Microscopul dintr-o picătură de apă

MICROSCOPA DIN DROPUL APEI

Îmi place biologia, iar în munca mea am nevoie de un microscop. În școală sunt, dar le puteți folosi numai în timpul lecțiilor. La urma urmei, chiar și cel mai simplu microscop nu este ieftin și necesită îngrijire atentă. Mă întreb dacă este posibil să se obțină o creștere mare cu ajutorul mijloacelor improvizate, fără a se folosi echipamente costisitoare?







Serghei Palamarchuk, Gomel

Sasha Putyatin, de șapte ani, trăiește în orașul oamenilor de știință, lângă Moscova, Dubna, și este foarte îndrăgit de fizică. Într-o zi, întorcându-și cărțile științifice populare, a dat peste o imagine curioasă. Câteva bile erau descrise pe ea, iar sub ea exista o semnătură: "O fotografie a moleculelor obținute cu ajutorul unui microscop electronic". După ce a schimbat în mintea sa manualele de fizică, băiatul și-a imaginat imediat o altă imagine familiară: o bucată de sârmă și punctele în mișcare în interiorul lui cu un semn minus sunt electroni. Cum ați reușit să obțineți o imagine cu ajutorul acestor particule? Și Sasha a fugit spre explicații aproapelui său în scara Andrei Guryev. Andrew se află în clasa a zecea și se pregătește să intre în universitate la facultatea de fizică. Cel mai bun consultant pentru Sasha și să vină cu dificil.

- Te interesează un microscop electronic? Întrebă Andrew din nou. - Și știi cum funcționează obișnuit?

- Și de ce este complicat? exclamă Sasha. - Luați câteva lentile, introduceți-le în tub - iată un microscop!

- Într-adevăr, cât de simplu! Deodată atât un microscop, cât și un telescop! Dar glume deoparte. Crezi că un microscop poate fi făcut dintr-o lentilă?

- Știu asta. Atunci când un obiectiv, un astfel de dispozitiv este numit lupă.

- Așa e. Dar știi că biologul olandez Anthony van Leeuwenhoek, care a văzut mai întâi micro-populația iazului, a folosit o lupă și acest dispozitiv este acum numit microscop Leuvenooke? Mai mult, el a avut aceeași mărire ca un microscop modern convențional.

- Nu este clar, de ce microscoapele cu mai multe lentile, dacă este suficient să existe doar unul?

- Aceasta este o întrebare foarte interesantă. Să ne dăm seama.

Ochiul uman poate discerne o structură superficială dacă distanța dintre două elemente ale acestei structuri este mai mare de 0,08 mm. Dar viața pune probleme în care este necesar să se ia în considerare obiectele cu o structură mult mai mică. Aici, instrumentele optice ajung la salvare. Increase care pot fi obținute cu ajutorul unui singur lentilă, definită ca fiind 250 / f, unde f - distanța focală a lentilelor, măsurată în milimetri. O distanță focală a lentilei poate fi determinată în conformitate cu formula f = r / (n-1) unde r - raza de curbură a suprafeței lentilei (pentru simplitate, presupunem că obiectivul are aceeași rază de curbură pentru jumătăților din față și spate), n - indicele de refracție al materialului, din care este realizată lentila. De exemplu, în cazul în care acesta este confecționat din sticlă obișnuită, atunci n = 1,5, și apoi distanța focală a obiectivului și raza de curbură va fi aceeași ordine. Deci, pentru a obține o creștere de 100 de ori, trebuie să luați o bilă de sticlă cu un diametru de 5 mm. Iar imaginea nu este denaturată, între obiectul observat și obiectivul diafragmei va trebui să pună un diametru de aproximativ 10 ori mai mic decât diametrul bilei. Diafragma trebuie instalată cât mai aproape posibil de obiectiv. Dacă vrem să construim un sistem cu două lentile cu același grad de mărire, este posibil să se aplice lentile de focalizare lung mai mult.







- Și cum va funcționa această schemă? Sasha intervine nerăbdător.

- Și iată cum. Obiectul extins de prima lentilă (obiectiv) este văzut cu ajutorul unui alt obiectiv (ocular) ca și prin intermediul unei lentile de mărire. Creșterea totală a unui astfel de sistem este rezultatul măririi obiectivului de a mări ocularul

- Asta e minunat! Deci, dacă puneți un al treilea obiectiv, creșterea va crește din nou! Și dacă al patrulea.

- Stai, Sasha, nu vei putea face nimic cu a treia lentilă. Și de asta. Imaginea mărită de cel de-al doilea obiectiv este la o distanță de cea mai bună vedere din ochi (distanța celei mai bune vederi, după cum știți, este de 250 mm). Și pentru cea de-a treia lentilă pe care o vei folosi ca o lupă, a funcționat eficient, obiectul în cauză ar trebui să fie aproape de focalizare. Prin urmare, lungimea focală a celei de-a treia lentile ar trebui să fie aproape de 250 mm - dar atunci creșterea acesteia va fi 250/250 = 1.

Adică, al treilea obiectiv nu va funcționa. Dar asta nu trebuie să ne deranjeze. La urma urmei, o creștere a microscopului nu poate fi nelimitată. Iar motivul pentru aceasta nu este deloc dificil de a face lentile. Am uitat complet de proprietățile undelor luminii. Lumina care luminează obiectul nostru are o lungime de undă definită. Pentru ca mărirea microscopului să fie chiar mai mare, este necesar să treceți la o radiație cu o lungime de undă mai scurtă. Bineînțeles, știți că orice particulă materială are atât proprietăți de undă, cât și proprietăți corpusculare. Electronul este atât o particulă, cât și un val. Acest lucru este folosit în microscopul electronic, de unde a început conversația noastră. La urma urmei, lungimea de undă a unui electron este mult mai mică decât lungimile de undă ale luminii vizibile. Și în loc de lentilele de sticlă din acest microscop sunt lentile electromagnetice. Creșterea numărului de microscoape electronice este de sute de mii de ori. Puteți vedea chiar molecule individuale și, în unele cazuri, atomi!

- Andrei, să facem un microscop electronic! - Sasha a prins foc.

- Nu, acest lucru este dincolo de puterea noastră. Dar putem face un simplu microscop de lumină.

- Dar nu avem lentile cu focalizare scurtă.

Pentru a face acest lucru, trebuie să facem o mică minge de material, indicele de refracție al acestuia fiind mai mare decât cel al aerului. Ei bine, de exemplu. din apă! Pentru aceasta este suficient să luați o foaie subțire de metal și să găuriți o mică gaură în el. Marginile acestuia trebuie cerate cu parafină. Acum, dacă picurați apă pe gaură, atunci se formează o mică minge - deoarece apa nu ceară parafina. Acesta este obiectivul de care avem nevoie.

- Și microscopul nu va fi prea blând și capricios? Probabil, lucrul la el nu va fi foarte convenabil.

- Dar putem încă să realizăm că obiectivul este mai durabil?

- Ei bine, dacă insistați, să facem din materiale mai durabile. De exemplu, sticlă.

- Cum se face din sticlă? - Sasha a fost surprinsă. - Este fragil, nu-i așa? Cum o vom procesa?

- Sticla va lustrui focul. Dacă o bară de sticlă subțire coboară lent în flacăra arzătorului, atunci se va forma o bilă pe capătul tijei, deoarece forțele de tensionare de suprafață acționează asupra suprafeței oricărui lichid și a sticlei lichide. Aici aveți un obiectiv solid pregătit.

O astfel de conversație interesantă a avut loc la doi tineri cercetători. Poate, voi, de asemenea, doriți să profitați de recomandările lui Andrey Guriev și să vă construiți un astfel de microscop de câmp?

S. VALYANSKY, I. NADOSEKINA







Articole similare

Trimiteți-le prietenilor: