è approssimativamente uguale al quadrato di NA. Per un buon obiettivo, il valore NA è di circa 0,95. Il microscopio è solitamente progettato in modo che il suo ingrandimento totale sia di ca. 1000 N.A.
Lenti a contatto. Esistono tre tipi principali di obiettivi, che differiscono nel grado di correzione delle distorsioni ottiche: aberrazioni cromatiche e sferiche. L'aberrazione cromatica si verifica quando onde luminose di diverse lunghezze d'onda vengono focalizzate in punti diversi sull'asse ottico. Di conseguenza, l'immagine appare colorata. Le aberrazioni sferiche sono causate dal fatto che la luce che passa attraverso il centro della lente e la luce che passa attraverso la sua parte periferica sono focalizzate in punti diversi sull'asse. Di conseguenza, l'immagine appare poco chiara.
Le lenti acromatiche sono attualmente le più comuni. In essi, le aberrazioni cromatiche vengono soppresse attraverso l'uso di elementi in vetro con diverse dispersioni, garantendo la convergenza dei raggi estremi dello spettro visibile - blu e rosso - in un unico fuoco. Rimane una leggera colorazione dell'immagine e talvolta appare come deboli strisce verdi attorno all'oggetto. L'aberrazione sferica può essere corretta solo per un colore.
Le lenti alla fluorite utilizzano additivi di vetro per migliorare la correzione del colore al punto che la colorazione viene quasi completamente eliminata dall'immagine.
Le lenti apocromatiche sono le lenti con la correzione del colore più complessa. Non solo eliminano quasi completamente le aberrazioni cromatiche, ma correggono anche le aberrazioni sferiche non per uno, ma per due colori. Apocromatici crescenti per di colore blu un po' di più che per il rosso, e quindi richiedono speciali oculari "compensatori".
La maggior parte delle lenti sono "asciutte", cioè sono progettati per funzionare in condizioni in cui lo spazio tra la lente e il campione è pieno d'aria; il valore NA per tali lenti non supera 0,95. Se si introduce un liquido (olio o, più raramente, acqua) tra l'obiettivo e il campione, si ottiene un obiettivo “ad immersione” con un valore di NA fino a 1,4 e un corrispondente miglioramento della risoluzione.
Attualmente, l'industria produce e vari tipi lenti speciali. Questi includono lenti a campo piatto per microfotografia, lenti senza stress (rilassate) per lavorare in luce polarizzata e lenti per esaminare campioni metallurgici opachi illuminati dall'alto.
Condensatori. Il condensatore forma un cono di luce diretto sul campione. Tipicamente, un microscopio è dotato di un diaframma a iride per far corrispondere l'apertura del cono di luce con l'apertura dell'obiettivo, fornendo così la massima risoluzione e il massimo contrasto dell'immagine. (Il contrasto in microscopia ha lo stesso importante, come nella tecnologia televisiva.) Il condensatore più semplice, abbastanza adatto per la maggior parte dei microscopi di uso generale, è il condensatore di Abbe a due lenti. Gli obiettivi con apertura maggiore, in particolare gli obiettivi a immersione in olio, richiedono condensatori corretti più complessi. Gli obiettivi ad olio con apertura massima richiedono un condensatore speciale che abbia un contatto di immersione in olio con la superficie inferiore del vetrino su cui poggia il campione.
Microscopi specializzati. A causa di requisiti diversi La scienza e la tecnologia hanno sviluppato molti tipi speciali di microscopi.
Un microscopio binoculare stereoscopico, progettato per ottenere un'immagine tridimensionale di un oggetto, è costituito da due sistemi microscopici separati. Il dispositivo è progettato per piccoli ingrandimenti (fino a 100). Tipicamente utilizzato per l'assemblaggio di componenti elettronici miniaturizzati, ispezioni tecniche, operazioni chirurgiche.
Un microscopio polarizzatore è progettato per studiare l'interazione dei campioni con la luce polarizzata. La luce polarizzata spesso rende possibile rivelare la struttura degli oggetti che va oltre i limiti della risoluzione ottica convenzionale.
Un microscopio riflettente è dotato di specchi anziché di lenti che formano un'immagine. Poiché è difficile realizzare una lente a specchio, esistono pochissimi microscopi completamente riflettenti e attualmente gli specchi vengono utilizzati principalmente solo negli attacchi, ad esempio per la microchirurgia di singole cellule.
Microscopio fluorescente: illumina il campione con luce ultravioletta o blu. Il campione, assorbendo questa radiazione, emette luce visibile a luminescenza. Microscopi di questo tipo sono utilizzati in biologia, così come in medicina, per la diagnostica (in particolare il cancro).
Il microscopio a campo oscuro aggira le difficoltà legate al fatto che i materiali viventi sono trasparenti. Il campione viene osservato con un'illuminazione “obliqua” tale che la luce diretta non può entrare nella lente. L'immagine è formata dalla luce diffratta da un oggetto, facendo apparire l'oggetto molto chiaro su uno sfondo scuro (con contrasto molto elevato).
Un microscopio a contrasto di fase viene utilizzato per esaminare oggetti trasparenti, in particolare cellule viventi. Grazie a speciali dispositivi, parte della luce che passa attraverso il microscopio risulta essere sfasata di metà della lunghezza d'onda rispetto all'altra parte, il che determina il contrasto nell'immagine.
Un microscopio ad interferenza lo è ulteriori sviluppi microscopio a contrasto di fase. Si tratta di un'interferenza tra due fasci luminosi, uno dei quali attraversa il campione e l'altro viene riflesso. Questo metodo produce immagini colorate che forniscono informazioni molto preziose quando si studia la materia vivente. Vedi anche MICROSCOPIO ELETTRONICO; STRUMENTI OTTICI; OTTICA.
Microscopio
uno strumento ottico con una o più lenti per produrre immagini ingrandite di oggetti non visibili a occhio nudo. I microscopi possono essere semplici o complessi. Un microscopio semplice è un sistema a lente singola. Un semplice microscopio può essere considerato una normale lente d'ingrandimento: una lente piano-convessa. Un microscopio composto (spesso chiamato semplicemente microscopio) è una combinazione di due semplici. Un microscopio composto fornisce un ingrandimento maggiore di uno semplice e ha una risoluzione maggiore. La risoluzione è la capacità di distinguere i dettagli di un campione. Un'immagine ingrandita senza dettagli visibili fornisce poche informazioni utili. Un microscopio complesso ha un design a due stadi. Un sistema di lenti, chiamato obiettivo, viene avvicinato al campione; crea un'immagine ingrandita e risolta dell'oggetto. L'immagine viene ulteriormente ingrandita da un altro sistema di lenti chiamato oculare, posizionato più vicino all'occhio dello spettatore. Questi due sistemi di lenti si trovano alle estremità opposte del tubo. Lavorare con un microscopio. L'illustrazione mostra un tipico microscopio biologico. Il supporto per treppiede è realizzato sotto forma di fusione pesante, solitamente a forma di ferro di cavallo. Ad esso è fissato su una cerniera un portatubo che sostiene tutte le altre parti del microscopio. Il tubo in cui sono montati i sistemi di lenti consente loro di essere spostati rispetto al campione per la messa a fuoco. La lente si trova all'estremità inferiore del tubo. Tipicamente, un microscopio è dotato di diversi obiettivi di diverso ingrandimento su una torretta, che consente loro di essere installati in una posizione di lavoro sull'asse ottico. L'operatore, quando esamina un campione, solitamente inizia con la lente che ha l'ingrandimento più basso e il campo visivo più ampio, trova i dettagli che lo interessano e poi li esamina utilizzando una lente con un ingrandimento maggiore. L'oculare è montato all'estremità di un supporto retrattile (che consente di modificare la lunghezza del tubo quando necessario). L'intero tubo con obiettivo e oculare può essere spostato su e giù per mettere a fuoco il microscopio. Il campione viene solitamente prelevato come uno strato o una sezione trasparente molto sottile; è posizionato su una lastra di vetro rettangolare, chiamata vetrino, e coperto superiormente con una lastra di vetro più sottile e più piccola, chiamata coprioggetto. Il campione viene spesso colorato con sostanze chimiche per aumentare il contrasto. Il vetrino viene posizionato sul tavolino in modo che il campione si trovi sopra il foro centrale del tavolino. Il tavolino è solitamente dotato di un meccanismo per spostare il campione in modo fluido e preciso attraverso il campo visivo. Sotto il tavolino portaoggetti si trova il supporto per il terzo sistema di lenti, un condensatore, che concentra la luce sul campione. Possono esserci diversi condensatori e qui si trova un diaframma a iride per regolare l'apertura. Ancora più in basso si trova uno specchio luminoso installato in un giunto cardanico, che riflette la luce della lampada sul campione, grazie al quale l'intero sistema ottico del microscopio crea un'immagine visibile. L'oculare può essere sostituito con un attacco fotografico e quindi l'immagine verrà formata sulla pellicola fotografica. Molti microscopi da ricerca sono dotati di un illuminatore speciale, per cui non è necessario uno specchio illuminato. Aumento. L'ingrandimento di un microscopio è uguale al prodotto dell'ingrandimento dell'obiettivo e dell'ingrandimento dell'oculare. Per un tipico microscopio da ricerca, l'ingrandimento dell'oculare è 10 e l'ingrandimento degli obiettivi è 10, 45 e 100. Pertanto, l'ingrandimento di un tale microscopio varia da 100 a 1000. L'ingrandimento di alcuni microscopi raggiunge 2000. l'ingrandimento ancora maggiore non ha senso, poiché la risoluzione allo stesso tempo non migliora; al contrario, la qualità dell'immagine peggiora. Teoria. Una teoria coerente del microscopio fu formulata dal fisico tedesco Ernst Abbe alla fine del XIX secolo. Abbe ha scoperto che la risoluzione (la distanza minima possibile tra due punti visibili separatamente) è data da dove R è la risoluzione in micrometri (10-6 m), . - lunghezza d'onda della luce (creata dall'illuminatore), μm, n - indice di rifrazione del mezzo tra il campione e la lente, a. - metà dell'angolo di ingresso della lente (l'angolo tra i raggi esterni del fascio di luce conico che entra nella lente). Abbe chiamò la quantità apertura numerica (è indicata con il simbolo NA). Dalla formula sopra è chiaro che maggiore è la NA e più corta è la lunghezza d'onda, minori saranno i dettagli risolti dell'oggetto in studio. L'apertura numerica non determina solo la risoluzione del sistema, ma caratterizza anche l'apertura dell'obiettivo: l'intensità luminosa per unità di area dell'immagine è approssimativamente uguale al quadrato di NA. Per un buon obiettivo, il valore NA è di circa 0,95. Il microscopio è solitamente progettato in modo che il suo ingrandimento totale sia di ca. 1000 N.A. Lenti a contatto. Esistono tre tipi principali di obiettivi, che differiscono nel grado di correzione delle distorsioni ottiche: aberrazioni cromatiche e sferiche. L'aberrazione cromatica si verifica quando onde luminose di diverse lunghezze d'onda vengono focalizzate in punti diversi sull'asse ottico. Di conseguenza, l'immagine appare colorata. Le aberrazioni sferiche sono causate dal fatto che la luce che passa attraverso il centro della lente e la luce che passa attraverso la sua parte periferica sono focalizzate in punti diversi sull'asse. Di conseguenza, l'immagine appare poco chiara. Le lenti acromatiche sono attualmente le più comuni. In essi, le aberrazioni cromatiche vengono soppresse attraverso l'uso di elementi in vetro con diverse dispersioni, garantendo la convergenza dei raggi estremi dello spettro visibile - blu e rosso - in un unico fuoco. Rimane una leggera colorazione dell'immagine e talvolta appare come deboli strisce verdi attorno all'oggetto. L'aberrazione sferica può essere corretta solo per un colore. Le lenti alla fluorite utilizzano additivi di vetro per migliorare la correzione del colore al punto che la colorazione viene quasi completamente eliminata dall'immagine. Le lenti apocromatiche sono le lenti con la correzione del colore più complessa. Non solo eliminano quasi completamente le aberrazioni cromatiche, ma correggono anche le aberrazioni sferiche non per uno, ma per due colori. L'ingrandimento degli apocromatici per il blu è leggermente maggiore che per il rosso, e quindi richiedono speciali oculari “compensatori”. La maggior parte delle lenti sono "asciutte", cioè sono progettati per funzionare in condizioni in cui lo spazio tra la lente e il campione è pieno d'aria; il valore NA per tali lenti non supera 0,95. Se si introduce un liquido (olio o, più raramente, acqua) tra l'obiettivo e il campione, si ottiene un obiettivo “ad immersione” con un valore di NA fino a 1,4 e un corrispondente miglioramento della risoluzione. Attualmente l'industria produce vari tipi di lenti speciali. Questi includono lenti a campo piatto per microfotografia, lenti senza stress (rilassate) per lavorare in luce polarizzata e lenti per esaminare campioni metallurgici opachi illuminati dall'alto. Condensatori. Il condensatore forma un cono di luce diretto sul campione. Tipicamente, un microscopio è dotato di un diaframma a iride per far corrispondere l'apertura del cono di luce con l'apertura dell'obiettivo, fornendo così la massima risoluzione e il massimo contrasto dell'immagine. (Il contrasto è importante nella microscopia quanto lo è nella tecnologia televisiva.) Il condensatore più semplice, abbastanza adatto per la maggior parte dei microscopi generici, è il condensatore di Abbe a due lenti. Gli obiettivi con apertura maggiore, in particolare gli obiettivi a immersione in olio, richiedono condensatori corretti più complessi. Gli obiettivi ad olio con apertura massima richiedono un condensatore speciale che abbia un contatto di immersione in olio con la superficie inferiore del vetrino su cui poggia il campione. Microscopi specializzati. A causa delle diverse esigenze della scienza e della tecnologia, sono stati sviluppati molti tipi speciali di microscopi. Un microscopio binoculare stereoscopico, progettato per ottenere un'immagine tridimensionale di un oggetto, è costituito da due sistemi microscopici separati. Il dispositivo è progettato per piccoli ingrandimenti (fino a 100). Tipicamente utilizzato per l'assemblaggio di componenti elettronici miniaturizzati, ispezioni tecniche, operazioni chirurgiche. Un microscopio polarizzatore è progettato per studiare l'interazione dei campioni con la luce polarizzata. La luce polarizzata spesso rende possibile rivelare la struttura degli oggetti che va oltre i limiti della risoluzione ottica convenzionale. Un microscopio riflettente è dotato di specchi anziché di lenti che formano un'immagine. Poiché è difficile realizzare una lente a specchio, esistono pochissimi microscopi completamente riflettenti e attualmente gli specchi vengono utilizzati principalmente solo negli attacchi, ad esempio per la microchirurgia di singole cellule. Microscopio fluorescente: illumina il campione con luce ultravioletta o blu. Il campione, assorbendo questa radiazione, emette luce visibile a luminescenza. Microscopi di questo tipo sono utilizzati in biologia, così come in medicina, per la diagnostica (in particolare il cancro). Il microscopio a campo oscuro aggira le difficoltà legate al fatto che i materiali viventi sono trasparenti. Il campione viene osservato con un'illuminazione “obliqua” tale che la luce diretta non può entrare nella lente. L'immagine è formata dalla luce diffratta da un oggetto, facendo apparire l'oggetto molto chiaro su uno sfondo scuro (con contrasto molto elevato). Un microscopio a contrasto di fase viene utilizzato per esaminare oggetti trasparenti, in particolare cellule viventi. Grazie a speciali dispositivi, parte della luce che passa attraverso il microscopio risulta essere sfasata di metà della lunghezza d'onda rispetto all'altra parte, il che determina il contrasto nell'immagine. Il microscopio ad interferenza è un ulteriore sviluppo del microscopio a contrasto di fase. Si tratta di un'interferenza tra due fasci luminosi, uno dei quali attraversa il campione e l'altro viene riflesso. Questo metodo produce immagini colorate che forniscono informazioni molto preziose quando si studia la materia vivente. Vedi anche MICROSCOPIO ELETTRONICO; STRUMENTI OTTICI; OTTICA.
Tudupov Ayur
Nel suo lavoro, lo studente esamina la storia della creazione del microscopio. Descrive anche l'esperienza di creare un semplice microscopio a casa.
Scaricamento:
Anteprima:
Istituto scolastico municipale "Scuola secondaria Mogoituy n. 1"
Lavoro di ricerca sull'argomento
"Cos'è un microscopio"
Sezione: fisica, tecnologia
Completato da: studente di 2a elementare Tudupov Ayur
Responsabile: Baranova I.V.
villaggio Mogoituy
anno 2013
Prestazione
Tira fuori
Studente di 2a classe della scuola secondaria dell'istituto scolastico municipale n. 1, Mogoituy Tudupov Ayur
Titolo del documento di ricerca
"Cos'è un microscopio?"
Responsabile del lavoro
Baranova Irina Vladimirovna
Breve descrizione (oggetto) del lavoro :
Questo lavoro riguarda la ricerca sperimentale ed è uno studio sperimentale - teorico.
Direzione:
Fisica, ricerca applicata(tecnica).
Breve descrizione del lavoro di ricerca
Nome "Cos'è un microscopio?"
Completato da Tudupov Ayur
Sotto la direzione diBaranova Irina Vladimirovna
Il lavoro di ricerca è dedicato allo studio di:creare un microscopio utilizzando una goccia d'acqua
Da dove viene il tuo interesse per questo problema, domanda?Ho sempre desiderato avere un microscopio per vedere il mondo invisibile
Dove abbiamo cercato informazioni per rispondere alle nostre domande?(indicare le fonti)
- Internet
- Enciclopedie
- Consultazione con l'insegnante
Quale ipotesi è stata avanzata:Puoi creare un microscopio con le tue mani da una goccia d'acqua.
Nello studio che abbiamo utilizzatoi seguenti metodi:
Esperimenti:
- Esperimento n. 1 “Creazione di un microscopio”.
- Lavorare con i libri.
Conclusioni:
- Puoi realizzare un semplice microscopio a casa utilizzando i materiali disponibili.
- Ho imparato di cosa è fatto un microscopio.
- Creare le tue cose è molto interessante, soprattutto perché un microscopio è una cosa interessante.
Intendiamo utilizzare fotografie per presentare i risultati della ricerca.
Modulo partecipante
Piano di lavoro
- Questionario dell'autore dell'opera - pagina 1
- Sommario - pagina 2
- Breve descrizione del progetto - pagina 3
- Introduzione - pagina 4
- Parte principale - pagine 5 – 10
- Esperimento per creare un microscopio. - pp. 11-14
- Conclusione - pagina 15
- Letteratura e fonti - pagina 16
INTRODUZIONE
Dal gioventù Ogni giorno, a casa, all’asilo e a scuola, uscendo da una passeggiata e dopo essere andato in bagno, dopo aver giocato e prima di mangiare, sento la stessa cosa: “Non dimenticare di lavarti le mani!” E allora ho pensato: “Perché lavarli così spesso? Sono già puliti, vero? Ho chiesto a mia madre: "Perché hai bisogno di lavarti le mani?" La mamma ha risposto: "Le mani, come tutti gli oggetti circostanti, contengono molti microbi che, se entrano in bocca con il cibo, possono causare malattie". Ho guardato attentamente le mie mani, ma non ho visto alcun germe. E mia madre ha detto che i microbi sono molto piccoli e non possono essere visti senza speciali dispositivi di ingrandimento. Poi mi sono armato di una lente d'ingrandimento e ho cominciato a guardare tutto ciò che mi circondava. Ma ancora non ho visto nessun microbi. Mia madre mi ha spiegato che i germi sono così piccoli che possono essere visti solo al microscopio. Abbiamo i microscopi a scuola, ma non puoi portarli a casa e cercare i germi. E poi ho deciso di realizzare il mio microscopio.
Scopo della mia ricerca: assembla il tuo microscopio.
Obiettivi di progetto:
- Scopri la storia della creazione del microscopio.
- Scopri di cosa sono fatti i microscopi e come possono essere.
- Prova a creare il tuo microscopio e testalo.
La mia ipotesi : puoi creare un microscopio con le tue mani a casa da una goccia d'acqua e dai materiali disponibili.
Parte principale
Storia della creazione del microscopio.
Microscopio (dal greco - piccolo e Guardo) - un dispositivo ottico per ottenere immagini ingrandite di oggetti invisibili ad occhio nudo.
È un'attività affascinante guardare qualcosa al microscopio. Non peggio giochi per computer, e forse anche meglio. Ma chi ha inventato questo miracolo: il microscopio?
Nella città olandese di Middelburg viveva trecentocinquanta anni fa un maestro dello spettacolo. Lucidava pazientemente il vetro, fabbricava bicchieri e li vendeva a tutti coloro che ne avevano bisogno. Aveva due figli: due maschi. Amavano entrare nella bottega del padre e giocare con i suoi attrezzi e il suo vetro, anche se questo era loro proibito. E poi un giorno, mentre il padre era via da qualche parte, i ragazzi si sono diretti come al solito al suo banco di lavoro: c'è qualcosa di nuovo con cui possono divertirsi? Sul tavolo c'erano i bicchieri preparati per i bicchieri, e nell'angolo c'era un corto tubo di rame: da esso il maestro avrebbe tagliato gli anelli: le montature per gli occhiali. I ragazzi si sono infilati nelle estremità del tubo vetro per occhiali. Il ragazzo più grande si portò la pipa all'occhio e guardò la pagina del libro aperto che giaceva proprio lì sul tavolo. Con sua sorpresa, le lettere divennero enormi. Il più giovane guardò nel ricevitore e urlò stupito: vide una virgola, ma che virgola: sembrava un grosso verme! I ragazzi hanno puntato il tubo verso la polvere di vetro rimasta dopo aver lucidato il vetro. E non videro polvere, ma un mucchio di granelli di vetro. Il tubo si rivelò assolutamente magico: ingrandiva notevolmente tutti gli oggetti. I ragazzi raccontarono al padre della loro scoperta. Non li sgridò nemmeno: rimase tanto sorpreso dalle straordinarie proprietà della pipa. Ha provato a realizzare un altro tubo con gli stessi occhiali, lungo ed allungabile. Il nuovo tubo ha aumentato ulteriormente l'ingrandimento. Questo è stato il primo microscopio. Il suo
inventato accidentalmente nel 1590 dall'occhialaio Zacharias Jansen, o meglio, dai suoi figli.
Pensieri simili sulla creazione di un dispositivo di ingrandimento vennero in mente a più di un Jansen: nuovi dispositivi furono inventati anche dall'olandese Jan Liepershey (anche lui specialista di “occhiali” e anche lui di Middelburg) e Jacob Metius. L'olandese Cornelius Drebbel apparve in Inghilterra e inventò un microscopio con due lenti biconvesse. Quando nel 1609 si sparse la voce che in Olanda esisteva un certo dispositivo per osservare piccoli oggetti, Galileo il giorno successivo capì l'idea generale del progetto e costruì un microscopio nel suo laboratorio, e nel 1612 aveva già iniziato a fabbricarlo microscopi. All'inizio nessuno chiamava il dispositivo creato un microscopio, si chiamava consacrazione. Le parole familiari “telescopio” e “microscopio” furono pronunciate per la prima volta dal greco Demistiano nel 1614.
Nel 1697, la Grande Ambasciata, che comprendeva il nostro zar Pietro il Grande, lasciò Mosca all'estero. In Olanda, venne a sapere che "un certo olandese Leeuwenhoek", che viveva nella città di Delft, stava realizzando dispositivi sorprendenti in casa. Con il loro aiuto, ha scoperto migliaia di piccoli animali, più meravigliosi dei più stravaganti animali d'oltremare. E questi animaletti “nidificano” nell'acqua, nell'aria e persino nella bocca di una persona. Conoscendo la curiosità del re, non è difficile indovinare che Pietro andò immediatamente a trovarlo. I dispositivi che il re vide erano i cosiddetti microscopi semplici (era una lente d'ingrandimento ad alto ingrandimento). Tuttavia, Leeuwenhoek riuscì a ottenere un ingrandimento di 300 volte, superando le capacità dei migliori microscopi composti del XVII secolo, che avevano sia una lente che un oculare.
Per molto tempo il segreto del “vetro antipulci”, come veniva spregiativamente chiamato il dispositivo di Leeuwenhoek dai contemporanei invidiosi, non poté essere svelato. Come potrebbe
si scopre che nel XVII secolo uno scienziato creò dispositivi che erano vicini in alcune caratteristiche ai dispositivi dell'inizio del XX secolo? Dopotutto, con la tecnologia di quel tempo era impossibile realizzare un microscopio. Lo stesso Leeuwenhoek non ha rivelato a nessuno il suo segreto. Il segreto del “vetro antipulci” fu rivelato solo 315 anni dopo, presso l’Istituto medico statale di Novosibirsk presso il Dipartimento di biologia generale e fondamenti di genetica. Il segreto doveva essere molto semplice, perché Leeuwenhoek a breve termine riuscì a produrre molte copie dei suoi microscopi a lente singola. Forse non ha lucidato affatto le sue lenti d'ingrandimento? Sì, il fuoco l'ha fatto per lui! Se prendi un filo di vetro e lo metti nella fiamma di un fornello, all'estremità del filo apparirà una pallina: era questa che serviva da lente a Leeuwenhoek. Più piccola è la palla, maggiore è l'ingrandimento ottenuto...
Pietro il Grande trascorse circa due ore nel 1697 a Levenguk - e continuò a cercare e cercare. E già nel 1716, durante il suo secondo viaggio all'estero, l'imperatore acquistò i primi microscopi per la Kunstkamera. È così che è apparso un dispositivo meraviglioso in Russia.
Un microscopio può essere definito un dispositivo che rivela segreti. I microscopi hanno avuto un aspetto diverso nel corso degli anni, ma ogni anno sono diventati sempre più complessi e hanno iniziato a contenere molti dettagli.
Ecco come appariva il primo microscopio di Jansen:
Il primo grande microscopio composto fu realizzato dal fisico inglese Robert Hooke nel XVII secolo.
Ecco come apparivano i microscopi nel XVIII secolo. C'erano molti viaggiatori nel XVIII secolo. E avevano bisogno di un microscopio da viaggio che potesse stare in una borsa o nella tasca della giacca. Nella prima metà del XVIII secolo. ampio utilizzo ricevette il cosiddetto microscopio “portatile” o “tascabile”, progettato dall'ottico inglese J. Wilson. Ecco come apparivano:
In cosa consiste un microscopio?
Tutti i microscopi sono costituiti dalle seguenti parti:
Parte del microscopio | Cosa serve? |
oculare | ingrandisce l'immagine ricevuta dall'obiettivo |
lente | Garantisce l'ingrandimento di piccoli oggetti |
tubo | telescopio, collega la lente e l'oculare |
vite di regolazione | alza e abbassa il tubo, consente di ingrandire e rimpicciolire l'oggetto di studio |
palcoscenico | su di esso è posto l'oggetto della considerazione |
specchio | aiuta a dirigere la luce attraverso un foro sul palco. |
C'è anche una retroilluminazione e morsetti.
Ho anche imparato cosa possono essere i microscopi. Nel mondo moderno tuttomicroscopipuò essere diviso:
- Microscopi didattici. Sono anche chiamati scuola o bambini.
- Microscopi digitali. Il compito principale di un microscopio digitale non è solo mostrare un oggetto ingrandito, ma anche scattare una fotografia o girare un video.
- Microscopi da laboratorio. Il compito principale di un microscopio da laboratorio è condurre ricerche specifiche in vari campi della scienza, dell'industria e della medicina.
Realizza il tuo microscopio
Mentre cercavamo informazioni sulla storia dei microscopi, su uno dei siti abbiamo appreso che puoi creare il tuo microscopio da una goccia d'acqua. E poi ho deciso di provare a condurre un esperimento per creare un microscopio del genere. Puoi creare un piccolo microscopio da una goccia d'acqua. Per fare questo, devi prendere carta spessa, praticare un foro con un ago grosso e posizionare con cura una goccia d'acqua su di essa. Il microscopio è pronto! Porta questa gocciolina sul giornale: le lettere diventano più grandi. Come meno goccia, maggiore è l'aumento. Nel primo microscopio inventato da Leeuwenhoek tutto era fatto esattamente così, solo la goccia era di vetro.
Abbiamo trovato un libro intitolato “I miei primi esperimenti scientifici” e abbiamo reso il modello del microscopio un po’ più complicato. Per lavoro avevo bisogno di:
- Barattolo di vetro.
- Carta metallizzata (pellicola da forno).
- Forbici.
- Scotch.
- Ago grosso.
- Plastilina.
Quando ho raccolto tutto questo, ho iniziato a creare un modello del microscopio. Di seguito descriverò passo dopo passo tutto il mio lavoro. Naturalmente avevo bisogno di un piccolo aiuto da parte di mia madre e di mia sorella.
MICROSCOPIO
RELAZIONE di Biologia per uno studente di 6a elementare
Per molto tempo l'uomo ha vissuto circondato da creature invisibili, ha utilizzato i prodotti della loro attività vitale (ad esempio, cuocendo il pane con pasta acida, preparando vino e aceto), ha sofferto quando queste creature causavano malattie o rovinavano le scorte di cibo, ma non era consapevoli della loro presenza. Non lo sospettavo perché non lo vedevo, e non lo vedevo perché la dimensione di queste micro creature era molto inferiore al limite di visibilità di cui ero capace. occhio umano. È noto che una persona con visione normale alla distanza ottimale (25-30 cm) può distinguere un oggetto che misura 0,07–0,08 mm sotto forma di punto. Una persona non può notare oggetti più piccoli. Ciò è determinato dalle caratteristiche strutturali del suo organo visivo.
Nello stesso periodo in cui iniziò l'esplorazione dello spazio con i telescopi, furono fatti i primi tentativi di svelare i misteri del micromondo utilizzando lenti. Così, durante gli scavi archeologici nell'antica Babilonia, furono trovate lenti biconvesse, gli strumenti ottici più semplici. Le lenti erano realizzate in roccia levigata cristallo Possiamo considerare che con la loro invenzione l'uomo ha fatto il primo passo nel cammino verso il micromondo.
Il modo più semplice per ingrandire l'immagine di un piccolo oggetto è osservarlo con una lente d'ingrandimento. Una lente d'ingrandimento è una lente convergente con una piccola lunghezza focale (di solito non superiore a 10 cm) inserita nell'impugnatura.
Creatore del telescopio Galileo V 1610
anno, scoprì che, quando notevolmente esteso, il suo telescopio consentiva di ingrandire notevolmente piccoli oggetti. Può essere considerato inventore del microscopio costituito da lenti positive e negative.
Uno strumento più avanzato per osservare oggetti microscopici è microscopio semplice. Non si sa esattamente quando siano comparsi questi dispositivi. All'inizio del XVII secolo, diversi microscopi di questo tipo furono realizzati da un produttore di occhiali. Zaccaria Jansen da Middelburg.
Nel saggio A. Kircher, pubblicato in 1646 anno, contiene una descrizione microscopio semplice, da lui nominato "vetro antipulci". Era costituito da una lente d'ingrandimento incastonata in una base di rame, sulla quale era montato un tavolino portaoggetti, che serviva a posizionare l'oggetto in questione; nella parte inferiore era posto uno specchio piano o concavo che rifletteva i raggi del sole sull'oggetto illuminandolo così dal basso. La lente d'ingrandimento veniva spostata per mezzo di una vite sul palco finché l'immagine non diventava chiara e distinta.
Prime scoperte eccezionali sono stati fatti giusti utilizzando un semplice microscopio. A metà del XVII secolo, il naturalista olandese ottenne un brillante successo Anthony Van Leeuwenhoek. Nel corso degli anni Leeuwenhoek perfezionò la sua capacità di realizzare minuscole lenti biconvesse (a volte inferiori a 1 mm di diametro), che ricavava da una piccola sfera di vetro, a sua volta ottenuta fondendo una bacchetta di vetro sulla fiamma. Questa perla di vetro veniva poi macinata utilizzando una primitiva molatrice. Nel corso della sua vita, Leeuwenhoek realizzò almeno 400 microscopi di questo tipo. Uno di essi, conservato nel Museo dell'Università di Utrecht, offre un ingrandimento di oltre 300 volte, un enorme successo per il XVII secolo.
All'inizio del XVII secolo apparve microscopi composti, composto da due lenti. Non si conosce esattamente l'inventore di un microscopio così complesso, ma molti fatti indicano che era olandese Cornelio Drebel, che visse a Londra ed era al servizio del re inglese Giacomo I. In un microscopio composto c'era due bicchieri: uno - la lente - rivolto verso l'oggetto, l'altro - l'oculare - rivolto verso l'occhio dell'osservatore. Nei primi microscopi la lente era un vetro biconvesso, che dava un'immagine reale, ingrandita, ma invertita. Questa immagine è stata esaminata con l'aiuto di un oculare, che ha quindi svolto il ruolo di una lente d'ingrandimento, ma solo questa lente d'ingrandimento è servita ad ingrandire non l'oggetto stesso, ma la sua immagine.
IN 1663 microscopio dell'anno Drébel era migliorato Fisico inglese Robert Hooke, che vi ha introdotto una terza lente, chiamata collettiva. Questo tipo di microscopio ottenne grande popolarità e la maggior parte dei microscopi della fine del XVII - prima metà dell'VIII secolo furono costruiti secondo il suo design.
Dispositivo per microscopio
Il microscopio è uno strumento ottico progettato per esaminare immagini ingrandite di microoggetti invisibili a occhio nudo.
Parti principali microscopio ottico(Fig. 1) sono una lente e un oculare racchiusi in un corpo cilindrico - un tubo. La maggior parte dei modelli destinati alla ricerca biologica sono dotati di tre lenti diverse lunghezze focali e un meccanismo rotante progettato per il loro rapido cambio: una torretta, spesso chiamata torretta. Il tubo si trova sulla parte superiore di un enorme treppiede, che include un supporto per tubo. Appena sotto la lente (o una torretta con più lenti) c'è un palco su cui sono montate le diapositive con i campioni da studiare. La nitidezza viene regolata utilizzando la vite di regolazione grossolana e fine, che consente di modificare la posizione del tavolino rispetto all'obiettivo.
Affinché il campione in studio abbia una luminosità sufficiente per un'osservazione confortevole, i microscopi sono dotati di altre due unità ottiche (Fig. 2): un illuminatore e un condensatore. L'illuminatore crea un flusso di luce che illumina il farmaco in fase di studio. Nei microscopi ottici classici, la progettazione dell'illuminatore (integrato o esterno) prevede una lampada a bassa tensione con un filamento spesso, una lente collettrice e un diaframma che modifica il diametro del punto luminoso sul campione. Il condensatore, che è una lente collettrice, è progettato per focalizzare i raggi dell'illuminatore sul campione. Il condensatore ha anche un diaframma a iride (campo e apertura), con il quale viene regolata l'intensità della luce.
Quando si lavora con oggetti che trasmettono luce (liquidi, sezioni sottili di piante, ecc.), vengono illuminati con luce trasmessa: l'illuminatore e il condensatore si trovano sotto il tavolino portaoggetti. I campioni opachi devono essere illuminati frontalmente. Per fare ciò, l'illuminatore viene posizionato sopra il tavolino dell'oggetto e i suoi raggi vengono diretti verso l'oggetto attraverso la lente utilizzando uno specchio traslucido.
L'illuminatore può essere passivo, attivo (lampada) o costituito da entrambi gli elementi. I microscopi più semplici non dispongono di lampade per illuminare i campioni. Sotto il tavolo hanno uno specchio a due vie, di cui un lato è piatto e l'altro è concavo. Alla luce del giorno, se il microscopio è posizionato vicino a una finestra, è possibile ottenere un'illuminazione abbastanza buona utilizzando uno specchio concavo. Se il microscopio si trova in una stanza buia, per l'illuminazione vengono utilizzati uno specchio piano e un illuminatore esterno.
L'ingrandimento di un microscopio è uguale al prodotto dell'ingrandimento dell'obiettivo e dell'oculare. Con un ingrandimento dell'oculare di 10 e un ingrandimento dell'obiettivo di 40, il fattore di ingrandimento totale è 400. Tipicamente, un kit per microscopio da ricerca include obiettivi con un ingrandimento da 4 a 100. Un tipico set di lenti per microscopio per uso amatoriale e amatoriale. ricerca educativa(x 4, x10 e x 40), fornisce un incremento da 40 a 400.
La risoluzione è un'altra caratteristica importante di un microscopio, poiché determina la qualità e la chiarezza dell'immagine che forma. Maggiore è la risoluzione, maggiori saranno i dettagli visibili quando elevato ingrandimento. In relazione alla risoluzione si parla di ingrandimento “utile” e “inutile”. “Utile” è l'ingrandimento massimo al quale viene fornito il massimo dettaglio dell'immagine. Un ulteriore ingrandimento (“inutile”) non è supportato dalla risoluzione del microscopio e non rivela nuovi dettagli, ma può influenzare negativamente la chiarezza e il contrasto dell'immagine. Pertanto, il limite di ingrandimento utile di un microscopio ottico non è limitato coefficiente complessivo dall'ingrandimento della lente e dell'oculare - può essere grande quanto si desidera - ma dalla qualità dei componenti ottici del microscopio, cioè dalla risoluzione.
Il microscopio comprende tre parti funzionali principali:
1. Parte illuminazione
Progettato per creare un flusso luminoso che consente di illuminare un oggetto in modo tale che le parti successive del microscopio svolgano le loro funzioni con estrema precisione. La parte illuminante di un microscopio a luce trasmessa si trova dietro l'oggetto sotto la lente nei microscopi diretti e davanti all'oggetto sopra la lente nei microscopi invertiti.
La parte illuminante comprende una sorgente luminosa (lampada e alimentatore elettrico) e un sistema ottico-meccanico (collettore, condensatore, diaframmi regolabili in campo e apertura/iride).
2. Parte riprodotta
Progettato per riprodurre un oggetto sul piano dell'immagine con la qualità dell'immagine e l'ingrandimento necessari per la ricerca (vale a dire, per costruire un'immagine che riproduca l'oggetto nel modo più accurato possibile e in tutti i dettagli con la risoluzione, l'ingrandimento, il contrasto e la resa cromatica corrispondenti a l'ottica del microscopio).
La parte di riproduzione costituisce il primo stadio di ingrandimento e si trova dopo l'oggetto rispetto al piano dell'immagine del microscopio. La parte riproduttiva comprende una lente e un sistema ottico intermedio.
Microscopi moderni quelli di ultima generazione si basano su sistemi di lenti ottiche corrette all'infinito.
Ciò richiede inoltre l’uso dei cosiddetti sistemi di tubi, che “raccolgono” fasci di luce paralleli che escono dalla lente nel piano dell’immagine del microscopio.
3. Parte di visualizzazione
Progettato per ottenere un'immagine reale di un oggetto sulla retina dell'occhio, pellicola fotografica o lastra, sullo schermo di un televisore o monitor di computer con ingrandimento aggiuntivo (secondo stadio di ingrandimento).
La parte di visualizzazione si trova tra il piano dell'immagine dell'obiettivo e gli occhi dell'osservatore (macchina fotografica, macchina fotografica).
La parte di imaging comprende una testina di imaging monoculare, binoculare o trinoculare con un sistema di osservazione (oculari che funzionano come una lente di ingrandimento).
Inoltre, questa parte comprende ulteriori sistemi di ingrandimento (sistemi di ingrandimento grossista/cambio); allegati di proiezione, inclusi allegati di discussione per due o più osservatori; apparecchi per disegnare; sistemi di analisi e documentazione delle immagini con relativi elementi di abbinamento (canale foto).
