Для чего нужен штатив микроскопа
Микроскоп
Наверняка многие слышали о таком предмете, как микроскоп. А некоторые даже знакомы с ним не понаслышке. Однако мало кто представляет что существует разное количество видов данного устройства, предназначенных для различных функций. Что же такое микроскоп и микроскопия? Какие виды микроскопов существуют и что позволяют делать? Ответы на эти вопросы можно найти в предложенной статье.
История возникновения
Микроскоп представляет собой прибор, с помощью которого можно значительно увеличить изображение, детально изучить строение и структур рассматриваемого объекта, а также замерить его детали, плохо различимые или вообще невидимые невооруженным глазом.
Методы и технологии, позволяющие использовать данный прибор в практических целях носят название микроскопия.
Самыми первыми изобретенными устройствами были оптические микроскопы. К тому же невозможно с уверенностью сказать о том, кому принадлежат лавры такого изобретения. В 1538 году венецианский врач Джироламо Фракасторо предложил использовать комбинацию из двух линз для достижения наибольшего увеличения. А самые ранние упоминания именно о микроскопе датируются 1590 годом и уходит корнями в голландский город Мидделбург, где работали двое мастеров Иоанн Липперсгей и Захарий Янсен, которые изготавливали очки.
Примерно в 1624 году свой первый составной прибор под названием «оккиолино», что в переводе с итальянского означает «маленький глаз», представил итальянский физик и астроном Галилео Галилей. И только спустя год его товарищ Джованни Фабер предложил называть полученное изобретение микроскопом.
Виды микроскопов
На сегодняшний момент существует множество разновидностей данного прибора. Микроскопы бывают: оптические и электронные, рентгеновские и сканирующие зондовые. Есть также дифференциальный интерференционно-контрастный микроскоп.
Оптические приборы в свою очередь делятся на ближнепольные, конфокальные и двухфотонные лазерные микроскопы. Электронные подразделяются на просвечивающие и растровые устройства. Сканирующие представляют собой совокупность атомно-силовых и туннельных микроскопов, а рентгеновские приборы бывают лазерными, отражательными и проекционными.
Естественной оптической системой является глаз человека. При этом она характеризуется точным разрешением. Нормальное разрешение для обычного глаза составляет примерно 0,2 мм. Это характерно при удалении объекта на расстояние оптимального видения, которое составляет 250 мм. Стоит заметить, что размеры животных и растительных клеток, различных микроорганизмов, деталей структуры металлов и разного рода сплавов, а также мелких кристаллов намного меньше нормального разрешения для человеческого глаза.
Ученые примерно до середины прошлого века использовали в работе только видимое оптическое излучение, диапазоном от четырехсот до семисот нанометров. Иногда применялись приборы с ближним ультрафиолетом. Получается, что оптические микроскопы способны различать вещества с расстоянием между элементами до 0,20 мкм, а это значит, что он может добиться максимального увеличения 2000 крат.
В электронных устройствах для увеличения используется пучок электронов, обладающих волновыми свойствами. При этом электроны достаточно легко можно сфокусировать при помощи электромагнитных линз, потому что они представляют собой заряженные частицы. К тому же электронное изображение не составит труда перевести в видимое.
У электронных устройств разрешающая способность в несколько тысяч раз превышает разрешение светового оптического микроскопа. А в современных приборах она может быть даже менее десяти нанометров.
Сканирующие зондирующие микроскопы – это класс приборов, работа которых основана на сканировании зондом различных поверхностей. Это достаточно новые устройства, изображение на которых получается при помощи фиксирования соприкосновений между поверхностью и зондом. На данный момент в таких устройствах удалось добиться фиксации взаимодействия зонда с некоторыми молекулами и атомами, что выводит сканирующий зондирующий микроскоп на уровень электронных приборов. А в некоторых показателях такие устройства даже превосходят их.
Рентгеновские микроскопы представляют собой прибор, позволяющий исследовать очень малые объекты, величины которых можно сопоставить с длиной рентгеновской волны. Работа такого прибора основана на электромагнитном излучении, имеющим длину волны до одного нанометра. Разрешающая способность рентгеновских устройств намного выше оптических, но ниже электронных микроскопов.
Строение микроскопа
Стандартный оптический прибор имеет в своем строении следующие детали:
Оптическая система такого устройства представляет собой объективы, расположенные на револьверной головке, окуляры и в некоторых случаях призменный блок. При помощи оптической системы как раз и формируется изображение изучаемого образца на сетчатке глаза. Причем это изображение будет перевернутым.
В настоящее время многие детские микроскопы содержат в себе линзу Барлоу, применение которой позволяет добиться плавного увеличения изображения до 1000 крат и выше. Однако качество изображения при этом существенно страдает, что делает использование этой линзы в таких устройствах достаточно сомнительным.
В профессиональных устройствах для изменения увеличения используют только различные комбинации качественных объективов и окуляров. И уж конечно, в таких приборах никогда не будет использовать линза столько сомнительного качества.
Механическая система микроскопа представляет собой штатив, тубус, револьверную головку, механизмы фокусировки и предметный столик.
Для фокусировки изображения применяются механизмы фокусировки. Макрометрический винт применяют в работе с небольшими увеличениями, а микрометрический используется при высоких увеличениях. Стандартные школьные или детские микроскопы обычно комплектуются лишь макрометрическим винтом грубой фокусировки. Для лабораторных исследований в обязательном порядке понадобится и механизм тонкой фокусировки. Оптические устройства могут иметь раздельные механизмы грубой и точной фокусировки, а также содержать в себе коаксиальные винты микро и макрометрической регулировки фокуса.
Фокусировка прибора осуществляется при помощи перемещения предметного столика или тубуса устройства в вертикальной плоскости.
Предметный столик необходим для расположения на нем объекта. Можно выделить несколько их разновидностей:
Более комфортным для работы считается координатный предметный столик, которые позволяет перемещать образец для исследования в горизонтальной плоскости.
Объективы микроскопа располагаются непосредственно на револьверной головке. Ее вращение позволяет выбрать какой-либо из объективов, тем самым меняя увеличение. Профессиональные устройства оснащены как правило съемными объективами, которые вкручиваются в револьверную головку. Дешевые же варианты микроскопов имеют встроенные объективы.
Тубус микроскопа содержит в себе окуляр. В устройствах с тринокулярной или бинокулярной насадкой существует возможность регулировки расстояния между зрачками, а также коррекции диоптрий, что позволяет подстроить микроскоп под индивидуальные особенности каждого наблюдателя. В детских устройствах в тубусе помимо окуляра может находиться также линза Барлоу.
Осветительная система оптического устройства представляет собой диафрагму, конденсор и источник света.
Источник света может быть как внешний, так и встроенный. Стандартный микроскоп обычно включает в себя нижнюю подсветку. В некоторых детских устройствах иногда используют боковую подсветку, но она не несет за собой никакого практического эффекта.
Конденсор и диафрагма используется для регулировки освещения микроскопа. Конденсоры могут быть однолинзовыми, двухлинзовыми или трехлинзовыми. При опускании или поднятии конденсора происходит либо рассеивание, либо конденсирование света, который освещает исследуемый образец.
Диафрагма представлена в двух вариантах: ирисовая, с плавным изменением диаметра, и ступенчатая, состоящая из нескольких отверстий разных диаметров. Соответственно увеличивая или уменьшая диаметр светового отверстия можно ограничить или увеличить поток света, льющегося на образец. Некоторые конденсоры оснащаются фильтродержателем, в который могут вставляться различные светофильтры.
Выводы
Микроскоп – это оптический прибор, позволяющий многократно увеличивать изображение исследуемого предмета, что позволяет изучать вещества, невидимые невооруженным глазом. В настоящий момент существует много различных видов современных устройств, отличающихся между собой разрешительной способностью, что позволяет различать и изучать очень малые предметы.
Устройство увеличительных приборов
В данный момент вы не можете посмотреть или раздать видеоурок ученикам
Чтобы получить доступ к этому и другим видеоурокам комплекта, вам нужно добавить его в личный кабинет, приобрев в каталоге.
Получите невероятные возможности
Конспект урока «Устройство увеличительных приборов»
Все живые организмы состоят из клеток. Однако об этом люди узнали не сразу так как клетки очень маленькие и увидеть их можно только в увеличительные приборы. Сегодня на уроке вы с ними познакомитесь. Это лупа и, микроскоп.
В 1250 году английский философ и естествоиспытатель англичанин Роджер Бекон изобрёл лупу.
Разглядывание различных предметов в лупу было очень увлекательным занятием. Вдруг увидеть во всех подробностях какое-нибудь зёрнышко или ножку какого-либо жучка!
Лупа ― это самый простой увеличительный прибор. Главная его часть ― увеличительное стекло, выпуклое с двух сторон и вставленное в оправу.
Ручная лупа увеличивает предметы в 2―20 раз. При работе её берут за рукоятку и приближают к предмету на такое расстояние, при котором изображение предмета наиболее чётко.
Штативная лупа увеличивает предметы в 10―25 раз. В её основу вставлены два увеличительных стекла, укреплённых на подставке ― штативе. К штативу прикреплён предметный столик с отверстием и зеркалом.
Любители оптики, усердно занимавшиеся изучением изображений, получающихся с помощью зеркал и линз, конечно, не могли не натолкнуться на мысль соединять несколько зеркал и линз, чтобы получать изображения. Из таких комбинаций постепенно получались труба и микроскоп.
С открытием микроскопа в науке произошли кардинальные изменения. Если при помощи лупы можно было рассмотреть только форму клеток, то при помощи микроскопа можно изучить их строение.
Микроскоп ─ это оптический прибор, который позволяет получить обратное изображение изучаемого объекта и рассмотреть мелкие детали его строения, размеры которых лежат за пределами разрешающей способности глаза.
Микроскоп от греческих слов «микрос» ― малый и «скопео» ― смотрю.
Микроскоп также изобрели не сразу. История микроскопии очень интересна, её вы можете изучить самостоятельно.
Световой микроскоп, с которым вы будете работать в школе, может увеличивать изображения предметов до 3600 раз.
Микроскопы открывают крохотные миры. С их помощью можно увидеть невероятный мир, существующий на клеточном уровне.
Итак, давайте возьмём микроскоп и изучим его строение. Запомните, что микроскоп необходимо брать одновременно и за штатив, и за подставку.
Во время переноски микроскопа нельзя его трясти, наклонять и небрежно ставить на стол! Дело в том, что у микроскопа есть немало хрупких частей, которые могут выпасть и разбиться.
Теперь давайте рассмотрим строение микроскопа.
Основание микроскопа ─ подставка.
К нему крепится штатив. Штатив подвижен и за счёт движения макровинта мы его можем и поднимать, и опускать.
В основание встроен микровинт. С его помощью также можно или поднимать, или опускать штатив, но движения микровинта более мелкие.
Микровинт служит для незначительного перемещения тубусодержателя, а следовательно, и объектива на расстояния, измеряемые микрометрами.
К основанию пристроен предметный столик. Сюда размещается препарат. То есть объект для изучения.
Препарат можно зажимать с помощь зажима. При необходимости зажим можно снять.
Под предметным столиком располагается конденсор, или оптическая система.
Конденсор можно также и опускать, и поднимать при помощи винта конденсора.
Снизу в состав конденсора входит линза.
Над линзой располагается светофильтр. Он может быть матовым белым или синим, фиолетовым. Светофильтр уменьшает освещённость объекта. Им пользуются редко. Часто его отодвигают в сторону.
Под конденсером располагается зеркало. Оно служит для направления света через конденсор и отверстие предметного столика на объект.
Зеркало имеет две поверхности: плоскую и вогнутую. В лабораториях с рассеянным светом используют вогнутое зеркало.
На штативе располагается револьвер.
Он предназначен для быстрой смены объективов, которые ввинчиваются в его гнезда.
Повороты револьвера позволяют менять объективы и увеличение.
Над револьвером располагается тубус ― зрительная трубка, в которую вставлены увеличительные стекла (линзы).
Его можно поворачивать с помощью винта крепления тубуса. Слегка ослабив этот винт, мы можем показать соседу, то, что наблюдаем в микроскоп.
В тубус встраивается окуляр. (от латинского слова «окулус» ― глаз).
Окуляр — это элемент оптической системы, обращённый к глазу наблюдателя, который предназначен для рассматривания изображения.
Окуляры могут иметь различные увеличения. И если мы хотим изменить увеличение изображения, то можем поставить другой окуляр.
А сейчас посмотрим, как пользоваться микроскопом.
Работать с ним следует сидя. Но прежде аккуратно поставьте микроскоп на ровную поверхность стола. Так, чтобы от края стола было примерно 5―10 см.
Осмотрите его на наличие всех комплектующих.
Затем возьмите чистую марлю и протрите объектив и окуляр от пыли.
Для того что бы перевести микроскоп в рабочее положение, поверните макровинт на себя, так чтобы наименьший из объективов, поднялся на 1 см относительно предметного столика.
Теперь необходимо настроить свет.
Можно пользоваться естественным освещением. Тогда желательно, чтобы стол с микроскопом находился у окна.
Смотрим в окуляр. Используя зеркало направляем пучок света в поле зрения. Так, чтобы было видно яркое световое пятно.
Если вы работаете в плохо освещённом помещении ― можно использовать настольную лампу.
Теперь следует отрегулировать тубус, так чтобы было удобно, и закрепить его при помощи винта крепления.
Помните, что все действия по отношению к микроскопу должны быть неспешными и аккуратными.
И только тогда, когда микроскоп будет готов к работе, можно взять микропрепарат.
Микропрепарат — это предметное стекло с расположенным на нём объектом, подготовленным для исследования под микроскопом. Сверху объект обычно накрывается тонким покровным стеклом.
Препараты бывают фиксированные (постоянные) и временные.
Готовые фиксированные препараты храниться в специальных коробках ― планшетах.
Препарат необходимо брать аккуратно за края предметного стекла чтобы отпечатки ваших пальцев не оставили на нём следа. Иначе из-за следов ухудшится изображение.
На фиксированном постоянном препарате располагается объект исследования, накрытый покровным стеклом, заключённый в канадский бальзам или другую прозрачную твердеющую среду.
Рядом имеется бирка с названием препарата.
Постоянные препараты могут сохраняться без изменений многие десятилетия.
Поместим препарат на предметный столик так, чтобы объект исследования оказался в поле зрения. Укрепим его при помощи зажима осторожно с краю.
Начинать работу с микроскопом необходимо всегда с объектива малого увеличения.
Смотря в окуляр, поднимаем объектив с помощью макровинта на себя. Делать это нужно очень медленно. Не спеша. До появления изображения.
Теперь можно поправить предметное стекло так чтобы в центре был необходимый объект для изучения.
Но передвигать микропрепарат следует не руками, а при помощи винтов, расположенных под предметным столиком.
Теперь при помощи микровинта мы можем чётче сфокусировать изображение.
На данном этапе, для того чтобы лучше рассмотреть объект можно перевести изображение на большее увеличение.
Всегда следует помнить, что сначала нужно поставить выбранный участок в центр поля зрения микроскопа при малом увеличении, а уже потом переводить на большое увеличение.
При этом важно помнить, что другие объективы с большей кратностью…больше, и если мы будем прокручивать револьвер, то они могут поцарапать наш препарат. Поэтому нужно аккуратно прокручивать револьвер до щелчка. При этом левой рукой мы придерживаем микроскоп за основание, а правой рукой вращаем револьверную головку по часовой стрелке.
Микровинтом регулируется чёткость изображения.
С помощью конденсора и диафрагмы регулируется освещение поля зрения. Производится исследование объекта при «большом» увеличении.
Если вы допустите неосторожность и провернёте макровинт от себя, то объектив расколет препарат, и он станет уже непригодным для дальнейшей работы.
Поэтому помним: для того чтобы приподнять штатив, необходимо поворачивать макровинт на себя.
Итак, мы рассмотрели изучаемые объекты.
Теперь необходимо убрать препарат и привести микроскоп в нерабочее состояние.
Однако следует помнить, что из-под большого увеличения вынимать препарат нельзя.
Поэтому переведём микроскоп обратно на меньшее увеличение. И только тогда мы можем убрать препарат с предметного столика.
Если это постоянный препарат, то кладём его обратно в планшет.
Временные микропрепараты можно выбросить, а предметное и покровное стекла помыть и положить сушиться.
Если микроскоп нам больше не понадобиться ― то нужно привести его в порядок.
Возьмите чистую марлю и протрите все части микроскопа.
Теперь приведём микроскоп в нерабочее положение. Для этого необходимо вернуть тубус в исходное положение параллельно штативу. Закрепить его так. Опустить штатив при помощи макровинта с самым маленьким объективом вниз.
А теперь поставьте микроскоп в шкаф для хранения. И не забудьте убрать своё рабочее место.
Устройство микроскопа и правила работы с ним
Разрешающая способность микроскопа дает раздельное изображение двух близких друг другу линий. Невооруженный человеческий глаз имеет разрешающую способность около 1/10 мм или 100 мкм. Лучший световой микроскоп примерно в 500 раз улучшает возможность человеческого глаза, т. е. его разрешающая способность составляет около 0,2 мкм или 200 нм.
Разрешающая способность и увеличение не одно и тоже. Если с помощью светового микроскопа получить фотографии двух линий, расположенных на расстоянии менее 0,2 мкм, то, как бы не увеличивать изображение, линии будут сливаться в одну. Можно получить большое увеличение, но не улучшить его разрешение.
В учебных лабораториях обычно используют световые микроскопы, на которых микропрепараты рассматриваются с использованием естественного или искусственного света. Наиболее распространены световые биологические микроскопы: БИОЛАМ, МИКМЕД, МБР (микроскоп биологический рабочий), МБИ (микроскоп биологический исследовательский) и МБС (микроскоп биологический стереоскопический). Они дают увеличение в пределах от 56 до 1350 раз. Стереомикроскоп (МБС) обеспечивает подлинно объемное восприятие микрообъекта и увеличивает от 3,5 до 88 раз.
В микроскопе выделяют две системы: оптическую и механическую (рис. 1). К оптической системе относят объективы, окуляры и осветительное устройство (конденсор с диафрагмой и светофильтром, зеркало или электроосветитель).
Рис. 1. Устройство световых микроскопов:
Окуляр устроен намного проще объектива. Он состоит из 2-3 линз, вмонтированных в металлический цилиндр. Между линзами расположена постоянная диафрагма, определяющая границы поля зрения. Нижняя линза фокусирует изображение объекта, построенное объективом в плоскости диафрагмы, а верхняя служит непосредственно для наблюдения. Увеличение окуляров обозначено на них цифрами: х7, х10, х15. Окуляры не выявляют новых деталей строения, и в этом отношении их увеличение бесполезно. Таким образом, окуляр, подобно лупе, дает прямое, мнимое, увеличенное изображение наблюдаемого объекта, построенное объективом.
Для определения общего увеличения микроскопа следует умножить увеличение объектива на увеличение окуляра.
Осветительное устройство состоит из зеркала или электроосветителя, конденсора с ирисовой диафрагмой и светофильтром, расположенных под предметным столиком. Они предназначены для освещения объекта пучком света.
Зеркало служит для направления света через конденсор и отверстие предметного столика на объект. Оно имеет две поверхности: плоскую и вогнутую. В лабораториях с рассеянным светом используют вогнутое зеркало.
Электроосветитель устанавливается под конденсором в гнездо подставки.
Конденсор состоит из 2-3 линз, вставленных в металлический цилиндр. При подъеме или опускании его с помощью специального винта соответственно конденсируется или рассеивается свет, падающий от зеркала на объект.
Ирисовая диафрагма расположена между зеркалом и конденсором. Она служит для изменения диаметра светового потока, направляемого зеркалом через конденсор на объект, в соответствии с диаметром фронтальной линзы объектива и состоит из тонких металлических пластинок. С помощью рычажка их можно то соединить, полностью закрывая нижнюю линзу конденсора, то развести, увеличивая поток света.
Кольцо с матовым стеклом или светофильтром уменьшает освещенность объекта. Оно расположено под диафрагмой и передвигается в горизонтальной плоскости.
Механическая система микроскопа состоит из подставки, коробки с микрометренным механизмом и микрометренным винтом, тубуса, тубусодержателя, винта грубой наводки, кронштейна конденсора, винта перемещения конденсора, револьвера, предметного столика.
Коробка с микрометренным механизмом, построенном на принципе взаимодействующих шестерен, прикреплена к подставке неподвижно. Микрометренный винт служит для незначительного перемещения тубусодержателя, а, следовательно, и объектива на расстояния, измеряемые микрометрами. Полный оборот микрометренного винта передвигает тубусодержатель на 100 мкм, а поворот на одно деление опускает или поднимает тубусодержатель на 2 мкм. Во избежание порчи микрометренного механизма разрешается крутить микрометренный винт в одну сторону не более чем на половину оборота.
Револьвер предназначен для быстрой смены объективов, которые ввинчиваются в его гнезда. Центрированное положение объектива обеспечивает защелка, расположенная внутри револьвера.
Тубусодержатель несет тубус и револьвер.
Винт грубой наводки используют для значительного перемещения тубусодержателя, а, следовательно, и объектива с целью фокусировки объекта при малом увеличении.
Кронштейн конденсора подвижно присоединен к коробке микрометренного механизма. Его можно поднять или опустить при помощи винта, вращающего зубчатое колесо, входящее в пазы рейки с гребенчатой нарезкой.
Правила работы с микроскопом
При работе с микроскопом необходимо соблюдать операции в следующем порядке:
1. Работать с микроскопом следует сидя;
2. Микроскоп осмотреть, вытереть от пыли мягкой салфеткой объективы, окуляр, зеркало или электроосветитель;
3. Микроскоп установить перед собой, немного слева на 2-3 см от края стола. Во время работы его не сдвигать;
4. Открыть полностью диафрагму, поднять конденсор в крайнее верхнее положение;
5. Работу с микроскопом всегда начинать с малого увеличения;
6. Опустить объектив 8- в рабочее положение, т.е. на расстояние 1 см от предметного стекла;
7. Установить освещение в поле зрения микроскопа, используя электроосветитель или зеркало. Глядя одним глазом в окуляр и пользуясь зеркалом с вогнутой стороной, направить свет от окна в объектив, а затем максимально и равномерно осветить поле зрения. Если микроскоп снабжен осветителем, то подсоединить микроскоп к источнику питания, включить лампу и установить необходимую яркость горения;
8. Положить микропрепарат на предметный столик так, чтобы изучаемый объект находился под объективом. Глядя сбоку, опускать объектив при помощи макровинта до тех пор, пока расстояние между нижней линзой объектива и микропрепаратом не станет 4-5 мм;
9. Смотреть одним глазом в окуляр и вращать винт грубой наводки на себя, плавно поднимая объектив до положения, при котором хорошо будет видно изображение объекта. Нельзя смотреть в окуляр и опускать объектив. Фронтальная линза может раздавить покровное стекло, и на ней появятся царапины;
10. Передвигая препарат рукой, найти нужное место, расположить его в центре поля зрения микроскопа;
11. Если изображение не появилось, то надо повторить все операции пунктов 6, 7, 8, 9;
13. По окончании работы с большим увеличением, установить малое увеличение, поднять объектив, снять с рабочего столика препарат, протереть чистой салфеткой все части микроскопа, накрыть его полиэтиленовым пакетом и поставить в шкаф.
Микроскоп биологический стереоскопический МБС-1 (рис. 2) дает прямое и объемное изображение объекта в проходящем или отраженном свете. Он предназначен для изучения мелких объектов и препарирования их, так как имеет большое рабочее расстояние (расстояние от покровного стекла до фронтальной линзы).
Рис. 2. Устройство микроскопа МБС-1:
1- окуляр, 2- винт грубой наводки, 3- подставка, 4- зеркало, 5- предметный столик, 6- стойка, 7- оптическая головка, 8- объектив, 9- рукоятка переключения увеличения, 10- бинокулярная насадка, 11- лампа.
На верхнюю часть головки установлена бинокулярная насадка. Окуляры имеют увеличения х6, х8, х12,5. Для установки удобного для глаз расстояния между окулярами надо раздвинуть или сдвинуть тубусы.
К задней стенке корпуса головки прикреплен кронштейн с реечным механизмом передвижения. Подъем и опускание корпуса головки осуществляется вращением винта. Кронштейн надет на стойку, прикрепленную к подставке.
Для работы в проходящем свете, в корпус подставки вмонтирован отражатель света, с зеркальной и матовой поверхностями. С передней стороны корпуса имеется окно для доступа дневного света. Для искусственного освещения предназначена лампа, которую вставляют или в отверстие с задней стороны корпуса (для проходящего света), или в кронштейн, укрепленный на объективе (для отраженного света).
Столик установлен в круглом окне на верхней поверхности корпуса подставки. Он может быть либо стеклянным (при проходящем свете), либо металлическим, с белой и черной поверхностями (при отраженном свете).