Что такое световой микроскоп 5 класс биология
Биология. 5 класс
Конспект урока
Урок 4. Увеличительные приборы
Перечень вопросов, рассматриваемых на уроке:
Лупа, световой микроскоп, окуляр, объектив
Лупа – простейший увеличительный прибор, состоящий из увеличительного стекла, которое для удобства работы вставлено в оправу с ручкой.
Световой микроскоп – сложный оптический прибор для рассматривания предметов с увеличением в десятки, сотни и тысячи раз.
Обязательная и дополнительная литература по теме
Теоретический материал для самостоятельного изучения
Живые организмы состоят из клеток. Некоторые клетки можно увидеть, а размеры других настолько малы, что их практически не возможно рассмотреть без использования увеличительных приборов. Метод наблюдения требует усилить человеческий глаз для того, чтобы детально рассмотреть внутреннее и внешнее строение живых организмов.
Для изучения строения клеток используют увеличительные приборы.
Лупа – простейший увеличительный прибор. Лупа состоит из увеличительного стекла, которое для удобства работы вставлено в оправу с ручкой. Лупы бывают ручные и штативные.
Ручная лупа может увеличивать рассматриваемый объект от 2 до 20 раз.
Штативная лупа увеличивает объект в 10–20 раз.
С помощью лупы можно рассмотреть форму достаточно крупных клеток, но изучить их строение невозможно.
Световой микроскоп (от греч. макрос – малый и скопео – смотрю) – оптический прибор для рассматривания в увеличенном виде небольших, не различимых простым глазом предметов.
Световой микроскоп состоит из трубки, или тубуса (от лат. тубус – трубка). В верхней части тубуса находится окуляр (от лат. окулус – глаз). Он состоит из оправы и двух увеличительных стёкол. На нижнем конце тубуса находится объектив (от лат. объектум – предмет), состоящий из оправы и нескольких увеличительных стёкол. Тубус прикреплён к штативу и поднимается и опускается с помощью винтов. На штативе находится также предметный столик, в центре которого имеется отверстие и под ним зеркало. Рассматриваемый на предметном стекле объект помещается на предметный столик и закрепляется на нём с помощью зажимов.
Главный принцип работы светового микроскопа заключается в том, что лучи света проходят через прозрачный (или полупрозрачный) объект исследования, который находится на предметном столике, и попадают на систему линз объектива и окуляра, увеличивающих изображение. Современные световые микроскопы способны увеличивать изображение до 3600 раз.
Чтобы узнать, насколько увеличивается изображение при использовании микроскопа, надо умножить число, указанное на окуляре, на число, указанное на используемом объективе.
Разбор типового тренировочного задания:
Тип задания: Установление соответствий между элементами двух множеств
Текст вопроса: Установите соответствие:
§ 6. Устройство увеличительных приборов — Пасечник. 5 класс. Учебник
Вопросы в начале параграфа
1. Какие увеличительные приборы вы знаете?
Очки, лупа, микроскоп, подзорная труба, бинокль, телескоп
2. Для его их применяют?
Данные приборы необходимы для того, чтобы рассматривать предметы, которые сложно рассмотреть невооружённым глазом. Это могут быть либо очень мелкие объекты, либо очень далеко расположенные, например, небесные тела.
Лабораторные работы
Лабораторная работа: Устройство лупы и рассматривание с её помощью клеточного строения растений
1. Рассмотрите ручную лупу. Какие части она имеет? Каково их назначение?
Ручная лупа состоит из трёх частей: ручки, оправы и двояковыпуклого увеличительного стекла.
Ручка нужна для того, чтобы было удобно пользоваться лупой, оправа — для присоединения увеличительного стекла к ручке, а увеличительное стекло (главная составная часть лупы) — для получения увеличенного изображения рассматриваемого предмета.
2. Рассмотрите невооружённым глазом мякоть полуспелого плода томата, арбуза, яблока. Что характерно для их строения?
Если внимательно рассмотреть мякоть томата, арбуза или яблока, то даже невооруженным взглядом можно заметить, что мякоть плодов состоит из мельчайших крупинок — клеток.
3. Рассмотрите кусочки мякоти плодов под лупой. Зарисуйте увиденное в тетрадь, рисунки подпишите. Какую форму имеют клетки мякоти плодов?
Лабораторная работа: Устройство микроскопа и приёмы работы с ним
1. Изучите микроскоп. Найдите тубус, окуляр, объектив, штатив с предметным столиком, зеркало, винты. Выясните, какое значение имеет каждая часть. Определите, во сколько раз микроскоп увеличивает изображение объекта.
Световой микроскоп может увеличивать изображение предметов до 3 600 раз. Для того чтобы узнать какое увеличение позволяет получить тот или иной световой микроскоп, надо перемножить увеличительные возможности окуляра на увеличительные возможности объектива (подписано на соответствующих частях микроскопа).
2. Познакомьтесь с правилами пользования микроскопом.
Правила работы с микроскопом
3. Отработайте последовательность действий при работе с микроскопом.
Вопросы в конце параграфа
1. Какие увеличительные приборы вы знаете?
Ручная лупа, штативная лупа, оптический микроскоп, электронный микроскоп.
2. Что представляет собой лупа и какое увеличение она даёт?
Лупа — это самый простой увеличительный прибор. Она состоит из увеличивающей линзы, оправы и ручки или штатива.
Ручные лупы могут увеличивать предметы в 2 — 20 раз. Штативные лупы обычно мощнее. Они могут увеличивать предметы в 10 — 25 раз.
3. Как устроен микроскоп?
Световой микроскоп состоит из тубуса, окуляра, одного или нескольких объективов, штатива, предметного стола с отверстием, винтов и зеркала.
В тубусе, окуляре и объективах находятся увеличительные линзы. Предметный столик используется для размещения на нем микропрепарата, а зеркало — для направления луча света на исследуемый объект. При помощи винтов можно установить микроскоп в оптимальное для исследования положение. Штатив же удерживает все элементы микроскопа и делает работу на нем удобной.
4. Как узнать, какое увеличение даёт микроскоп?
Для того, чтобы узнать какое увеличение даёт конкретный микроскоп нужно посмотреть на цифры, которые написаны на оправе окуляра и объектива, а затем перемножить эти цифры. Например, на окуляре может быть написано 10х, а на объективе 30х. Тогда наибольшее возможное увеличение, которое может дать данный микроскоп, будет равно 10 • 30 = 3 000 раз. То есть можно будет увеличить рассматриваемый объект в 3 000 раз.
Подумайте
Почему с помощью светового микроскопа нельзя изучать непрозрачные предметы?
Невозможность изучения на световом микроскопе непрозрачных предметов объясняется особенностью конструкции данного типа оборудования.
Как мы знаем, зеркало, отражающее и направляющее световые лучи на изучаемый объект, находится под предметным столом с микропрепаратом. То есть изучаемый объект должен быть подсвечен снизу для того, чтобы мы могли увидеть его структуру.
Если же в качестве микропрепарата используется непрозрачный объект, то световой луч от зеркала не может пробиться сквозь него и в окуляр можно будет увидеть только тёмное пятно.
Задания
Выучите правила работы с микроскопом.
Используя дополнительные источники информации, выясните, какие подробности строения живых организмов позволяют рассмотреть самые современные микроскопы.
С помощью современных микроскопов, например электронных, можно рассмотреть вирусы, бактерии, клетки живых организмов, составные части клеток: вакуоль, ядро, цитоплазму и т.д. Можно понаблюдать за кровяными тельцами, строением растений и их частей и прочими объектами.
Сейчас существуют устройства, которые позволяют увидеть объемное 3-х мерное изображение изучаемого объекта. Называются такие устройства стереомикроскопы. При помощи такого оборудования чаще всего проводится изучение поверхности металла, древесины, пластмассы, минералов и других твёрдых предметов.
Словарик
Клетка — это элементарная единица строения всех живых организмов кроме вирусов.
Лупа — это самый простой увеличительный прибор, который состоит из двояковыпуклого увеличительного стекла, оправы и ручки (или штатива).
Микроскоп — это увеличительный прибор, который работает при помощи оптических линз и способен увеличивать изображение объекта в десятки, сотни или даже в тысячи раз.
Тубус — это деталь микроскопа, в которой расположены увеличительные линзы.
Окуляр — это верхняя часть тубуса микроскопа, состоящая из линзы и оправы и предназначенная для рассматривания изучаемого объекта.
Объектив — это нижняя часть тубуса микроскопа, включающая в себя несколько увеличительных стекл и оправу и предназначенная для дополнительного увеличения изображения объекта.
Штатив — это деталь микроскопа, предназначенная для соединения и удержания остальных деталей этого прибора.
Световой микроскоп
Микроско́п (от греч. μικρός — малый и σκοπεῖν — смотрю) — оптический прибор для получения увеличенных изображений объектов (или деталей их структуры), невидимых невооружённым глазом.
Содержание
История микроскопа
Невозможно точно определить, кто изобрёл микроскоп. Считается, что голландский мастер очков Ханс Янссен и его сын Захария Янссен изобрели первый микроскоп в 1590, но это было заявление самого Захария Янссена в середине XVII века. Дата, конечно, не точна, так как оказалось, что Захария родился около 1590 г. Другим претендентом на звание изобретателя микроскопа был Галилео Галилей. Он разработал «occhiolino» («оккиолино»), или составной микроскоп с выпуклой и вогнутой линзами в 1609 г. Галилей представил свой микроскоп публике в Академии деи Линчеи, основанной Федерико Чези в 1603 г. Изображение трёх пчел Франческо Стеллути было частью печати Папы Урбана VIII и считается первым опубликованным микроскопическим символом (см. «Stephen Jay Gould, The Lying stones of Marrakech, 2000»). Кристиан Гюйгенс, другой голландец, изобрел простую двулинзовую систему окуляров в конце 1600-х, которая ахроматически регулировалась и, следовательно, стала огромным шагом вперед в истории развития микроскопов. Окуляры Гюйгенса производятся и по сей день, но им не хватает широты поля обзора, а расположение окуляров неудобно для глаз по сравнению с современными широкообзорными окулярами. Антон Ван Левенгук (1632—1723) считается первым, кто сумел привлечь к микроскопу внимание биологов, несмотря на то, что простые увеличительные линзы уже производились с 1500-х годов, а увеличительные свойства наполненных водой стеклянных сосудов упоминались ещё древними римлянами (Сенека). Изготовленные вручную, микроскопы Ван Левенгука представляли собой очень небольшие изделия с одной очень сильной линзой. Они были неудобны в использовании, однако позволяли очень детально рассматривать изображения лишь из-за того, что не перенимали недостатков составного микроскопа (несколько линз такого микроскопа удваивали дефекты изображения). Понадобилось около 150 лет развития оптики, чтобы составной микроскоп смог давать такое же качество изображения, как простые микроскопы Левенгука. Так что, хотя Антон Ван Левенгук был великим мастером микроскопа, он не был его изобретателем вопреки широко распространённому мнению.
Недавние достижения
Немецкие ученые Штефан Хелль в 2006 году Stefan Hell и Мариано Босси Mariano Bossi из Института биофизической химии разработали оптический микроскоп под названием Наноскоп, позволяющий наблюдать объекты размером около 10 нм и получать высококачественные трёхмерные изображения. [1]
Применение
Человеческий глаз представляет собой биологическую оптическую систему, характеризующуюся определённым разрешением, т. е. наименьшим расстоянием между элементами наблюдаемого объекта (воспринимаемыми как точки или линии), при котором они ещё могут быть отличены один от другого. Для нормального глаза при удалении от объекта на т. н. расстояние наилучшего видения (D = 250 мм), среднестатистическое нормальное разрешение составляет 0,176 мм. Размеры микроорганизмов, большинства растительных и животных клеток, мелких кристаллов, деталей микроструктуры металлов и сплавов и т. п. значительно меньше этой величины. Для наблюдения и изучения подобных объектов и предназначены микроскопы различных типов. С помощью микроскопов определяли форму, размеры, строение и многие другие характеристики микрообъектов. Оптический микроскоп в видимом свете давал возможность различать структуры с расстоянием между элементами до 0,20 мкм. Так было до создания оптического микроскопа наноскопа. [2]
Устройство микроскопа
Оптическая система микроскопа состоит из основных элементов — объектива и окуляра. Они закреплены в подвижном тубусе, расположенном на металлическом основании, на котором имеется предметный столик.
В современном микроскопе практически всегда есть осветительная система (в частности, конденсор с ирисовой диафрагмой), макро- и микро- винты для настройки резкости, система управления положением конденсора.
В зависимости от назначения, в специализированных микроскопах могут быть использованы дополнительные устройства и системы.
Объективы
Иммерсия
Может быть сухой и масляной. а)сухая: показатель преломления равен 1; б)масляная: используется при работе с мелкими объектами, показатель преломления равен 1,33 Иммерсионное масло добывают из деревьев
Окуляры
Система освещения препарата
В первых микроскопах исследователи вынуждены были пользоваться естественными источниками света. Для улучшения освещённости стали использовать зеркало, а затем — и вогнутое зеркало, с помощью которого на препарат направляли лучи солнца или лампы. В современных микроскопах освещение регулируют с помощью конденсора.
Конденсор
Конденсор (от лат. condense — сгущаю, уплотняю), короткофокусная линза или система линз, используемая в оптическом приборе для освещения рассматриваемого или проецируемого предмета. Конденсор собирает и направляет на предмет лучи от источника света, в том числе и такие, которые в его отсутствие проходят мимо предмета; в результате такого «сгущения» светового потока резко возрастает освещённость предмета. Конденсоры применяются в микроскопах, в спектральных приборах, в проекционных аппаратах различных типов (например, диаскопах, эпидиаскопах, фотографических увеличителях и т. д.). Конструкция конденсора тем сложнее, чем больше его апертура. При числовых апертурах до 0,1 применяют простые линзы; при апертурах 0,2—0,3— двухлинзовые конденсоры, выше 0,3—трёхлинзовые. Наиболее распространён конденсор из двух одинаковых плосковыпуклых линз, которые обращены друг к другу сферическими поверхностями для уменьшения сферической аберрации. Иногда поверхности линз конденсора имеют более сложную форму — параболоидальную, эллипсоидальную и т. д. Разрешающая способность микроскопа повышается с увеличением апертуры его конденсора, поэтому конденсоры микроскопов — обычно сложные двух или трёхлинзовые системы. В микроскопах и кинопроекционных аппаратах широко применяют также зеркальные и зеркально-линзовые конденсоры, апертура которых может быть очень велика — угол 2u раствора собираемого пучка лучей достигает 240°. Часто наличие в конденсорах нескольких линз вызвано не только стремлением увеличить его апертуру, но и необходимостью однородного освещения предмета при неоднородной структуре источника света. [3]
Конденсор тёмного поля
Предметный столик
Предметный столик выполняет роль поверхности, на которой размещают микроскопический препарат. В разных конструкциях микроскопов столик может обеспечить координатное движение препарата в поле зрения объектива, по вертикали и горизонтали, или поворот препарата на заданный угол.
Вспомогательные приспособления
Предметные и покровные стёкла
Первые наблюдения в микроскоп производились непосредственно над каким-либо объектом (птичье перо, снежинки, кристаллы и т. п.). Для удобства наблюдения в проходящем свете, препарат стали размещать на стеклянной пластинке (предметное стекло). Иногда эту пластинку делали с лункой — для размещения объекта в капле воды. Позже препарат стали закреплять тонким покровным стеклом, что позволило создавать коллекции образцов, например, гистологические коллекции.
Классификация
Рабочие лабораторные микроскопы
Бинокулярные микроскопы
Бинокулярный микроскоп (иначе — стереомикроскоп) позволяет получать 2 изображения объекта, рассматриваемые под небольшим углом, что обеспечивает объёмное восприятие. В современных бинокулярных микроскопах одновременно используются два окуляра (по одному на каждый глаз) и обычно 1 объектив. Общее увеличение (объектив*оккуляр) бинокуляров обычно меньше, чем у монокулярных микроскопов. Бинокулярные микроскопы хорошо работают как в проходящем, так и в отражённом свете.. [4]
Наиболее широко бинокуляры используются для исследования неоднородностей поверхности твёрдых непрозрачных тел, таких как горные породы, металлы, ткани; в микрохирургии и пр.
Металлографические микроскопы
Специфика металлографического исследования заключается в необходимости наблюдать структуру поверхности непрозрачных тел. Поэтому микроскоп построен по схеме отраженного света, где имеется специальный осветитель установленный со стороны объектива. Система призм и зеркал направляет свет в объектив, далее свет отражается от не прозрачного объекта и направляется обратно в объектив. «.. [5]