XXVII Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся
Старт в науке
Мир под микроскопом
Автор работы награжден дипломом победителя III степени
Полная версия работы доступна во вкладке "Файлы работы" в формате PDF
Введение
Актуальность - микроскоп помогает расширить знания об окружающем мире, создать условия для познавательной деятельности, экспериментирования, систематического наблюдения за живыми и неживыми объектами. Занятия с микроскопом развивают любознательность и интерес к происходящим вокруг явлениям.
Цель работы: исследовать возможности школьного микроскопа,доказать, что микроскоп позволяет изучить строение микроскопических объектов, размеры которых невидимы невооружённым глазом, сделать микроскоп из картона.
Объект исследования: рассматривание с помощью цифрового микроскопа объектов живой и неживой природы, бактерий.
Предмет исследования: микроскоп и его возможности.
Задачи работы:
1. Изучить литературу по теме.
2.Узнать историю создания микроскопа.
3.Изучить из каких частей состоит микроскоп.
4.Узнать, как применяется микроскоп в деятельности человека.
5.Провести наблюдения и исследования различных объектов под микроскопом.
6. Сделать микроскоп своими руками.
Гипотеза:микроскоп позволяет изучить строение различных объектов, которые трудно рассмотреть невооружённым глазом.
Методы исследования: изучение литературы, анализ собранной информации,работа с интернетом, сравнение, наблюдение, эксперимент, фотографирование.
Глава 1. Теоретическая часть
-
-
Что такое микроскоп?
-
Микроскоп - прибор для получения сильно увеличенных (до 2 тыс. раз) изображений объектов или элементов их структуры, невидимых невооружённым глазом. Различные типы микроскопов предназначаются для обнаружения и изучения бактерий, клеток организмов, мелких кристаллов, структуры сплавов и других объектов, размеры которых меньше минимального предела разрешения глаза. С помощью микроскопа определяются форма, размеры, структура и другие характеристики микрообъектов. Микроскоп даёт возможность различать элементы структуры с расстоянием между ними до 0,1 мкм. [8]
С момента своего изобретения микроскопы стали незаменимыми инструментами в науке, медицине, инженерии и многих других областях.
-
-
История создания микроскопа
-
Древние «лупы» (Античность — XIII век)
Еще в древности люди заметили, что через прозрачные шарообразные сосуды с водой предметы кажутся больше. В I веке н.э. римский философ Сенека описал увеличительные свойства стеклянных шаров, наполненных водой. В XIII веке в Европе появились первые очки для коррекции зрения. Это доказало, что шлифованные стеклянные линзы могут изменять видимое изображение.
Первые шаги: Рождение микроскопа (конец XVI — начало XVII века)
-
Ганс Янссен и Захария Янссен (Голландия, около 1590-х годов). Считается, что эта семья мастеров по изготовлению очков создала один из первых составных микроскопов (с двумя линзами). Однако надежных доказательств этому мало (Приложение 1, рис.1).
-
Галилео Галилей (Италия, 1609 год). Знаменитый астроном, сконструировав телескоп, обнаружил, что, изменив конструкцию, его можно использовать для рассмотрения очень маленьких объектов. Он назвал этот прибор «оккиолино» (итал. occhiolino — маленькое окошко) (Приложение 1, рис.2).
-
Корнелиус Дреббель (Голландия, около 1620-х годов). Создал практичную модель составного микроскопа, которая получила известность (Приложение 1, рис.3).
-
Кристиан Гюйгенс (Голландия, XVII век). Разработал простую и эффективную двухлинзовую систему окуляров, которая используется до сих пор (окуляры Гюйгенса) (Приложение 1, рис.4).
Научная революция: Роберт Гук и Антони Ван Левенгук (вторая половина XVII века)
-
Роберт Гук (Англия, 1665 год)
Усовершенствовал составной микроскоп (с несколькими линзами).
В своей книге «Микрография» опубликовал подробные рисунки всего, что увидел под микроскопом: блох, вшей, крылышки мух и, самое главное, пробку. Рассматривая срезы пробки, он увидел ячейки, которые напомнили ему монашеские кельи, и назвал их «cell» (клетка) (Приложение 2, рис.1).
-
Антоний Ван Левенгук (Голландия, XVII век)
Это ключевая фигура в истории микроскопии. С начала 1670-х г. в свободное от работы время занимался изготовлением и шлифованием оптических стёкол; всего изготовил около 250 линз. Он в одиночку освоил сложнейшее искусство шлифовки крошечных линз с невероятно коротким фокусным расстоянием. Его простые микроскопы (с одной, но очень качественной линзой) давали увеличение до 270-300 раз! Это было гораздо больше, чем у составных микроскопов того времени (Приложение 2, рис.2).[7]
Эпоха усовершенствований (XVIII — XIX века)
-
Честер Мур Холл (Англия, 1730-е годы) (Приложение 3, рис.1) и позже Джозеф Джексон Листер (Англия, 1830 год) (Приложение 3, рис.2) решили проблему аберраций, создав апохроматические линзы, состоящие из нескольких сортов стекла. Это позволило создавать микроскопы с большим увеличением и без искажений
-
Карл Цейсс и Эрнст Аббе (Германия, вторая половина XIX века). Их сотрудничество стало поворотным пунктом. Аббе сформулировал математическую теорию микроскопа, а на фабрике Цейсса началось промышленное производство высококачественных микроскопов, которые стали стандартом для науки (Приложение 3, рис.3).
XX век и далее: Превзойдя пределы света
-
Электронный микроскоп (1930-е годы)
Немецкий физик Эрнст Руска в 1931 году построил первый просвечивающий электронный микроскоп (ПЭМ), за что получил Нобелевскую премию в 1986 году (Приложение 4, рис.1).
-
Сканирующий зондовый микроскоп (1981 год)
Изобретен Гердом Карлом Биннигом и Генрихом Рорером. Позволяет получать изображение поверхности с атомарным разрешением, «ощупывая» ее сверхтонкой иглой (Приложение 4, рис.2).
-
Современные оптические методы (XXI век)
Флуоресцентная микроскопия позволяет подсвечивать определенные структуры внутри клетки.
Микроскопия сверхвысокого разрешения с помощью хитрых уловок позволяет обойти дифракционный предел света и увидеть отдельные молекулы.
-
-
Виды микроскопов
-
Существует множество видов микроскопов, которые классифицируют по разным принципам: по типу освещения, по способу формирования изображения, по назначению. Вот основная и наиболее понятная классификация.
1. Оптические (световые) микроскопы
Это классические микроскопы, которые используют видимый свет и систему линз для увеличения изображения. Максимальное полезное увеличение — около 1500-2000x.
-
Биологический (проходящий свет): Самый распространенный тип. Свет проходит через прозрачный или полупрозрачный образец. Используется для изучения тканей, клеток, микроорганизмов (Приложение 5, рис.1).
Пример: Изучение клеток крови, бактерий.
-
Стереоскопический (бинокулярный, падающий свет): Создает объемное трехмерное изображение. Используется для препарирования, изучения поверхностей насекомых, минералов, деталей (Приложение 5, рис.2).
Пример: Работа часовщика, энтомолога.
-
Инвертированный микроскоп: Источник света и конденсор расположены сверху, а объективы — снизу. Позволяет изучать объекты в чашках Петри, например, культуры клеток (Приложение 5, рис.3).
-
Поляризационный микроскоп: Использует поляризованный свет для изучения анизотропных материалов. Применяется в геологии, химии, материаловедении (Приложение 5, рис.4).
Пример: Идентификация минералов.
-
Металлографический микроскоп (отражающий свет): Предназначен для изучения непрозрачных объектов, в основном металлов. Свет падает на образец через объектив, и отраженный свет формирует изображение (Приложение 5, рис.5).
-
Люминесцентный (флуоресцентный) микроскоп: Образец облучают светом определенной длины волны, что заставляет специальные красители (флуорофоры) светиться. (Приложение 5, рис.6).
Пример: Иммунофлуоресцентные исследования.
-
Микроскоп в темном поле: Использует специальный конденсор, который направляет свет так, что в окуляр попадают только лучи, рассеянные самим образцом. Объекты ярко светятся на темном фоне. Подходит для наблюдения живых, неокрашенных бактерий (Приложение 5, рис.7).
-
Микроскоп в фазовом контрасте: Позволяет наблюдать неокрашенные, прозрачные биологические объекты (живые клетки) без их убийства и фиксации. Превращает невидимые глазу разницы в плотности и толщине в контрастные изображения (Приложение 5, рис.8).
-
Микроскопы сверхвысокого разрешения: Современные технологии (например, STED, PALM/STORM), которые "обманывают" дифракционный предел света, позволяя видеть отдельные молекулы. Нобелевская премия по химии 2014 года (Приложение 5, рис.9).
2. Электронные микроскопы (ЭМ)
Используют не свет, а пучок электронов. Разрешение и увеличение в сотни тысяч раз выше, чем у оптических микроскопов. Позволяют видеть вирусы, макромолекулы и даже атомы. Требуют вакуума и сложной подготовки образцов.
-
Просвечивающий электронный микроскоп (ПЭМ, TEM): Электроны проходят через ultra-тонкий срез образца. Дает двумерное изображение внутренней структуры объекта с очень высоким разрешением (Приложение 6, рис.1).
Пример: Изучение органелл внутри клетки, структуры вирусов.
-
Сканирующий электронный микроскоп (СЭМ, SEM): Электронный луч сканирует поверхность образца. Детекторы улавливают вторичные электроны, испускаемые поверхностью. Создает потрясающее трехмерное изображение поверхности объекта (Приложение 6, рис.2).
Пример: Изучение поверхности пыльцы, насекомых, наноструктур.
-
Растровый просвечивающий электронный микроскоп (РПЭМ, STEM): Комбинация ПЭМ и СЭМ. Сканирует тонкий образец тонким пучком электронов, обеспечивая высокое разрешение и возможность анализировать состав вещества (Приложение 6, рис.3).
3. Сканирующие зондовые микроскопы (СЗМ)
Не используют линзы или пучки частиц. Они "ощупывают" поверхность образца сверхтонкой иглой (зондом), позволяя достичь атомарного разрешения.
-
Сканирующий туннельный микроскоп (СТМ, STM): Регистрирует туннельный ток между зондом и проводящей поверхностью. Может перемещать отдельные атомы (Приложение 7, рис.1).
Пример: Исследование атомной структуры поверхностей.
-
Атомно-силовой микроскоп (АСМ, AFM): Измеряет силы Ван-дер-Ваальса между зондом и поверхностью. Может работать с любыми материалами, не только с проводящими (Приложение 7, рис.2).
Пример: Изучение поверхности биологических молекул (ДНК, белков).
4. Специальные и цифровые микроскопы
-
Цифровой микроскоп: Не имеет традиционного окуляра. Изображение с помощью цифровой камеры сразу выводится на монитор. Очень удобен для демонстраций, измерений и документации (Приложение 8, рис.1).
-
USB-микроскоп: Разновидность цифрового, подключается напрямую к компьютеру. Часто используется для любительских и образовательных целей (Приложение 8, рис.2).
-
Эндоскоп и Фибероскоп: Используются для осмотра труднодоступных полостей (в медицине, технике) (Приложение 8, рис.3).
-
Электронный микроскоп с ионным пучком (FIB-SEM): Использует ионы (часто галлия) для точной обработки (фрезеровки) образца и его последующей визуализации. Позволяет создавать 3D-модели внутренней структуры (Приложение 8, рис.4).
5.Рентгеновские микроскопы
Применяют для исследования объектов, которые можно сопоставить с длиной рентгеновской волны. По эффективности они находятся где-то между оптическими и электронными. На объект направляются рентгеновские лучи, затем информация считывается датчиками, засекающими их преломление. Как итог — создаётся картинка. Кроме того, из-за особенностей рентгена, позволяющим лучам проходить сквозь поверхность объекта, такие микроскопы могут использоваться для получения информации о химическом составе предмета. Соответственно, приборы можно встретить в биолабораториях, в ботанике (Приложение 9). [10]
-
-
Как устроен микроскоп
-
Для того чтобы правильно использовать световой микроскоп, необходимо знать его строение и понимать принцип работы.
Основные части микроскопа: механическая, оптическая, осветительная. I. К механической части относятся: штатив, предметный столик, тубус, револьвер, макро – и микрометрические винты. Штатив состоит из массивного подковообразного основания, придающего микроскопу необходимую устойчивость. От середины основания вверх отходит тубусодержатель, к нему прикреплен тубус, расположенный наклонно. На штативе укреплен предметный столик с круглым отверстием в середине. На столик помещают рассматриваемый объект. На столике имеются два зажима, или клеммы, неподвижно фиксирующие препарат. По бокам столика расположены два винта, перемещающие столик. Это препаратоводители, при вращении которых столик передвигается вместе с объектом в горизонтальной плоскости. Через отверстие в середине столика проходит пучок света, позволяющий рассматривать объект в проходящем свете. Тубус имеет цилиндрическое строение, он соединяет окуляр и объектив. Вращение объективов обеспечивается револьвером.
На боковых сторонах тубусодержателя, ниже предметного столика, находятся два винта, служащие для передвижения тубуса. Макрометрический винт, имеет большой диск и при вращении поднимает или опускает тубус для ориентировочной наводки на фокус. Микрометрический винт, имеющий наружный диск меньшего диаметра, при вращении перемещает тубус очень незначительно и служит для точной наводки на фокус. Вращать микрометрический винт можно только на пол-оборота в обе стороны.
II. Оптическая часть микроскопа представлена окулярами и объективами. Окуляр (от лат. Oculus – глаз) находится в верхней части тубуса и обращен к глазу. Окуляр представляет собой систему линз, заключенных в металлическую гильзу цилиндрической формы. По цифре на верхней поверхности окуляра можно судить о кратности его увеличения (×7, ×10, ×15). Окуляр можно вынимать из тубуса и заменять по мере надобности другим. В револьвере (от лат. Revolvo – вращаю), имеется три гнезда для объективов. Объектив, как и окуляр, представляет собой систему линз, заключенных в общую металлическую оправу. Различают: объектив малого увеличения (×8), объектив большого увеличения (×40) и иммерсионный объектив, используемый для изучения наиболее мелких объектов (×90).
III. Осветительная часть микроскопа состоит из зеркала, конденсора и диафрагмы. Зеркало укреплено на штативе ниже предметного столика и благодаря подвижному креплению его можно вращать в любом направлении. Это дает возможность использовать источники света, расположенные в различных направлениях по отношению к микроскопу, и направлять пучок света на объект через отверстие в предметном столике. Конденсор находится между зеркалом и предметным столиком, он состоит из двух-трех линз, заключенных в общую оправу. Меняя положение конденсора (выше, ниже), можно изменять интенсивность освещенности объекта. Для перемещения конденсора служит винт, расположенный кпереди от микро- и макрометрического винтов. При опускании конденсора освещенность уменьшается, при поднимании (к предметному столику) – увеличивается. Диафрагма, вмонтированная в нижнюю часть конденсора, также служит для регуляции освещения. С помощью специальной ручки, расположенной на конденсоре с правой стороны, можно менять положение пластинок диафрагмы относительно друг друга и таким образом уменьшать или увеличивать отверстие и, следовательно, регулировать освещенность (Приложение 10). [8]
-
-
Как работать с микроскопом
-
Прежде чем приступить к работе с микроскопом, нужно внимательно осмотреть устройство на наличие повреждений и убедиться, что все компоненты собраны правильно.
1. Установите микроскоп штативом к себе, предметным столиком от себя.
2. Поставьте в рабочее положение объектив малого увеличения. Для этого поворачивайте револьвер до тех пор, пока нужный объектив не займет срединное положение по отношению к тубусу и предметному столику (встанет над отверстием столика). Когда объектив занимает срединное (центрированное) положение револьвер фиксируется, при этом слышится легкий щелчок.
3. Поднимите с помощью макрометрического винта объектив над столиком на высоту примерно 0,5см. Откройте диафрагму и немного приподнимите конденсор.
4. Глядя в окуляр (левым глазом), вращайте зеркало в разных направлениях до тех пор, пока поле зрения не будет освещено ярко и равномерно.
5. Положите на предметный столик приготовленный препарат покровным стеклом вверх, чтобы объект находился в центре отверстия предметного столика. Затем под контролем зрения, (глядя на тубус сбоку) медленно опустите тубус с помощью макрометрического винта, чтобы объектив находился на расстоянии около 2 мм от препарата. Смотрите в окуляр и одновременно медленно поднимайте тубус с помощью кремальеры до тех пор, пока в поле зрения не появится изображение объекта.
6. Для того чтобы перейти к рассмотрению объекта при большом увеличении микроскопа, прежде всего, необходимо отцентрировать препарат, т.е, поместить объект или ту часть его, которую вы рассматриваете, в самый центр поля зрения. Для этого, глядя в окуляр, передвигайте препарат с помощью винтов-препаратоводителей или руками, пока объект не займет нужного положения. Если объект не будет центрирован, то при большом увеличении он останется вне поля зрения.
7. Вращая револьвер, переведите в рабочее положение объектив большого увеличения.
8. Опустите тубус под контролем глаза (смотрите, как опускается тубус, не в окуляр, а сбоку) почти до соприкосновения с препаратом.
9. Затем, глядя в окуляр, медленно поднимайте тубус, пока в поле зрения не появится изображение. Не торопитесь, поскольку фокусное расстояние всего 1 мм и его легко пройти. Если изображение объекта отсутствует, то повторите пункты 8 и 9.
10.Для тонкой фокусировки используйте микрометрический винт. При зарисовке препарата смотрите в окуляр левым глазом, а в альбом – правым.
11. При изучении в световом микроскопе наиболее мелких объектов используют иммерсионный (от лат. immersion – погружать или окунать) объектив. При работе с этим объективом на покровное стекло необходимо поместить каплю вещества (иммерсионное масло), имеющего одинаковый показатель преломления со стеклом. Обычно используют кедровое масло. Между линзой и покровным стеклом не остается воздушной прослойки и луч света проходит через однородную в отношении показателя преломления среду без отклонения. Опустите тубус (глядя на него сбоку) так, чтобы нижняя линза объектива погрузилась в каплю иммерсионного масла.
12. Затем, глядя в окуляр, с помощью только микровинта следует осторожно (!) немного опустить, а затем поднять объектив, чтобы получить четкое изображение. [6]
Выводы по главе 1
Микроскоп — это оптический прибор, предназначенный для получения увеличенных изображений объектов или деталей структуры, которые невидимы или плохо видны невооружённым глазом.
Микроскопы играют ключевую роль в биологии, медицине, физике и других науках, позволяя исследовать микроорганизмы, клетки, ткани и другие микроскопические объекты.
Основные части микроскопа включают в себя механическую (штатив, тубус, предметный столик и т. д.), оптическую (объективы, окуляры) и осветительную (зеркало, конденсор и диафрагма) системы.
Существуют различные типы микроскопов, включая световые, электронные, сканирующие зондовые и другие, каждый из которых имеет свои особенности и применяется для определённых задач.
Микроскопы позволяют не только наблюдать объекты, но и проводить их детальный анализ, измерять размеры, подсчитывать количество и т. д. Это делает их незаменимым инструментом для научных исследований и практических применений.
Современные микроскопы оснащены различными настройками и функциями, которые позволяют адаптировать прибор под конкретные задачи и объекты исследования, повышая точность и качество получаемых изображений.
Глава 2. Практическая часть
В рамках практической части своей работы я решил рассмотреть объекты живой и неживой природы под микроскопом. А также я рассмотрел бактерии, которые мы выращивали в прошлом году для моей исследовательской работы.
У нас в классе есть цифровой микроскоп CARSON MM-640 zPix. Carson MM-640 является мощным микроскопом с цифровым зумом, который показывает увеличенное изображение прямо на мониторе. Внушительное усиление увеличения масштаба изображения позволяет видеть самые мелкие детали объектов.Микроскоп Carson zPix MM-640 позволяет просматривать образцы с увеличением от 26 до 130 раз и с разрешением640x480. Я попросил свою учительницу помочь мне в работе с микроскопом (Приложение 11).
2.1. Изучение объектов живой природы
В качестве объектов живой природы мы выбрали следующие образцы: комар-долгоножка, муха, совка гладкая пирамидальная, плесень выращенная на белом хлебе, цветок капская маргаритка (диморфотека).
Первым мы рассмотрели комара-долгоножку. На голове комара мы видим большие глаза и усики. Крылья комара прозрачные, блестящие, с рисунком. Брюшко и лапки комара на первый взгляд выглядят гладкими, но при увеличении мы увидели, что брюшко покрыто чешуйками и мелкими волосками, и на лапках мы тоже увидели много мелких волосков (Приложение 12, рис.1-5).
Далее мы рассмотрели муху. Под микроскопом видно, что всё тело мухи покрыто шерстью. На голове мухирасположены 2 больших глаза. Когда мы приблизили глаза, то увидели, что они имеют сетчатую структуру. Крылья мухи прозрачные, с видимыми разводами. Также можно рассмотреть, что на крыльях есть перепонки, которые придают крыльям прочность, а по краю крыла можно увидеть мелкие волоски. Лапки мухи также покрыты волосками, только более длинными (Приложение 13, рис.1-5).
Следующий объект, который мы рассмотрели, это была совка гладкая пирамидальная. При увеличении мы видим, что тело совки покрыто волосками. На голове также много волосков, два больших глаза и хоботок, который бабочка использует для питания нектаром цветов. Лапки сильные, покрыты волосками, что позволяет ей уверенно передвигаться по растениям. Если рассмотреть крыло совки под микроскопом, то можно увидеть, что оно будто покрыто мелкими чешуйками, а на кончиках крыльев очень густо расположены волоски (Приложение 14, рис.1-4).
Следующим объектом для рассмотрения была плесень, которую мы вырастили на хлебе специально для проекта. Мы взяли кусочек белого хлеба, слегка смочили водой, положили его в пакет и убрали в темное и теплое место. Через 5 дней мы увидели, как начала расти плесень. Хлеб, пораженный плесенью, покрылся пушистым налетом разнообразных цветов. На нашем кусочке хлеба плесень была черного и бело-голубого цвета. Под микроскопом хлебная плесень выглядит как густая сеть тонких, переплетающихся нитей. Эти нити называются гифами и выглядят как полупрозрачные трубочки или стебельки. Они формируют сложную, похожую на паутину структуру, расползающуюся по поверхности хлеба. На кончиках некоторых гиф находятся маленькие, круглые или овальные структуры, похожие на крошечные головки булавок — спорангии. Они наполнены множеством крошечных шариков — спорами. Спорангии могут быть прозрачными, цветными или даже чёрными, в зависимости от зрелости (Приложение 15, рис.1-4).
И последним мы рассмотрели цветок, который называется капская маргаритка или диморфотека. При увеличении сердцевины цветка, мы увидели тычинки, они состоят из пыльников и тычиночных нитей. Под микроскопом можно рассмотреть форму и размер пыльцевых зёрен, которые находятся в пыльниках. На лепестке мы также увидели немного пыльцы, хотя ее не было видно невооруженным взглядом (Приложение 16, рис.1-4).
2.2. Изучение объектов неживой природы
В качестве объектов неживой природы мы выбрали следующие образцы: сахар, соль, экран ноутбука и телефона, зеленый чай, черный чай (листовой, из пакетиков, гранулированный).
Невооруженным взглядом мы видим, что крупинки сахара и соли похожи друг на друга, но так ли это на самом деле? Мы рассмотрели сахар и соль под микроскопом и увидели, чтокристаллы сахара искрящиеся и прозрачные, а кристаллы соли более тусклые и имеют матовый или белый цвет. Также кристаллы сахара имеют более правильные и четкие формы с ровными краями, почти все одинакового размера. А кристаллы соли все разного размера, разные по форме и с неровными краями (Приложение 17, рис.1-2).
Далее мы посмотрели на экран ноутбука и телефона под микроскопом и сравнили их. Как видно экраны ноутбука и телефона отличаются, они имеют разную структуру пикселей, с разными размерами и плотностью. Экраны ноутбуков имеют больший размер пикселей, чем у телефонов. Экран телефона, несмотря на меньший размер, имеет более высокую плотность пикселей, что позволяет телефонам более четкое отображать мелкие детали изображения (Приложение 18, рис.1-2).
Также мы посмотрели черный и зеленый чай под микроскопом и сравнили их. Чай выпускается в самых различных формах и имеет очень много сортов. И черный и зеленый чай изготавливаются из одних и тех же листьев чайного дерева, но разным способом. Под микроскопом черный листовой чай выглядит как темные, скрученные листья с видимыми прожилками. Чай из пакетиков выглядит как смесь мелких обломков чая и мелкой крошки. Гранулированный чай под микроскопом выглядит как плотные, спрессованные частицы округлой формы. Из-за длительного процесса ферментации, в ходе которого зеленый чайный лист окисляется, меняет свой цвет с зеленоватого на красновато-коричневый. При производстве зеленого чая, листья подвергают меньшему окислению, в результате чего они сохраняют свой естественный цвет. Под микроскопом мы видим зеленый чай как мелкие зеленые листики (Приложение 19, рис.1-4).
2.3. Изучение бактерий под микроскопом
В прошлом году в ходе своей работы над исследовательским проектом я вырастил бактерии из проб взятых с разных поверхностей. Я вырастил колонии бактерий взятых из ротовой полости, с грязных рук, с экрана телефона и с дверной ручки в школе. Мы рассмотрели эти колонии бактерий под микроскопом. К сожалению разрешение данного микроскопа не позволило нам увидеть четкое и точное строение бактерии, но мы увидели, что колонии бактерий были похожи на паутину, с тонкими и переплетающимися нитями. Это строение нам напомнило плесень, которую мы вырастили на хлебе (Приложение 20, рис.1-5).
2.4. Изготовление микроскопа своими руками
Изучая информацию о микроскопе, я понял, что микроскоп можно сделать самостоятельно из подручных средств. Для этого мне понадобилось (Приложение 21):
-Материалы: картон, лупа, плотная прозрачная пленка.
-Инструменты: карандаш, линейка, клеевой пистолет, ножницы, канцелярский нож.
-Подсветка: батарейка, лампочка, кнопка тумблер, провода.
Ход работы:
1.Делаем основание микроскопа. Для этого нужно вырезать 2 детали из картона, размером 11х15 см. Соединять их между собой будем полоской из картона размерами 3,5х60 см. Но сначала нужно приклеить только одну верхнюю часть. Вторую нижнюю часть приклеим чуть позже (Приложение 22, рис.1-3).
2.Делаем штатив. Для этого нам нужно вырезать 5 деталей из плотного картона и склеить их между собой при помощи клеевого пистолета (Приложение 23, рис.1-2). Края картона обклеиваем полоской тонкого картона, шириной 1,8 см (Приложение 23, рис.3). Для того, чтобы штатив держался на основании нужно вырезать 4 детали из картона в форме трапеции, размерами 3х6х6 см. Данные детали склеиваем между собой по 2 штуки (Приложение 23, рис. 4). Соединяем штатив и основание при помощи этих деталей (Приложение 23, рис.5).
3.Делаем тубус. Для этого нужно вырезать из картона прямоугольник размером 12х16 см. В этой детали с одной стороны убираем тонкий лист картона, чтобы было проще ее свернуть и склеить края (Приложение 24, рис. 1-2). С одной стороны тубуса приклеиваем объектив, который мы сделали из лупы, а с другой стороны приклеиваем полоску из картона размерами 1,5х16 см. (Приложение 24, рис. 3-4). Тубус с объективом готов (Приложение 24, рис. 5).
4.Делаем предметный столик. Для этого вырезаем 2 детали из картона размером 6х12 см. Вырезаем в этой детали окошко размером 4,5х7,5 см. (Приложение 25, рис.1). В качестве стекла использовали плотную прозрачную пленку размером 6х10 см. Далее склеиваем детали между собой. Пленку располагаем между картонными деталями. (Приложение 25, рис.2). Предметный столик готов (Приложение 25, рис.3). Приклеиваем предметный столик к штативу (Приложение 25, рис.4).
5.Делаем подсветку. Для этого мы соединяем лампочку, батарейку и кнопку тумблер при помощи проводов. Фиксируем батарейку в основании микроскопа, а лампочку и кнопку выносим на верхнюю часть основания (Приложение 26, рис.1-2). Закрываем основание второй частью из картона (Приложение 26, рис.3). Вырезаем два винта из картона диаметром 3 см и приклеиваем их к штативу. Проверяем подсветку (Приложение 26, рис.4-5).
6.Наш микроскоп готов! (Приложение 27).
Выводы по главе 2
В практической части своей работы я изучил строение и возможности школьного микроскопа CARSON MM-640 zPix. Данный микроскоп позволяет видеть самые мелкие детали объектов и показывает увеличенное изображение прямо на мониторе.
В рамках практической части проекта были изучены различные объекты с помощью микроскопа. Мы рассмотрели объекты живой и неживой природы, бактерии. Были выявлены интересные закономерности и детали строения объектов, которые невозможно увидеть невооружённым глазом. Это подтверждает важность использования микроскопа в научных и образовательных целях.
Также мы сконструировали собственный микроскоп из подручных инструментов и картона.
Практическая часть проекта позволила не только изучить конкретные образцы, но и развить навыки наблюдения, анализа и работы с лабораторным оборудованием. Это будет полезно для дальнейшего изучения биологии и других естественных наук.
Заключение
Микроскоп это универсальный прибор, позволяющий исследовать строение микроскопических объектов, размеры, которых невидимы невооруженным глазом.
История микроскопа неоднозначна и когда появился первый микроскоп, точно неизвестно. В создании микроскопа оставили свой след такие ученые как Галилео Галилей, Христиан Гюйгенс, Роберт Гук и Антонии Ван Левенгук, голландский мастер по созданию очков Ганс Янсен и его сын Захарий Янсен, Корнелиус Дреббель.
Постепенно микроскоп совершенствовался и приобретал форму, близкую к современной. В настоящее время существует множество разнообразных микроскопов, работающих на разных принципах, вот пять основных разновидностей: оптические световые микроскопы, электронные микроскопы, сканирующие зондовые микроскопы, цифровые микроскопы, рентгеновские микроскопы.
Области применения микроскопов столь же различны как и способы взаимодействия с рассматриваемым объектом. Микроскопы позволяют рассмотреть такие объекты как микроволоски на поверхности тела насекомого, органоиды в клетке растения или расположение атомов в молекуле или кристалле.
Итак, в результате работы можно сделать вывод, что мы добились поставленной цели – я узнал, как устроен микроскоп и как работать с ним, изучил возможности школьного микроскопа, с помощью которого мы рассмотрели кристаллы соли и сахара, черный и зеленый чай, плесень, крыло комара, лапку мухи и другие объекты. К сожалению мощности микроскопа не хватило нам рассмотреть строение бактерий, но мы увидели, что колонии бактерий были похожи на тонкую паутину с переплетенными нитями, похожими на плесень. А также из подручных инструментов и картона я сделал микроскоп.
В ходе исследования я подтвердил свою гипотезу и узнал, что с помощью микроскопа можно исследовать простые предметы окружающего мира.
Также я убедился в полезности микроскопа для проведения опытов и экспериментов.
Список литературы
1. Викторова Т.В., Измайлова С.М., Казанцева С.Р. Общая биология: методические рекомендации для преподавателей /– Уфа: Изд-во ФГБОУ ВО БГМУ Минздрава России, - Уфа, 2023. – 90 с.
2.Детская энциклопедия- Микромир. М., 2014.- 48 с.
3.История открытий. Энциклопедия. М.:«РОСМЭН», 2006
4. Мазур О.Ч. Удивительный микроскоп. Иллюстрированный путеводитель.- М.:«Эксмо», 2019. – 96 с.
5.Скворцов Г.Е., Панов В.А., Поляков Н.И., Федин Л.А. Микроскопы. Л.: Машиностроение, 1969. – 511 с.
6. https://bashgmu.ru/upload/iblock/cf6/oakot35hct6irgztmu2b7by7aoyyw9hp.pdf
7. https://bigenc.ru/c/levenguk-antoni-van-ee01f5
8.https://bigenc.ru/c/mikroskop-beac63
9.https://vseinstrumenti.ru/publication/kak-polzovatsya-mikroskopom-ot-podgotovki-prisposoblenij-do-obsluzhivaniya-posle-raboty
10. https://labinstruments.ru/stati/mikroskop
Приложения
Приложение 1
Рисунок 1
Ганс Янссен Захария Янссен Первый микроскоп семьи Янссенов
Рисунок 2
Галилео Галилей Составной микроскоп Галилео Галилея
Рисунок 3
Корнелиус Дреббель Микроскоп К.Дреббеля
Рисунок 4
Кристиан Гюйгенс Двухлинзовая система окуляров
Приложение 2
Р исунок 1
Роберт Гук Микроскоп Р.Гука
Рисунок 2
Антоний Ван Левенгук Микроскоп Левенгука
Приложение 3
Рисунок 1
Честер Мур Холл Ахроматическая линза
Р исунок 2
Джозеф Джексон Листер Ахроматический микроскоп
Рисунок 3
Эрнст Аббе Карл Цейсс Микроскоп Цейсса
Приложение 4
Р исунок 1
Эрнст Руска Электронный микроскоп
Рисунок 2
Герд Карл Биннинг Генрих Рорер Сканирующий зондовый
микроскоп
Приложение 5
Р исунок 1 Рисунок 2
Биологический микроскоп Стереоскопический микроскоп
Р исунок 3 Рисунок 4
Инвертированный микроскоп Поляризационный микроскоп
Рисунок 5 Рисунок 6
Металлографический микроскоп Люминесцентный микроскоп
Р исунок 7 Рисунок 8
Микроскоп в темном поле Микроскоп в фазовом контрасте
Рисунок 9
Микроскоп сверхвысокого разрешения
Приложение 6
Рисунок 1 Рисунок 2
Просвечивающий электронный Сканирующий электронный
микроскоп микроскоп
Рисунок 3
Растровый просвечивающий электронный микроскоп
Приложение 7
Рисунок 1 Рисунок 2
Сканирующий туннельный микроскоп Атомно-силовой микроскоп
Приложение 8
Рисунок 1 Рисунок 2
Цифровой микроскоп USB-микроскоп
Р исунок 3 Рисунок 4
Эндоскоп Электронный микроскоп
с ионным пучком
Приложение 9
Рентгеновский микроскоп
Приложение 10
Приложение 11
Приложение 12
Рисунок 1 Рисунок 2
Комар-долгоножка Брюшко комара
Р исунок 3 Рисунок 4
Крыло комара Лапа комара
Рисунок 5
Голова и туловище комара
Приложение 13
Р исунок 1 Рисунок 2
Муха Голова мухи
Рисунок 3 Рисунок 4
Глаз мухи Лапка мухи
Рисунок 5
Крыло мухи
Приложение 14
Рисунок 1 Рисунок 2
Совка гладкая пирамидальная Голова совки
Рисунок 3 Рисунок 4
Глаза и хоботок совки Крыло совки
Приложение 15
Рисунок 1 Рисунок 2
Бело-голубая плесень Бело-голубая плесень
Р исунок 3 Рисунок 4
Черная плесень Черная плесень
Приложение 16
Рисунок 1 Рисунок 2
Цветок капская маргаритка Сердцевина цветка с пыльцой
Рисунок 3 Рисунок 4
Пыльники с пыльцой Лепесток с пыльцой
Приложение 17
Рисунок 1 Рисунок 2
Кристаллы сахара Кристаллы соли
Приложение 18
Рисунок 1 Рисунок 2
Экран ноутбука Экран телефона
Приложение 19
Р исунок 1 Рисунок 2
Черный листовой чай Черный чай из пакетиков
Р исунок 3 Рисунок 4
Черный гранулированный чай Зеленый чай
Приложение 20
Рисунок 1
Ротовая полость
Рисунок 2
Грязные руки
Рисунок 3
Экран телефона
Рисунок 4
Дверная ручка в школе
Приложение 21
Необходимые инструменты и материалы.
Приложение 22
Р исунок 1 Рисунок 2
Вырезаем детали из картона Приклеиваем верхнюю часть
основания к полоске из картона
Рисунок 3
Нижнюю часть основания
приклеим позже
Приложение 23
Рисунок 1 Рисунок 2
Вырезаем 5 деталей для штатива и Соединяем детали штатива
4 детали для соединения штатива с между собой
основанием
Рисунок 3 Рисунок 4
Заклеиваем края детали Склеиваем детали по 2 шт.
тонким картоном
Рисунок 5
Соединяем основание и штатив
между собой при помощи деталей
в форме трапеции
Приложение 24
Рисунок 1 Рисунок 2
Вырезаем 2 детали В прямоугольной детали
на край наносим клей
Рисунок 3 Рисунок 4
Сворачиваем прямоугольник С другой стороны наклеиваем
в тубус и с одной стороны полоску из картона
приклеиваем объектив
Рисунок 5
Тубус с объективом готов
Приложение 25
Рисунок 1 Рисунок 2
Вырезаем 2 детали Склеиваем детали из картона
и пленку между собой
Рисунок 3 Рисунок 4
Предметный столик Приклеиваем предметный
столик к штативу
Приложение 26
Рисунок 1 Рисунок 2
Соединяем лампочку, кнопку Выносим кнопку и лампочку
и батарейку при помощи проводов. на верхнюю часть основания.
Закрепляем в основании.
Рисунок 3 Рисунок 4
Закрываем основание Делаем винты из картона
второй частью
из картона.
Рисунок 5
Приклеиваем винты к
штативу. Проверяем
подсветку.
Приложение 27
Микроскоп готов!