Збільшувальні прилади: лупа, мікроскоп. Призначення і пристрій збільшувальних приладів

Люди здавна намагалися зрозуміти, як влаштований навколишній світ. Проводили дослідження, заглядали всередину живих істот і робили висновки. Так копілся теоретичний матеріал, який став основою для багатьох наук.

Методи, які вони використовували, зводилися в основному до спостереження і експерименту. Однак досить швидко стало очевидно, що скарбничка знань залишиться наповненою лише наполовину, якщо не придумати якісь більш складні, технічно досконалі пристрої. Такі, які дозволять заглядати всередину, розкривати глибинні механізми і розглядати особливості пристрою різних предметів і живих істот.

Методи вивчення в біології

До основних можна віднести наступні:

1. Історичний метод.
2. Опис.
3. Спостереження.
4. Порівняння.
5. Експеримент.

Велика частина з них вимагає втручання нових технічних пристроїв, які б дозволили отримувати картинку в збільшеному багаторазово розмірі. Тобто, простіше кажучи, слід використовувати різні збільшувальні прилади. Саме тому необхідність їх конструювання була очевидна.

Адже тільки так люди змогли зрозуміти, як відбуваються процеси життєдіяльності таких крихітних істот, як найпростіші і бактерії, мікроскопічні гриби, лишайники та інші живі організми.

Сучасні різновиди приладів

Серед розмаїття технічних конструкцій збільшувальні прилади займають особливе місце. Адже без них дійти до істини і довести ту чи іншу теорію складно, особливо коли мова йде про мікросвіт.

Сучасні технології пропонують такі різновиди подібних пристроїв:

1. Лупи. Будова збільшувальних приладів такого типу досить просте, тому серед аналогових по дії вони з`явилися першими.

2. Мікроскопи. Сьогодні можна виділити декілька різновидів:

• оптичний або световой;
• електронний;
• лазерний;
• рентгеновскій;
• скануючий зондовий;
• диференційний інтерферон-контрастний.

Кожен знаходить широке застосування не тільки в біологічних науках, а й у хімії, фізиці, космічних дослідженнях, генної інженерії, молекулярної генетики і так далі.

Історія розвитку збільшувальних приладів

Звичайно, таке шикарне різноманітність і досконалість подібних пристроїв прийшло не відразу. Найбільш складні конструкції, що дозволяють втручатися навіть у хвильові і корпускулярні процеси, з`явилися тільки в XX-XXI століттях.

Історія ж появи і розвитку приладів для збільшення сягає своїм корінням у глибину століть. Так, якщо говорити про лупах, то розкопки показали, що перші подібні пристрої були у єгиптян задовго до нашої ери. Вони були виконані з гірського кришталю і так майстерно заточені, що давали збільшення до 1500 разів!

Пізніше стали виготовляти скляні лінзи і через них розглядати цікавлять мікроскопічні предмети. Так тривало до XVI століття. Потім великий дослідник Галілео Галілей сконструював свою першу трубу, яка при розкладанні нагадувала мікроскоп і давала збільшення практично в 300 разів. Це і був прабатько сучасного мікроскопа.

Ще пізніше, у другій половині XVII століття, вчений Торі майстрував невеликі округлі лупи. Вони дозволяли розглядати вже при 1500-кратному збільшенні. Великим проривом у розвитку мікроскопії стали прилади, сконструйовані Антоні ван Левенгука. Він випускав партії мікроскопів, які давали достатню збільшення, щоб можна було розглянути клітинну будову і світ мікроорганізмів.

З тих самих пір збільшувальні прилади (лупа, мікроскоп) стали невід`ємною частиною практично у всіх видах досліджень, як в біологічних, так і в інших науках. Сучасне ж різноманітність технічних пристроїв зобов`язане своїм існуванням людям з такими іменами, як:

• Л. І. Мандельштам.
• Д. С. Рождественський.
• Ернст Аббе.
• Р. Ріхтер та інші.

Будова збільшувальних приладів: лупа

Із чого ж складаються ці пристрої і як працюють? Збільшувальні прилади - лупа, мікроскоп - в своїй основі мають, в принципі, однакову будову. Дія заснована на застосуванні спеціальних стекол - лінз.

Збільшувальний прилад лупа являє собою опуклу лінзу, яка обрамлена в спеціальну зовнішню рамку - оправу. Сама лінза - це спеціальне оптичне скло, що має двосторонню опуклість. Оправа може бути будь-яка:

• металліческая;
• пластіковая;
• гумова.

Такі збільшувальні прилади, як лупи, дозволяють одержувати зображення в 25-кратному розмірі. Звичайно, існують різні за даним показником пристрою. Якісь лупи дають збільшення в 2 рази, а більш модернізовані і досконалі - навіть в 30.

Які бувають лупи?

Основне місце використання лупи - урок біології. Збільшувальні прилади подібного плану дозволяють розглядати дрібні структури будови рослин і тварин. Використовуватися можуть різні варіанти виробів.

1. Лупа штативна - такий прилад, в якому лінза закріплюється в спеціальній оправі на штативі для зручності використання.
2. Прилад з ручкою. При такому варіанті в оправу вбудована невелика зручна ручка, за допомогою якої можна відрегулювати якість зображення, наближаючи або видаляючи пристрій.
3. Лупа з підсвічуванням і вбудованим компасом. Така нагоді для польових досліджень у лісовій таежной місцевості. Наявність діодних лампочок дозволить проводити спостереження навіть в нічний час доби.
4. Лупа кишенькового варіанту, складаються і накривають кришкою. Дуже зручний варіант для постійного носіння з собою.

Також дуже поширені комбіновані варіанти між перерахованими: штативна з підсвічуванням, кишенькова на шнурку або з ручкою і так далі.

Мікроскоп - збільшувальний прилад

Який пристрій має цей продмет? Сьогодні на шкільних заняттях використовуються тільки такі збільшувальні прилади: лупа, мікроскоп. З будовою, роботою і різновидами першого пристрою ми вже розібралися. Однак для вивчення більш глибинних процесів, що протікають в клітинах, розглядання бактеріального складу води і так далі, збільшувальні здібності лупи виявляються явно недостатніми.

У цьому випадку основним робочим інструментом стає мікроскоп, найчастіше звичайний, світловий або оптичний. Розглянемо, які структурні частини входять до його складу.

1. Основа всієї конструкції - штатив. Він являє собою елемент зігнутої форми, до якого кріпляться всі інші частини приладу. Його широка основа - це те, на чому тримається весь мікроскоп в цілому і завдяки чому він стійко закріплюється в стоячому положенні.
2. Дзеркальце, яке кріпиться до штатива з нижньої частини приладу. Воно необхідне для уловлювання сонячного світла та напрямки пучка на предметний столик. Закріплюється воно з двох сторін на рухомих шарнірах, що полегшує процес налаштування світла.
3. Предметний столик - нерухомо закріплена на штативі конструкція, найчастіше округлої або прямокутної форми, забезпечена металевими закріплювача. Саме на нього встановлюється досліджуваний микропрепарат, який з двох сторін чітко фіксується і зберігає нерухомість.
4. Зорова трубка, яка з одного боку закінчується окуляром, а з іншого - об`єктивами різного збільшення. Також надійно прикріплена до штатива.
5. Об`єктиви розташовуються відразу над предметним столиком і служать для фокусування і збільшення зображення. Найчастіше їх три, кожен можна перемістити і закріпити в залежності від потреби.
6. Окуляр є вершиною зорової трубки, і він призначений безпосередньо для спостереження за об`єктом.
7. Остання важлива частина, яку мають усі збільшувальні прилади подібного роду - макро- і мікрогвинти. Вони служать для регулювання переміщення зорової трубки з метою настроювання найкращої якості зображення.

Очевидно, що будова мікроскопа не надто складно. Однак це характерно тільки для оптичних моделей. Середнє збільшення, яке здатний давати світловий мікроскоп, - не більше 300 разів.

Якщо ж говорити про сучасних конструкціях, що дають збільшення в тисячі разів, то їх структура набагато складніше.

Які бувають мікроскопи і де використовуються?

Існують різні типи мікроскопів. Найпростіший з них, світловий або оптичний, становить основну масу конструкцій для використання школярами. Лупа і мікроскоп - найприйнятніші збільшувальні прилади. 6 клас (біологія - це шкільний предмет, на уроках по якому використовуються ці об`єкти) має на увазі знайомство з пристроєм, принципами роботи даних приладів.

Однак школярам слід дати поняття і про тих видах мікроскопів, з якими працюють вчені, фізики, хіміки, біологи, астрономи і так далі. Таких можна виділити 5 основних, вони були перераховані вище. Лазерні та електронні пристрої дозволяють одержувати зображення, в сотні тисяч разів перевершують справжні розміри. Це дозволяє заглянути всередину навіть найдрібніших частинок і зробити масу відкриттів у різних галузях науки і техніки.

Приготування препаратів для мікроскопа

Урок "Пристрій збільшувальних приладів" - не єдиний в шкільному курсі вивчення, який стосується роботи з подібними пристроями. Поряд з будовою і правилами користування, дітям слід закласти основи знань про приготування мікропрепаратів для розгляду.

Для цього використовують такі елементи:

• предметне скло;
• покровное стеклишко;
• препаровальной іглу;
• фільтрувальну бумагу;
• піпетку;
• воду.

Якщо необхідно розглянути, наприклад, шкірку цибулі, то слід акуратно відпрепарувати її голкою і у вигляді тонкої пленочки покласти на предметне скло. Поміщати потрібно в заздалегідь сформовану за допомогою піпетки краплю води. Зверху препарат накривається тонким покривним скельцем і міцно притискається. Надлишки рідини видаляються дотиком фільтрувального паперу. Потрібно ретельно стежити, щоб під покривним склом не виявилося пухирців повітря, інакше в мікроскоп буде видно тільки вони.

Заводські препарати або фіксовані

Крім виготовлення "живих" препаратів, в школах часто використовуються готові, фіксовані. Вони пофарбовані і більш інформативно насичені, оскільки виготовлені з особливих технологій з високою часткою природності. По них можна освоїти мікростроенія всіх відомих елементів будови як тварин, так і рослин. Крім того, фіксовані препарати дають можливість вивчити бактерії, мікроскопічні гриби, найпростіших інших дрібних істот.

Вивчення збільшувальних приладів в школі

Як ми вже зазначали вище, у школі обов`язково вивчаються збільшувальні прилади. 6 клас - це початок в освоєнні принципу роботи, основ будови приладів.

Також саме в цей період закладаються уміння самостійно встановлювати препарат на предметний столик, вловлювати світло і розглядати зображення, домагаючись високої чіткості в налаштуванні. На наступних щаблях навчання діти вже впевнено використовують мікроскопи і лупи для самих різних досліджень, так як повністю володіють технікою використання пристроїв.

Лабораторні роботи в школі з використанням світлових мікроскопів

Таких насправді досить багато. Кожен вчитель сам вирішує, які види робіт слід проводити. Адже все залежить від кількості обладнання та його працездатності. Найпоширенішими лабораторними дослідженнями, які вимагають використання збільшувальних приладів, є наступні:

1. Вивчення будови листа рослини.
2. Вивчення процесу транспірації рослин. Будова продихів.
3. Гіфи цвілевих грибів.
4. Спори рослин, їх будова.
5. Вивчення внутрішнього складу клітини та інші.