Pojem "mikroskop" má grécke korene. Skladá sa z dvoch slov, ktoré v preklade znamenajú „malý“ a „vyzerám“. Hlavnou úlohou mikroskopu je jeho využitie pri skúmaní veľmi malých predmetov. Toto zariadenie zároveň umožňuje určiť veľkosť a tvar, štruktúru a ďalšie vlastnosti tiel neviditeľných voľným okom.
História stvorenia
V histórii neexistujú presné informácie o tom, kto bol vynálezcom mikroskopu. Podľa niektorých zdrojov ho v roku 1590 navrhli otec a syn Janssensovci, výrobcovia okuliarov. Ďalším uchádzačom o titul vynálezca mikroskopu je Galileo Galilei. V roku 1609 títo vedci predstavili verejnosti v Accademia dei Lincei nástroj s konkávnymi a konvexnými šošovkami.
V priebehu rokov sa systém na prezeranie mikroskopických objektov vyvíjal a zlepšoval. Obrovským krokom v jeho histórii bol vynález jednoduchého achromaticky nastaviteľného dvojšošovkového zariadenia. Tento systém zaviedol Holanďan Christian Huygens koncom 17. storočia. Okuláre tohto vynálezcu sa dodnes vyrábajú. Ich jedinou nevýhodou je nedostatočná šírka zorného poľa. Navyše v porovnaní s dizajnom moderných prístrojov majú okuláre Huygens nevhodnú polohu pre oči.
Špeciálny príspevok k histórii mikroskopu urobil výrobca takýchto zariadení Anton Van Leeuwenhoek (1632-1723). Práve on pritiahol pozornosť biológov na toto zariadenie. Leeuwenhoek vyrábal malé produkty vybavené jednou, ale veľmi silnou šošovkou. Takéto zariadenia boli nepohodlné na použitie, ale nezdvojnásobili chyby obrazu, ktoré boli prítomné v zložených mikroskopoch. Vynálezcovia dokázali tento nedostatok napraviť až o 150 rokov neskôr. Spolu s vývojom optiky sa zlepšila kvalita obrazu v kompozitných zariadeniach.
Zdokonaľovanie mikroskopov pokračuje dodnes. V roku 2006 tak nemeckí vedci pracujúci v Ústave biofyzikálnej chémie Mariano Bossi a Stefan Hell vyvinuli nový optický mikroskop. Vďaka schopnosti pozorovať objekty s rozmermi 10 nm a trojrozmerným kvalitným 3D obrazom bolo zariadenie nazvané nanoskop.
Klasifikácia mikroskopov
V súčasnosti existuje široká škála nástrojov určených na skúmanie malých predmetov. Ich zoskupenie je založené na rôznych parametroch. Môže to byť účel mikroskopu alebo použitá metóda osvetlenia, štruktúra použitá na optický dizajn atď.
Ale spravidla sú hlavné typy mikroskopov klasifikované podľa rozlíšenia mikročastíc, ktoré je možné vidieť pomocou tohto systému. Podľa tohto rozdelenia sú mikroskopy:
- optické (svetlo);
- elektronický;
- röntgen;
- skenovacie sondy.
Najpoužívanejšie mikroskopy sú svetelného typu. V obchodoch s optikou je ich široký výber. Pomocou takýchto zariadení sa riešia hlavné úlohy štúdia konkrétneho objektu. Všetky ostatné typy mikroskopov sú klasifikované ako špecializované. Zvyčajne sa používajú v laboratórnych podmienkach.
Každý z vyššie uvedených typov zariadení má svoje vlastné podtypy, ktoré sa používajú v tej či onej oblasti. Okrem toho je dnes možné zakúpiť si školský mikroskop (alebo vzdelávací), čo je entry-level systém. Spotrebiteľom sú ponúkané aj profesionálne zariadenia.
Aplikácia
Na čo slúži mikroskop? Ľudské oko, ktoré je špeciálnym biologickým optickým systémom, má určitú úroveň rozlíšenia. Inými slovami, medzi pozorovanými objektmi je najmenšia vzdialenosť, keď sa dajú ešte rozlíšiť. Pre normálne oko je toto rozlíšenie v rozmedzí 0,176 mm. Ale veľkosti väčšiny živočíšnych a rastlinných buniek, mikroorganizmov, kryštálov, mikroštruktúra zliatin, kovov atď. sú oveľa menšie ako táto hodnota. Ako študovať a pozorovať takéto objekty? Tu ľuďom pomáhajú rôzne typy mikroskopov. Napríklad optické zariadenia umožňujú rozlíšiť štruktúry, v ktorých je vzdialenosť medzi prvkami aspoň 0,20 mikrónu.
Ako funguje mikroskop?
Zariadenie, pomocou ktorého môže ľudské oko pozorovať mikroskopické predmety, má dva hlavné prvky. Sú to šošovka a okulár. Tieto časti mikroskopu sú upevnené v pohyblivej trubici umiestnenej na kovovej základni. Je na nej aj tabuľka predmetov.
Moderné typy mikroskopov sú zvyčajne vybavené osvetľovacím systémom. Ide najmä o kondenzátor s irisovou clonou. Povinná sada zväčšovacích zariadení obsahuje mikro- a makroskrutky, ktoré sa používajú na nastavenie ostrosti. Konštrukcia mikroskopov zahŕňa aj systém, ktorý riadi polohu kondenzora.
V špecializovaných, zložitejších mikroskopoch sa často používajú ďalšie prídavné systémy a zariadenia.
Objektívy
Opis mikroskopu by som rád začal príbehom o jednej z jeho hlavných častí, teda o šošovke. Ide o komplexný optický systém, ktorý zväčšuje veľkosť predmetného objektu v rovine obrazu. Konštrukcia šošoviek zahŕňa celý systém nielen jednotlivých, ale aj dvoch alebo troch zlepených šošoviek.
Zložitosť takéhoto opticko-mechanického dizajnu závisí od rozsahu úloh, ktoré musí vyriešiť jedno alebo druhé zariadenie. Napríklad najkomplexnejší mikroskop má až štrnásť šošoviek.
Objektív sa skladá z prednej časti a na ňu nadväzujúcich systémov. Čo je základom pre zostavenie obrazu požadovanej kvality, ako aj určenie pracovného stavu? Ide o prednú šošovku alebo ich systém. Následné časti šošovky sú potrebné na poskytnutie požadovaného zväčšenia, ohniskovej vzdialenosti a kvality obrazu. Takéto funkcie sú však možné len v kombinácii s prednou šošovkou. Za zmienku tiež stojí, že dizajn následnej časti ovplyvňuje dĺžku tubusu a výšku šošovky prístroja.
Okuláre
Tieto časti mikroskopu sú optickým systémom určeným na vytvorenie potrebného mikroskopického obrazu na povrchu sietnice oka pozorovateľa. Okuláre obsahujú dve skupiny šošoviek. Tá, ktorá je najbližšie k oku výskumníka, sa nazýva očná a najvzdialenejšia je poľná (šošovka pomocou nej vytvára obraz skúmaného objektu).
Systém osvetlenia
Mikroskop má zložitú konštrukciu membrán, zrkadiel a šošoviek. S jeho pomocou je zabezpečené rovnomerné osvetlenie skúmaného objektu. V úplne prvých mikroskopoch sa táto funkcia vykonávala Keď sa optické prístroje zlepšili, začali používať najskôr ploché a potom konkávne zrkadlá.
Pomocou takýchto jednoduchých detailov smerovali lúče zo slnka alebo lampy na predmet štúdia. V moderných mikroskopoch je pokročilejší. Skladá sa z kondenzátora a kolektora.
Predmetová tabuľka
Mikroskopické preparáty vyžadujúce vyšetrenie sa umiestnia na rovný povrch. Toto je tabuľka objektov. Rôzne typy mikroskopov môžu mať tento povrch navrhnutý tak, že predmet skúmania bude otočený smerom k pozorovateľovi horizontálne, vertikálne alebo pod určitým uhlom.
Princíp fungovania
V prvom optickom zariadení systém šošoviek poskytoval inverzný obraz mikroobjektov. To umožnilo rozlíšiť štruktúru látky a najmenšie detaily, ktoré boli predmetom štúdia. Princíp fungovania svetelného mikroskopu je dnes podobný práci, ktorú vykonáva refrakčný ďalekohľad. V tomto zariadení sa svetlo pri prechode cez sklenenú časť láme.
Ako zväčšujú moderné svetelné mikroskopy? Po vstupe lúča svetelných lúčov do zariadenia sa tieto premenia na paralelný prúd. Až potom dochádza v okuláre k lomu svetla, vďaka ktorému sa zväčšuje obraz mikroskopických predmetov. Ďalej tieto informácie prichádzajú vo forme potrebnej pre pozorovateľa v jeho
Podtypy svetelných mikroskopov
Moderné klasifikujú:
1. Triedou zložitosti pre výskumné, pracovné a školské mikroskopy.
2. Podľa oblasti použitia: chirurgické, biologické a technické.
3. Podľa druhov mikroskopie: zariadenia odrazeného a prechádzajúceho svetla, fázový kontakt, luminiscenčná a polarizačná.
4. V smere svetelného toku do obráteného a priameho.
Elektrónové mikroskopy
Postupom času bolo zariadenie určené na skúmanie mikroskopických predmetov čoraz sofistikovanejšie. Objavili sa také typy mikroskopov, v ktorých sa používal úplne iný princíp fungovania, nezávislý od lomu svetla. V procese používania najnovších typov zariadení boli zapojené elektróny. Takéto systémy umožňujú vidieť jednotlivé časti hmoty tak malé, že svetelné lúče okolo nich jednoducho prúdia.
Na čo slúži elektrónový mikroskop? Používa sa na štúdium štruktúry buniek na molekulárnej a subcelulárnej úrovni. Podobné zariadenia sa používajú aj na štúdium vírusov.
Zariadenie elektrónových mikroskopov
Čo je základom fungovania najnovších prístrojov na pozorovanie mikroskopických objektov? Ako sa líši elektrónový mikroskop od svetelného mikroskopu? Sú medzi nimi nejaké podobnosti?
Princíp činnosti elektrónového mikroskopu je založený na vlastnostiach elektrických a magnetických polí. Ich rotačná symetria môže mať zaostrovací efekt na elektrónové lúče. Na základe toho môžeme odpovedať na otázku: "Ako sa líši elektrónový mikroskop od svetelného mikroskopu?" Na rozdiel od optického zariadenia nemá šošovky. Ich úlohu zohrávajú vhodne vypočítané magnetické a elektrické polia. Sú tvorené závitmi cievok, ktorými prechádza prúd. V tomto prípade takéto polia pôsobia podobne, keď sa prúd zvyšuje alebo znižuje, ohnisková vzdialenosť zariadenia sa mení.
Pokiaľ ide o schému zapojenia, pre elektrónový mikroskop je podobná ako u svetelného zariadenia. Jediný rozdiel je v tom, že optické prvky sú nahradené podobnými elektrickými prvkami.
Zväčšenie objektu v elektrónových mikroskopoch nastáva v dôsledku procesu lomu lúča svetla prechádzajúceho cez skúmaný objekt. Lúče v rôznych uhloch vstupujú do roviny šošovky objektívu, kde dochádza k prvému zväčšeniu vzorky. Potom elektróny cestujú k medziľahlej šošovke. V ňom dochádza k plynulej zmene nárastu veľkosti objektu. Konečný obraz skúmaného materiálu vytvára projekčná šošovka. Z nej obraz dopadá na fluorescenčnú obrazovku.
Typy elektrónových mikroskopov
Medzi moderné typy patria:
1. TEM alebo transmisný elektrónový mikroskop. V tejto inštalácii sa interakciou elektrónového lúča so skúmanou látkou a jeho následným zväčšením pomocou magnetických šošoviek umiestnených v šošovke vytvorí obraz veľmi tenkého predmetu s hrúbkou do 0,1 mikrónu.
2. SEM alebo rastrovací elektrónový mikroskop. Takéto zariadenie umožňuje získať obraz povrchu objektu s vysokým rozlíšením, rádovo niekoľko nanometrov. Pri použití ďalších metód takýto mikroskop poskytuje informácie, ktoré pomáhajú určiť chemické zloženie vrstiev v blízkosti povrchu.
3. Tunelový rastrovací elektrónový mikroskop alebo STM. Pomocou tohto prístroja sa meria reliéf vodivých povrchov s vysokým priestorovým rozlíšením. V procese práce s STM sa k skúmanému objektu privádza ostrá kovová ihla. V tomto prípade je dodržaná vzdialenosť iba niekoľkých angstromov. Ďalej sa na ihlu aplikuje malý potenciál, čo vedie k tunelovému prúdu. V tomto prípade pozorovateľ dostane trojrozmerný obraz skúmaného objektu.
Mikroskopy "Leevenguk"
V roku 2002 sa v Amerike objavila nová spoločnosť vyrábajúca optické prístroje. Jej sortiment zahŕňa mikroskopy, teleskopy a ďalekohľady. Všetky tieto zariadenia sa vyznačujú vysokou kvalitou obrazu.
Hlavné sídlo spoločnosti a vývojové oddelenie sa nachádza v USA, vo Fremonde (Kalifornia). Ale čo sa týka výrobných zariadení, tie sa nachádzajú v Číne. Vďaka tomu všetkému spoločnosť dodáva na trh pokrokové a kvalitné produkty za dostupnú cenu.
Potrebujete mikroskop? Levenhuk ponúkne požadovanú možnosť. Sortiment optických zariadení spoločnosti zahŕňa digitálne a biologické zariadenia na zväčšovanie skúmaného objektu. Okrem toho sú kupujúcemu ponúkané dizajnérske modely v rôznych farbách.
Mikroskop Levenhuk má rozsiahle funkcie. Napríklad počiatočné vyučovacie zariadenie môže byť pripojené k počítaču a je tiež schopné nahrávať video z vykonávaného výskumu. Model Levenhuk D2L je vybavený touto funkcionalitou.
Spoločnosť ponúka biologické mikroskopy rôznych úrovní. Patria sem jednoduchšie modely a nové položky, ktoré sú vhodné pre profesionálov.
Existujú rôzne modely vzdelávacích a výskumných svetelných mikroskopov. Takéto mikroskopy umožňujú určiť tvar buniek mikroorganizmov, ich veľkosť, pohyblivosť, stupeň morfologickej heterogenity, ako aj schopnosť mikroorganizmov rozlišovať sfarbenie.
Úspešnosť pozorovania objektu a spoľahlivosť získaných výsledkov závisí od dobrej znalosti optického systému mikroskopu.
Uvažujme o štruktúre a vzhľade biologického mikroskopu, model XSP-136 (učebný nástroj Ningbo Co., LTD), a o činnosti jeho komponentov. Mikroskop má mechanické a optické časti (obrázok 3.1).
Obrázok 3.1 – Dizajn a vzhľad mikroskopu
Mechanická časť biologický mikroskop obsahuje statív so stolíkom; binokulárne pripevnenie; gombík na nastavenie hrubej ostrosti; rukoväť jemného nastavenia ostrosti; rukoväte na pohyb tabuľky objektov doprava/doľava, dopredu/dozadu; revolverové zariadenie.
Optická časť Mikroskop obsahuje osvetľovacie zariadenie, kondenzor, objektívy a okuláre.
Popis a činnosť komponentov mikroskopu
Objektívy. Šošovky (typ achromát) zahrnuté v súprave mikroskopu sú navrhnuté pre dĺžku tubusu mechanického mikroskopu 160 mm, lineárne zorné pole v rovine obrazu 18 mm a hrúbku krycieho skla 0,17 mm. Každé telo objektívu je označené lineárnym zväčšením, napríklad 4x; 10x; 40x; 100x a podľa toho je numerická apertúra označená ako 0,10; 0,25; 0,65; 1.25, ako aj farebné kódovanie.
Binokulárny nástavec. Binokulárny nástavec poskytuje vizuálne pozorovanie obrazu objektu; je inštalovaný v objímke statívu a zaistený skrutkou.
Nastavenie vzdialenosti medzi osami okulárov podľa základne oka pozorovateľa sa vykonáva otáčaním tiel s tubusmi okulárov v rozsahu od 55 do 75 mm.
Okuláre. Súprava mikroskopu obsahuje dva širokouhlé okuláre s 10-násobným zväčšením.
Otočné zariadenie. Štvorzásuvkové otočné zariadenie zabezpečuje inštaláciu šošoviek v pracovnej polohe. Výmena šošoviek sa vykonáva otáčaním vlnitého prstenca otočného zariadenia do pevnej polohy.
Kondenzátor. Súprava mikroskopu obsahuje Abbeov kondenzor s jasným poľom s irisovou clonou a filtrom, numerická apertúra A = 1,25. Kondenzátor je inštalovaný v držiaku pod stolíkom mikroskopu a zaistený skrutkou. Kondenzátor s jasným poľom má irisovú apertúru a sklopný rám na inštaláciu filtra.
Osvetľovacie zariadenie. Na získanie rovnomerne osvetleného obrazu predmetov má mikroskop LED osvetľovacie zariadenie. Iluminátor sa zapína pomocou spínača umiestneného na zadnej strane základne mikroskopu. Otáčaním voliča nastavenia vlákna žiarovky, ktorý sa nachádza na bočnom povrchu základne mikroskopu naľavo od pozorovateľa, môžete zmeniť jas osvetlenia.
Zaostrovací mechanizmus. Zaostrovací mechanizmus je umiestnený v stojane mikroskopu. Zaostrovanie na objekt sa vykonáva posunutím výšky stola objektov otáčaním rukovätí umiestnených na oboch stranách statívu. Hrubší pohyb sa vykonáva pomocou väčšej rukoväte, jemný pohyb pomocou menšej rukoväte.
Predmetová tabuľka. Objektová tabuľka zabezpečuje pohyb objektu v horizontálnej rovine. Rozsah pohybu stola je 70x30 mm. Predmet je namontovaný na povrchu stola medzi držiakom a svorkou vodiča lieku, pre ktorú je svorka posunutá na stranu.
Práca s mikroskopom
Pred začatím práce s liekmi je potrebné správne nastaviť osvetlenie. To umožňuje dosiahnuť maximálne rozlíšenie a kvalitu obrazu mikroskopu. Pre prácu s mikroskopom by ste mali nastaviť otvorenie okulárov tak, aby sa dva obrazy spojili do jedného. Krúžok dioptrickej korekcie na pravom okulári by mal byť nastavený na „nulu“, ak je zraková ostrosť oboch očí rovnaká. V opačnom prípade je potrebné vykonať všeobecné zaostrenie, následne zavrieť ľavé oko a dosiahnuť maximálnu ostrosť pre pravé otáčaním korekčného krúžku.
Odporúča sa začať štúdium lieku šošovkou s najnižším zväčšením, ktorá sa používa ako vyhľadávacia šošovka pri výbere oblasti na podrobnejšie štúdium, potom môžete prejsť na prácu so silnejšími šošovkami.
Uistite sa, že 4x objektív je pripravený na použitie. To vám pomôže umiestniť sklíčko na miesto a tiež umiestniť objekt, ktorý sa má skúmať. Položte sklíčko na stolík a jemne ho upnite pomocou pružinových držiakov.
Pripojte napájací kábel a zapnite mikroskop.
Vždy začnite štúdium so 4x šošovkou. Ak chcete dosiahnuť jasnosť a ostrosť obrazu skúmaného objektu, použite gombíky hrubého a jemného zaostrovania. Ak slabý 4-násobný objektív vytvára požadovaný obraz, otočte nosič objektívov na najbližšie vyššie nastavenie 10-násobku. Revolver by mal zapadnúť na miesto.
Pri sledovaní objektu cez okulár otáčajte kolieskom (s veľkým priemerom) hrubého zaostrovania. Ak chcete získať najčistejší obraz, použite zaostrovací gombík (s malým priemerom).
Na ovládanie toku svetla prechádzajúceho cez kondenzor môžete otvárať alebo zatvárať irisovú clonu umiestnenú pod stolíkom. Zmenou nastavení môžete dosiahnuť najčistejší obraz skúmaného objektu.
Pri zaostrovaní nedovoľte, aby sa šošovka dostala do kontaktu so skúmaným objektom. Keď je šošovka zväčšená až 100x, šošovka je veľmi blízko k diapozitívu.
Pravidlá pre manipuláciu a starostlivosť o mikroskop
1 Mikroskop musí byť udržiavaný v čistote a chránený pred poškodením.
2 Aby sa zachoval vzhľad mikroskopu, musíte ho po odstránení prachu pravidelne utierať mäkkou handričkou mierne namočenou v vazelíne bez obsahu kyselín a potom utrieť suchou, mäkkou a čistou handričkou.
3 Kovové časti mikroskopu sa musia udržiavať v čistote. Na čistenie mikroskopu používajte špeciálne nekorozívne mazivá.
4 Na ochranu optických častí zrakového nástavca pred prachom je potrebné ponechať okuláre v tubusoch okulárov.
5 Nedotýkajte sa povrchov optických častí prstami. Ak sa na objektív dostane prach, odstráňte ho pomocou ventilátora alebo kefy. Ak do šošoviek prenikol prach a na vnútorných plochách šošoviek sa vytvoril zakalený povlak, šošovku musíte poslať na čistenie do optickej dielne.
6 Aby sa predišlo nesprávnemu nastaveniu, je potrebné chrániť mikroskop pred otrasmi a nárazmi.
7 Aby sa zabránilo vniknutiu prachu na vnútorný povrch šošoviek, mikroskop musí byť uložený pod krytom alebo v obale.
8 Mikroskop a jeho súčasti by ste pri odstraňovaní problémov nemali sami rozoberať.
Bezpečnostné opatrenia
Pri práci s mikroskopom je zdrojom nebezpečenstva elektrický prúd. Konštrukcia mikroskopu eliminuje možnosť náhodného kontaktu so živými časťami, ktoré sú pod napätím.
Mikroskop má mechanické a optické časti. Mechanickú časť predstavuje statív (pozostávajúci zo základne a držiaka tubusu) a na ňom upevnený tubus s revolverom na pripevnenie a výmenu objektívov. Mechanická časť ďalej obsahuje: stolík na prípravu, zariadenia na upevnenie kondenzátora a svetelných filtrov, mechanizmy zabudované v statíve pre hrubý (makromechanizmus, makroskrutka) a jemný (mikromechanizmus, mikroskrutka) pohyb stolík alebo držiak trubice.
Optická časť je zastúpená šošovkami, okulármi a osvetľovacím systémom, ktorý zase pozostáva z Abbeho kondenzora umiestneného pod stolíkom objektu a zabudovaného iluminátora s nízkonapäťovou žiarovkou a transformátorom. Šošovky sa naskrutkujú do revolvera a na opačnú stranu tubusu sa nainštaluje príslušný okulár, cez ktorý sa obraz pozoruje.
Obrázok 1. Štruktúra mikroskopu
Súčasťou mechanickej časti je statív, pozostávajúci zo základne a držiaka trubice. Základňa slúži ako podpera mikroskopu a nesie celú konštrukciu statívu. Základňa obsahuje aj zrkadlovú objímku alebo vstavané svetlo.
- objektový stôl slúžiaci na umiestňovanie prípravkov a ich horizontálny pohyb;
- zostava pre montáž a vertikálne svetelné filtre.
Vo väčšine moderných mikroskopov sa zaostrovanie vykonáva vertikálnym pohybom stolíka objektu pomocou makro- a mikromechanizmu so stacionárnym držiakom trubice. To vám umožní nainštalovať na držiak trubice rôzne nástavce (mikrofoto atď.). V niektorých konštrukciách mikroskopov určených na prácu s mikromanipulátorom sa zaostrovanie vykonáva vertikálnym pohybom držiaka trubice so stacionárnym stolíkom.
Mikroskopická trubica- jednotka používaná na inštaláciu šošoviek a okulárov v určitej vzdialenosti od seba. Ide o tubus, v ktorého hornej časti je okulár alebo okuláre a v spodnej časti je zariadenie na pripevnenie a výmenu šošoviek. Zvyčajne ide o revolver s niekoľkými zásuvkami na rýchlu výmenu šošoviek rôznych zväčšení. V každej objímke revolvera je šošovka upevnená tak, že zostáva vždy vycentrovaná vzhľadom na optickú os mikroskopu. V súčasnosti sa konštrukcia tubusu výrazne líši od predchádzajúcich mikroskopov tým, že časti tubusu, ktoré nesú okuláre a revolver so šošovkami, nie sú konštrukčne spojené. Úlohu strednej časti trubice môže vykonávať statív.
Mechanická dĺžka tubusu biologických mikroskopov je zvyčajne 160 mm. V tubuse medzi šošovkou a okulárom môžu byť hranoly, ktoré menia smer lúčov a medzišošovky, ktoré menia očné zväčšenie a optickú dĺžku tubusu.
Existujú rôzne zameniteľné konštrukcie časti tubusu, ktorá nesie okuláre (priame a šikmé) a líšia sa počtom okulárov (okulárové nástavce):
- monokulárne- s jedným okulárom, na pozorovanie jedným okom;
- ďalekohľad- s dvoma okulármi, na súčasné pozorovanie dvoma očami, ktoré sa môžu líšiť v dizajne v závislosti od modelu mikroskopu;
- trinokulár- s dvoma okulármi a projekčným výstupom, umožňujúcim súčasne s vizuálnym pozorovaním dvoma očami premietať obraz drogy pomocou vhodnej optiky na monitor počítača alebo iný prijímač obrazu.
Mechanická časť mikroskopu okrem držiaka tubusu s tubusom obsahuje:
- držiak na pripevnenie stola predmetov;
- stolík používaný na umiestňovanie preparátov a horizontálny pohyb v dvoch kolmých smeroch vzhľadom na os mikroskopu. Dizajn niektorých stolov umožňuje otáčanie prípravy. Vertikálny pohyb stolíka objektu sa uskutočňuje makro- a mikromechanizmom.
- zariadenia na upevnenie a vertikálny pohyb kondenzátora a jeho centrovanie, ako aj na umiestnenie svetelných filtrov.
Téma: Mikroskop Práca č.1. Návrh svetelného mikroskopu
Vybavenie: mikroskop, permanentný preparát, peračník.
Návrh práce: Napíšte stavbu mikroskopu, účel jeho častí, prevádzkový poriadok.
Mikroskop je opticko-mechanické zariadenie, ktoré umožňuje zväčšiť predmetný predmet (predmet, preparát).
Mikroskop rozlišuje medzi optickými a mechanickými systémami.
OPTICKÝ SYSTÉM:
Šošovka je najdôležitejšou časťou mikroskopu a je priskrutkovaná k spodnej časti tubusu. Šošovka v mikroskope sa nachádza v tesnej blízkosti skúmaného objektu, a preto dostala svoj názov. Skladá sa zo sústavy optických šošoviek vložených do mosadzného rámu a vyžaduje si veľmi starostlivé zaobchádzanie a starostlivú údržbu (šošovku nikdy nestláčajte na preparát ležiaci na stolíku, pretože by mohlo dôjsť k poškodeniu alebo dokonca k vypadnutiu šošovky).
Účel objektívu:
1) Zostrojte obraz v trubici mikroskopu, ktorý je geometricky podobný študovanému objektu.
2) Zväčšite obrázok niekoľkokrát.
3) Odhaľte detaily neviditeľné voľným okom. Šošovky v množstve 2-3 kusy sú zaskrutkované do špeciálneho zariadenia nazývaného revolver (4).
Okulár – vložený do hornej časti tubusu. Pozerá sa na obraz objektu (nie na objekt) nasmerovaný šošovkou nahor. Skladá sa zo sústavy šošoviek vložených do kovového valca. Okulár vytvára obraz, zväčšuje ho, ale neprezrádza detaily štruktúry.
Kondenzátor – zhromažďuje a sústreďuje všetko svetlo odrazené od zrkadla v rovine prípravku. Kondenzor pozostáva z valca (rámu), vo vnútri ktorého sú 2 šošovky. Zdvihnutím a spustením kondenzátora môžete nastaviť osvetlenie prípravku.
Membrána – umiestnená v spodnej časti kondenzátora. Rovnako ako kondenzátor slúži na reguláciu intenzity svetla.
Zrkadlo – slúži na zachytávanie svetla zo svetelného zdroja. Je pohyblivo pripevnený pod stolom, otáča sa okolo vodorovnej osi. Zrkadlo na jednej strane je ploché, s drúzou je konkávne.
MECHANICKÝ SYSTÉM:
základňa (statív) alebo pevná noha (1); box s mikromechanizmom (2) a mikroskrutkou (3);
podávací mechanizmus na hrubé mierenie - makroskrutka alebo račňa (8); štádium (4);
skrutky (5, 6, 12, 13);
hlava (9); revolver (10); terminály; rúrka (11);
držiak oblúka alebo rúrky (7); Cremalier (makroskrutka)– slúži na približnú „hrubú“ inštaláciu na pozadí
Mikroskrutka - slúži na jemnejšie a presnejšie mierenie.
Predmetová tabuľka– pripevnený k prednej časti stĺpa, na ktorom je umiestnený skúmaný predmet. Na stole sú 2 terminály; s ich pomocou je liek fixovaný. Liečivo sa pohybuje pomocou skrutiek umiestnených na boku stola.
Tubus – slúži na spojenie objektívu a okuláru a je spojený so statívom tak, aby sa dal zdvíhať a spúšťať. Rúrka sa pohybuje pomocou dvoch skrutiek: makrometrických a mikrometrických.
Statív – spája všetky vyššie uvedené časti mikroskopu.
Určenie celkového zväčšenia mikroskopu
Objektív |
10x |
15x |
||
Určenie ohniskovej vzdialenosti
F8 = 0,9 cm ~ 1 cm
F40 = 1,2 mm ~ 1 mm
Pomocné vybavenie (zapamätajte si mená):
1. sklíčka a krycie sklíčka;
2. pohár alebo banka na vodu, pipeta;
3. žiletka (čepeľ), pitevné ihly;
4. prúžky filtračného papiera, obrúska.
Pravidlá pre prácu s mikroskopom:
S mikroskopom by ste mali pracovať bez náhlych alebo náhlych pohybov. Pri práci s mikroskopom dodržiavajte čistotu a presnosť. Chráňte mikroskop pred prachom a kontamináciou.
1. Mikroskop sa prenáša dvoma rukami: jednou rukou - za držiak trubice, druhou - zospodu za základňu.
2. Mikroskop je inštalovaný priamo pred pracovníkom, oproti jeho ľavému oku, a nepohybuje sa.
3. Na pravej strane sú potrebné nástroje, materiály a skicár.
4. Pred začatím práce použite mäkkú (najlepšie kambrickú) handričku na utretie prachu z okuláru, šošovky a zrkadla.
5. Po umiestnení mikroskopu na trvalé miesto sklopíme tubus mikroskopu pomocou mikroskrutky pri pohľade zo strany mikroskopu tak, aby šošovka s malým zväčšením bola vo vzdialenosti ~ 1 cm od podložného sklíčka.
6. Každý objekt sa najprv študuje pri malom zväčšení a potom sa prenesie na veľké zväčšenie.
7. Na osvetlenie sa používa prirodzené svetlo, nie však priame, slnečné alebo elektrické, najlepšie matné.
8. Inštalácia osvetlenia:
a) odstráňte matné sklo pod kondenzátorom; b) nainštalujte kondenzor s prednou šošovkou na úrovni stolíka mikroskopu (pod
odstráňte ju skrutkou; c) úplne otvorte membránu;
d) nainštalujte šošovku s malým zväčšením; e) pohybom zrkadla nasmerujte svetlo tak, aby po prechode cez šošovku vznikol lúč svetla
Úplne osvetlil rovinu vstupnej pupily šošovky.
9. Po inštalácii osvetlenia preparát umiestnime na stolík tak, aby sa predmetný objekt nachádzal pod prednou šošovkou nízkovýkonného objektívu. Potom tubus opäť spustite pomocou račne tak, aby bola vzdialenosť medzi prednou šošovkou malého objektívu a krycím sklom preparátu 3-4 mm (pri spúšťaní tubusu sa musíte pozerať nie na okulár, ale na stranu šošovky).
10. Pri pohľade do okuláru ľavým okom (bez zatvorenia pravého) pravou rukou plynulo otáčame račňovú skrutku, nájdeme obraz a zároveň ľavou rukou dáme predmetu výhodnú polohu.
11. Pri prepnutí na veľké zväčšenie pohneme revolverom a na miesto malého zväčšenia dáme šošovku 40 X . Pri veľkom zväčšení sa otáčaním mikroskrutky dosiahne jasný obraz (mikroskrutku otočte maximálne o pol otáčky). Pamätajte, že keď otočíte mikro- a makroskrutkou v smere hodinových ručičiek, tubus objektívu ide dole, a keď ho otočíte v opačnom smere, ide hore.
12. Po práci opäť nainštalujeme šošovku s malým zväčšením.
13. Len pri malom zväčšení by sa mal preparát vybrať zo stolíka mikroskopu. Po použití treba mikroskop utrieť obrúskom a umiestniť pod puzdro.
Práca č.2. Práca s mikroskopom pri malom a veľkom zväčšení.
Návrh práce: Zapíšte si techniku prípravy.
Prípravky a ich príprava.
Drogy môžu byť dočasné alebo trvalé. Pri dočasnej príprave sa predmet vloží do kvapky čírej tekutiny - vody alebo glycerínu. Ta-
Tieto lieky nie je možné skladovať po dlhú dobu. V prípade, že je predmet štúdia umiestnený v kvapke horúceho glycerín-želatínového alebo kanadského balzamu, ktorý chladením stvrdne. Výsledkom je trvalý prípravok, ktorý možno skladovať roky.
Na praktických hodinách z anatómie rastlín študenti používajú trvalé aj dočasné prípravky, ktoré si sami vyrobili. Na výrobu dočasného lieku potrebujete:
o pomocou pipety umiestnite kvapku vody alebo glycerolu do stredu podložného sklíčka; o použiť pitevnú ihlu na umiestnenie predmetu do kvapky pripravenej tekutiny;
o Predmet opatrne prikryte tenkým (krehkým) krycím sklom. Vrchná časť krycieho skla by mala zostať suchá, t.j. voda by nemala presahovať. Prebytočná voda sa odstráni pomocou prúžku filtračného papiera. Ak pod pohárom nie je dostatok tekutiny, môžete ju pridať posunutím pipety k okraju krycieho sklíčka bez toho, aby ste ho zdvihli.
o prípravok často obsahuje vzduchové bubliny, ktoré sa doňho dostávajú spolu s predmetom alebo pri prudkom, neopatrnom sklopení krycieho skla a svojimi obrysmi zasahujú do skúmania objektu. Môžu sa odstrániť pridaním vody na jednu stranu krycieho sklíčka a súčasným odstránením z opačnej strany alebo ľahkým poklepaním na krycie sklíčko pitevnou ihlou, pričom preparát držíte takmer zvisle.
POUŽITIE V ŠKOLE
Nadobudnuté vedomosti a praktické zručnosti využíva v školskom kurze biológie na hodine „Úvod do zväčšovacích prístrojov“ a v procese výučby celého kurzu botaniky a iných biologických disciplín.
DOMÁCA ÚLOHA: Naučte sa stavbu mikroskopu, pravidlá práce s ním a techniku prípravy prípravkov.
Téma 1. BUNKA
§6. ŠTRUKTÚRA MIKROSKOPU
Zoznámite sa sštruktúru mikroskop a naučte sa vypočítať jeho zväčšenie.
Budeme pracovať s mikroskopom?
Čo môžete vidieť mikroskopom okrem baktérií?
Mikroskop (z gréckeho „mikros“ - malý a „skopeo“ - pozrite sa, preskúmajte) - je zväčšovacie zariadenie, ktoré vám umožňuje skúmať objekt veľmi malej veľkosti. Dizajn školského mikroskopu je takmer rovnaký ako v najlepších výskumných mikroskopoch prvej polovice XX storočí. (Jr. 6). Pri správnom nastavení školský mikroskop umožňuje vidieť nielen bunku, ale aj jej jednotlivé vnútorné štruktúry. A ak máte nejaké skúsenosti, môžete dokonca vykonať niekoľko zaujímavých experimentov.
Mikroskop pozostáva z tela a prvkov optického systému, cez ktoré prechádza svetlo.
Časti tela sú:
✓ základňa;
Ryža. V. Vzhľad a hlavné komponenty školského mikroskopu
✓ stolík na predmet, na ktorom je prototyp umiestnený, je upevnený na stole pomocou dvoch flexibilných držiakov;
V statíve s variabilným uhlom sklonu, na ktorom je veľká skrutka pre hrubé nastavenie jasnosti (makroskrutka) a menšia skrutka pre jemné nastavenie jasnosti (mikroskrutka);
✓ tubus, na ktorého spodnej časti je pripevnený otočný nástavec so šošovkami a v hornej časti je umiestnený okulár.
Medzi prvky optického systému mikroskopu patria:
✓ konkávne zrkadlo, ktoré možno otáčať;
V bránici, ktorá sa nachádza pod javiskom;
✓ otočný nástavec so šošovkami s rôznym zväčšením;
✓ okulár, cez ktorý je sledovaný predmet pozorovaný.
Na nastavenie najlepšieho osvetlenia prípravku sa používa zrkadlo. Clona reguluje kontrast a jas obrazu: ak je clona zatvorená, obraz je veľmi kontrastný, ale tmavý; ak je clona úplne otvorená, potom je kontrast nízky a je tam veľa svetla, takže obraz je presvetlený.
Ryža. 7. Objektívy (a), okulár (b) školského mikroskopu a ich označenie
Objekty. Školský mikroskop má tri šošovky: veľmi nízke (4x), nízke (10x) a vysoké (40x) zväčšenie. Aby sa dali ľahko meniť, sú naskrutkované do otočného nástavca. Objektív, ktorý je umiestnený kolmo nadol, smerom k predmetu štúdia, je zaradený do optickej sústavy, ostatné sú vypnuté. Otáčaním vežičky môžete meniť pracovnú šošovku a tak prechádzať z jedného zväčšenia na druhé. Keď k optickej sústave pripojíte ďalší objektív, ozve sa jemné cvaknutie – ide o pružinový zámok otočného nástavca.
Šošovka je hlavným prvkom optického systému mikroskopu. Čísla na objektíve označujú jeho technické vlastnosti.
V hornom riadku prvé číslo označuje zväčšenie šošovky (pozícia 7).
Súčin zväčšenia objektívu a zväčšenia okuláru ukazuje celkové zväčšenie mikroskopu. Napríklad so zapnutým objektívom 4x a okulárom 10x je celkové zväčšenie mikroskopu: 4 ∙ 10 = 40 (krát).
Pri práci s mikroskopom sa prototyp umiestni na stolík, zaistí sa držiakmi a zapne sa šošovka s malým zväčšením (10x). Otáčaním zrkadla sa svetlo nasmeruje na prípravok a makrokvinta upraviť prehľadnosť. Ďalej, ak je to potrebné, zapnite objektív s vysokým zväčšením, upravte jasnosť pomocou mikroskrutky a kontrastujte obraz s clonou.
Pri práci s mikroskopom dodržiavajte nasledujúce pravidlá:
1. Okulár a šošovky objektívu musia byť chránené pred znečistením a mechanickým poškodením: nedotýkajte sa ich prstami ani tvrdými predmetmi, nedovoľte, aby s nimi prišla voda alebo iné látky.
2. Je zakázané odskrutkovať rámy okuláru a šošovky, alebo demontovať mechanické časti mikroskopu - opravujú sa len v špeciálnych dielňach.
3. Mikroskop prenášajte oboma rukami vo vertikálnej polohe, pričom prístroj držte jednou rukou na statíve a druhou na jeho základni.
PODMIENKY A POJMY, KTORÉ SA MUSÍTE NAUČIŤ
Objektív, všeobecné zväčšenie mikroskopu.
KONTROLNÉ OTÁZKY
1. Z akých prvkov pozostáva optický systém mikroskopu?
2. Poskytujú prvky optického systému mikroskopu celkové zväčšenie?
3. Na čo slúži konkávne zrkadlo?
4. Aký je účel bránice?
5. Je šošovka zapnutá na začiatku práce s mikroskopom?
6. Aké je maximálne zväčšenie, ktoré možno dosiahnuť pri použití šošoviek a okuláru znázornených na obrázku 7?
7. Aké pravidlá by ste mali dodržiavať pri práci s mikroskopom?
ÚLOHY
Pozorne preskúmajte svoj školský mikroskop a nájdite všetky jeho súčasti. Zaznamenajte zväčšenia okuláru a objektívu. Vypočítajte zväčšenie mikroskopu pre každý objektív.Výsledky zapíšte do tabuľky v zošite.
PRE ZVEDAVÝCH
Ako určíte veľkosť najmenších predmetov, ktoré možno vidieť optickým mikroskopom?
Veľkosť najmenšieho predmetu, ktorý je možné vidieť okom alebo zväčšovacím zariadením, je určená jeho rozlíšením.
Rozlíšenie je najmenšia vzdialenosť medzi dvoma bodmi, v ktorej sú ich obrázky ešte oddelené a nesplývajú do jedného. Rozlíšenie ľudského oka je 200 um (0,2 mm), optického mikroskopu - 0,2 um (0,0002 mm), elektrónového mikroskopu - 0,0002 um (0,0000002 mm). Ak je veľkosť objektu menšia ako rozlíšenie, potom tento objekt už nemožno brať do úvahy a naopak. Je to teda rozlíšenie, ktoré určuje, čo možno v mikroskope vidieť a čo nie.
Hodnota indikátora, podľa ktorého sa počíta rozlíšenie objektívu, je vytlačená na jeho tele hneď za indikátorom zväčšenia objektívu. Nazýva sa to clona objektívu.
Za clonou sa vypočíta rozlíšenie objektívu:
Rozlíšenie (v mikrónoch) = 0,3355 / clona šošovky.
Výsledná hodnota sa zaokrúhli na desatiny.
Príklad: na šošovke s červeným krúžkom (obr. 7) je horný riadok označený: „4 / 0,10“. Číslo „4“ označuje zväčšenie objektívu – štvornásobné a „0,10“ – clonu. Rozlíšenie tohto objektívu
bude to takto:
0,3355 / 0,10 = 3,355 « 3,4 (µm).
