наименьший объект который можно обнаружить с помощью микроскопа имеет размеры

Статьи

Микроскоп, как оптический прибор. Что это такое.

Микроскоп (от микро. и греческого skopeo — смотрю) – это оптический прибор для получения сильно увеличенного изображения изучаемого очень маленького объекта, невидимого невооружённым глазом. При помощи микроскопа можно рассмотреть мелкие детали строения объекта, размеры которых лежат за пределами разрешающей способности глаза.

Человеческий глаз представляет собой естественную оптическую систему. И эта система характеризуется определённым разрешением. Что такое разрешение оптической системы? Это наименьшее расстояние между элементами наблюдаемого объекта, при котором эти элементы ещё могут быть отличены один от другого (под элементами объекта мы понимаем точки или линии).

Если объект удален на так называемое расстояние наилучшего видения, которое составляет 250 мм, то для нормального человеческого глаза минимальное разрешение составляет примерно 0,1 мм, а у многих людей — около 0,20 мм. Примерно это соответствует толщине человеческого волоска. Размеры объектов, таких как микроорганизмы большинства растительных и животных клеток, мелкие кристаллы, детали микроструктуры металлов и сплавов и т.п., значительно меньше 0,1 мм. Такие объекты мы будем называть микрообъекты. Для наблюдения и изучения подобных объектов и предназначены микроскопы различных типов. С помощью микроскопа определяют форму, размеры, строение и многие другие характеристики микрообъектов. Оптический микроскоп даёт возможность различать структуры с расстоянием между элементами до 0,20 мкм, т.е. разрешающая способность такого микроскопа составляет около 0,20 мкм или 200 нм.

Когда мы говорим о разрешающей способности микроскопа, мы подразумеваем, точно также как и под разрешающей способностью человеческого глаза, раздельное изображение двух близко расположенных объектов. Надо помнить, что разрешающая способность и увеличение – это не одно и тоже. Например, если при помощи систем визуализации получить со светового микроскопа фотографии двух линий, расположенных на расстоянии менее 0,20 мкм (т.е. менее разрешающей способности микроскопа), то, как бы мы не увеличивали изображение, линии все равно будут сливаться в одну. Т.е. мы сможем получить большое увеличение, но не улучшим его разрешение. Общее увеличение микроскопа равно произведению линейного увеличения объектива на угловое увеличение окуляра. Значения увеличений гравируются на оправах объективов и окуляров. Рассмотрим микроскоп плоского поля (не стереоскопический). Это биологические микроскопы, металлографические, поляризационные. Обычно объективы такого микроскопа имеют увеличения от 4 до 100 крат, а окуляры — от 5 до 16. Поэтому общее увеличение оптического микроскопа лежит в пределах от 20 до 1600 крат. Разумеется, технически возможно разработать и применить в микроскопе объективы и окуляры, которые дадут общее увеличение, значительно превышающее 1600 крат (например, существуют окуляры с увеличением 20 крат, которые в паре с объективом 100 крат дадут увеличение 2000 крат). Однако, обычно это нецелесообразно. Большие увеличения не являются самоцелью оптической микроскопии. Назначение микроскопа состоит в том, чтобы обеспечить различение как можно более мелких элементов структуры препарата, т.е. в максимальном использовании разрешающей способности микроскопа. А она имеет предел, обусловленный волновыми свойствами света. Таким образом, различают полезное и неполезное увеличение микроскопа. Полезное увеличение – это когда можно выявить новые детали строения объекта, а неполезное – это увеличение, при котором, увеличивая объект в сотни и более раз, нельзя обнаружить новых деталей строения объекта.

Еще раз остановимся на понятии разрешающей способности. Разрешающая способность оптических приборов (так же ее называют разрешающая сила) характеризует способность этих приборов давать раздельные изображения двух близких друг к другу точек объекта. Наименьшее линейное или угловое расстояние между двумя точками, начиная с которого их изображения сливаются, называется линейным или угловым пределом разрешения. Существование предела разрешающей способности влияет на выбор увеличений, которые мы получаем с помощью микроскопа. Увеличения до 1250 крат называют полезными, т. к. при них мы различаем все элементы структуры объекта. При этом возможности микроскопа по разрешающей способности исчерпываются. Это увеличение получаем при использовании объектива 100 крат, работающего с масляной иммерсией, и окуляра 12,5 крат (полезное увеличение окуляров лежит от 7,5 до 12,5 крат). При увеличениях свыше 1250 крат не выявляются никакие новые детали структуры препарата. Однако иногда такие увеличения используют — в микрофотографии, при проектировании изображений на экран и в некоторых других случаях.

Когда необходимо существенно более высокое полезное увеличение, используют электронный микроскоп. Этот микроскоп обладает существенно более высокой разрешающей способностью, нежели оптический микроскоп. Электронный микроскоп – это прибор для наблюдения и фотографирования многократно (до 10 6 раз) увеличенного изображения объектов, в котором вместо световых лучей используются пучки электронов, ускоренных до больших энергий (30—100 кэв и более) в условиях глубокого вакуума.

Источник

Как выбрать микроскоп

Содержание

Содержание

Микроскоп — важнейший прибор, без которого не обойтись при проведении научных исследований. Современная микроскопия богата на различные виды микроскопов, каждый из которых имеет свое предназначение, устройство и особенности работы. Данный гайд не только расскажет вам об основных элементах микроскопа, но и поможет определиться с выбором.

Окуляр

Окуляр представляет из себя систему, состоящую из нескольких линз (обычно 2–3), через которые исследователь будет рассматривать изучаемый объект. Линзы встраиваются в металлический корпус (тубус) и могут быть как фиксированного, так и фокусного увеличения. Самая нижняя линза предназначена для фокусировки на объекте, а верхняя — для наблюдения за ним. Все окуляры дают определенную кратность увеличения — 10x, 20x, 25x и т.д.

Объективы

Самая важная часть микроскопа, благодаря которой строится микроскопическое изображение изучаемого предмета с точной передачей мельчайших деталей, цвета, структуры. Другими словами, пользователь сможет рассмотреть лежащий перед ним объект в деталях, даже если он не виден человеческим глазом. Объектив имеет довольно сложное оптико-механическое устройство, включающее в себя несколько линз и других компонентов. Качество и количество линз зависит от тех задач, для которых создается прибор и может доходить до 14 штук. К таковым относятся сложные и дорогие планапохроматические объективы, применяемые чаще всего в биологии и медицине. Для изучения растений, веществ, тканей подойдут ахроматические объективы, в которых может быть всего 2–3 линзы.

Современные технологии позволяют создавать и выпускать множество типов объективов в зависимости от целевого назначения, устройства и принципа действия. Выделяют устройства с малыми (10х), средними (до 50х) и большими (более 50х) кратностями, а также сверхбольшие объективы кратностью свыше 100х. Микроскоп может быть оснащен одним объективом, но чаще всего имеет два или три с разной кратностью.

Общее увеличение микроскопа высчитывается путем сложения кратности окуляров и объективов. Например, если кратность окуляра составляет 10x, а объектива 90x, то общее увеличение будет иметь кратность 900x.

Подсветка

Это не менее важная часть микроскопа, позволяющая подсветить объект изучения. Чаще всего состоит из двух частей: коллектора и конденсора. Конденсор имеет несколько встроенных линз и предназначен для увеличения количества света, исходящего от осветителя. Коллектор же располагается между объектом изучения и конденсором и помогает регулировать интенсивность освещения.

Источником освещения в подсветке выступают галогенные лампы, светодиоды, зеркала или лампы накаливания. В конструкции микроскопа подсветка может иметь верхнее, нижнее расположение или же быть комбинированной (верхняя и нижняя). Верхняя располагается над предметным столиком и нужна для того, чтобы рассмотреть непрозрачные или полупрозрачные предметы. Нижняя же находится под столиком и нужна для изучения прозрачных объектов, на которые направляется пучок света. Подсветка нуждается в питании от сети, через USB или батареек.

Конденсор, верхняя подсветка, комбинированная подсветка (верхняя и нижняя):

Тип визуальной насадки

Есть монокулярные, бинокулярные и даже тринокулярные насадки. Монокулярная имеет один окуляр, бинокулярная два. Два окуляра будут более предпочтительнее чем один, однако они требуют некоторого навыка. В тринокулярной насадке, помимо двух окуляров, будет дополнительная трубка, на которую можно установить камеру и передавать изображение на монитор компьютера.

Минимальное и максимальное оптическое увеличение

Минимальное оптическое увеличение высчитывается путем сложения кратности окуляров и объективов. Например, если минимальная кратность и у окуляра, и у объектива составляет 10х, то минимальное оптическое увеличение будет составлять 100х. Это дает не совсем четкую картинку, но с широким полем зрения.

Максимальное оптическое увеличение высчитывается таким же образом, как и минимальное. Пример: окуляр кратностью 10х и объектив кратностью 90х, вместе дадут увеличение в 900х. Это позволяет максимально детально рассмотреть предмет изучения, однако если выбрано увеличение намного выше допустимого, для того или иного предмета, то это не выявит каких-либо дополнительных деталей, но может ухудшиться качество и четкость изображения. Соответственно поле зрения также будет намного уже. Например, зерна обычного песка можно рассмотреть при увеличении в 400х, поэтому более высокие значения будут избыточны. При высоких значениях увеличения (800х и более) можно изучать детальную структуру предметов, пыльцу, минералы и многое другое.

Цифровая камера и максимальное цифровое увеличение

Некоторые модели световых микроскопов оснащаются цифровой камерой для фото и видеосъемки. Камера может встраиваться в корпус микроскопа наравне с объективами, но чаще всего это прибор с тринокулярной насадкой, в котором третий окуляр предназначается для специального видеоокуляра. Стоит отметить, что видеоокуляр можно установить и на прибор с монокулярной насадкой. Есть и специальные цифровые микроскопы, в которых объектив как таковой отсутствует и его заменяет цифровая камера. Изображение передается сразу же на компьютер, причем разрешение камеры измеряется в мегапикселях и может быть от 0,3 до 5 Мп. Максимальное цифровое увеличение в данном случае будет относиться именно к возможностям камеры, хотя не стоит отметать и другие факторы: насколько качественен монитор для просмотра и т.д. Увеличение в цифровых моделях может составлять 300х, 1600х и т.д.

Фокусировка

Как правило, фокусировка в микроскопах бывает грубой и точной.

Револьверная головка

Устройство револьверного типа в которое встраиваются объективы. Там может находиться всего лишь один объектив, но чаще головки имеют два, три и четыре объектива. Пользователь при необходимости просто проворачивает головку, выбирая нужный ему объектив.

Межзрачковое расстояние

Расстояние между зрачками измеряемое в миллиметрах. Данная характеристика относится к микроскопам с бинокулярной насадкой. Чтобы создать стереокартинку или единое поле, в котором оба глаза будут видеть предмет изучения, нужно провести несложные настройки. Для этого первоначально необходимо настроить резкость окуляров, а затем свести изображение воедино, поворачивая тубусы, в которые встроены окуляры. Если все сделано правильно, то оба глаза должны видеть единое поле, без затемнения центра или краев изображения.

Советы по выбору

Любитель или профессионал

Для любительских, детских изысканий подойдет недорогое устройство с окулярами 10х или 20х и объективами до 40х. Оптимальными будут приборы с увеличением до 200х или 400х.

Для серьезных исследований нужен уже более мощный прибор с максимальным увеличением в несколько сотен (более 400х) или более 1000 крат. Также стоит обратить внимание на цифровые микроскопы, не требующие особых настроек, навыков работы. В них изображение передается сразу же на монитор.

Визуальная насадка — какая лучше?

Даже если вы приобретаете микроскоп для несложных опытов, любительских исследований или для ребенка, то лучше всего подойдет бинокулярная насадка, так как именно она дает хорошее стереоизображение. Если есть необходимость в получении фото или видео, то лучше взять прибор с тринокулярной насадкой.

Объективы — чем больше, тем лучше

Даже если вы не собираетесь становиться микробиологом, желательно приобрести прибор с двумя или тремя объективами, кратностью 4x, 10x и 40x. Самым оптимальным будет вариант прибора с наличием объектива в 40х. Фокусировку на объект следует проводить, начиная с малого по кратности объектива (например, с 4х).

Объективы — чем выше кратность, тем профессиональнее

Если предстоит выбрать микроскоп для профессиональных исследований, то нужно обращать внимание на приборы, дающие максимальное увеличение не менее 400х. Это нижняя необходимая для эффективной работы граница. Верхней же границы не установлено и можно выбирать прибор с увеличением в несколько тысяч крат, например, в 2000х. Для серьезных исследований обязательно наличие в револьверной головке 100-кратного объектива.

Подсветка — лучше комбинированная

Как уже известно, она может быть нижняя, верхняя и комбинированная. Лучше всего подойдет прибор именно с комбинированной подсветкой, так как с ее помощью возможно изучать как прозрачные объекты, так и непрозрачные (монеты, насекомых, минералы и т.п.). Также желательно приобрести прибор с галогеновой или со светодиодной подсветкой.

Фокусировка — грубо, но точно

Не забываем, что фокусировка бывает грубой и точной. Для любительских исследований вполне подойдет прибор только с грубой фокусировкой, хотя комбинированный вариант (и с грубой, и с точной) будет более предпочтительней. А вот для профессиональных исследований, тонкая фокусировка просто обязательна.

Штатив

Какие-либо особые требования к штативу не предъявляются, но стоит присмотреться к прибору, штатив которого выполнен из металла или же имеет металлические вставки.

Выводы

Современная промышленность предлагает массу вариантов для плодотворного изучения окружающего мира. Для новичков и школьников, для небольших любительских исследований, отлично подойдут микроскопы с максимальным увеличением до 400–640х. Если же планируются серьезные научные изыскания, то будет необходим прибор от 640х и выше, причем верхней границы, в принципе, не существует. Также стоит обращать внимание на комбинированную подсветку, бинокулярную насадку и возможность записи фото и видео.

Источник

ГДЗ биология 5 класс Пасечник С бабочкой Дрофа 2020 Линейный курс Задание: 7 Увеличительные приборы

Стр. 50. Вопросы в начале параграфа

№ 1. Что собой представляет научный метод «наблюдение»?

Научный метод «наблюдение» представляет собой комплекс целенаправленных восприятий явлений объективной действительности, в процессе которых наблюдатель может получать знания о внешних сторонах, свойствах, реакциях изучаемого конкретного объекта.

№ 2. Какие увеличительные приборы вы знаете? Для чего их применяют?

Увеличительные приборы позволяют увеличить изображение в несколько сотен раз, чтобы более детально изучить их внешние характеристики. Я знаю такие увеличительные приборы:

Лупа – это простой прибор, который позволяет получить увеличенное до 20 раз изображение. С его помощью можно только увидеть клетки, но вот изучить их строение не удастся;

Микроскоп – это более сложный прибор, позволяющий не только рассмотреть, но и изучить самые мелкие предметы, так как его увеличительная способность достигает нескольких тысяч раз;

Телескоп – это прибор, который предназначен для наблюдения за небесными телами, однако под таким понятием еще подразумевают оптическую телескопическую систему, применяющуюся не обязательно для астрономических целей.

Стр. 51. Лабораторная работа «Устройство лупы и рассматривание с её помощью клеточного строения растений»

Рассматриваем ручную лупу. Это достаточно простой прибор, который позволяет увидеть предмет, увеличенным в 20 раз. Лупа состоит из ручки, необходимой для удерживания прибора в руке, и оправы, на которой крепится увеличительное стекло. При помощи лупы легко можно рассмотреть некоторые части и клетки исследуемого предмета, однако строение этих клеток увидеть не получится.

Рассматриваем невооружённым глазом мякоть полуспелого плода томата, арбуза, яблока. Невооруженным глазом можно увидеть, что мякоть плода томата и арбуза рыхлая, мягкая. Мякоть плода яблока немного плотнее, но также имеет рыхлую структуру. У всех плодов она состоит из мелких крупинок, которые словно «кирпичики» образовывают структуру плода.

Рассматриваем кусочки мякоти плодов под лупой. Для этого ручную лупу держим близко к глазу, а биологический объект приближаем к лупе (или лупу к объекту) до тех пор, пока не получим чёткого изображения. Рассматривая кусочки мякоти плодов арбуза, яблока и томата под лупой, можно увидеть разное строение их клеток. Например, у мякоти плода помидора и арбуза клетки округлые, прозрачные, бледно-розовые. У мякоти яблока клетки бесцветные. В мякоти всех плодов клетки имеют оболочку, которая не придает им определенную форму, не дает растекаться цитоплазме и внутри которой находятся органеллы.

Зарисовываем увиденное в тетрадь, рисунки подписываем.

Вывод:

Невооруженным глазом разглядеть клетки, из которых состоит мякоть плодов арбуза, яблока или томата, невозможно. Удается лишь оценить ее структуру: рыхлая, мягкая, в виде зернышек. При помощи лупы можно увидеть клетки, которые у каждой мякоти разные. Например, у яблока они светлые, полупрозрачные. А у арбуза и томата – бледно-розовые, округлые. Также с помощью лупы можно увидеть, что все клетки имеют клеточную стенку, которая держит форму.

Стр. 53. Лабораторная работа. «Устройство микроскопа и приёмы работы с ним».

Рассматриваем микроскоп. Находим тубус, окуляр, объектив, штатив с предметным столиком, зеркало, винты. Выясняем, какое значение имеет каждая часть.

Тубус представляет собой зрительную трубку, в которую вставляются увеличительные стекла.

Окуляр – это верхняя часть тубуса, через которую можно увидеть изображение в микроскопе.

Штатив – это специальное приспособление, которое служит соединяющим и удерживающим креплением для всех частей микроскопа.

Объектив – это нижняя часть тубуса, позволяющая еще больше увеличивать рассматриваемый объект при помощи дополнительных увеличительных стекол.

Винты – это механизмы, которые нужны для того, чтобы настраивать в окуляре максимально четкое изображение.

Зеркало – это еще одна деталь микроскопа, которая предназначена для улавливания солнечных лучей и направления их на располагающийся на предметном столике объект.

Предметный столик – это подставка, у которой по центру есть отверстие, предназначенная для размещения стеклянной пластины (предметного стекла) с изучаемым объектом.

Определяем, во сколько раз микроскоп увеличивает изображение объекта. В среднем микроскоп может увеличить изображение объекта до 3600 раз. Чтобы узнать, какое увеличение дает тот или иной прибор, необходимо перемножить увеличительные возможности объектива (это обычно подписано на соответствующих частях микроскопа) на увеличительные возможности окуляра.

Знакомимся с правилами пользования микроскопом.

Отрабатываем последовательность действий при работе с микроскопом: установка микроскопа, чищение от пыли окуляра и зеркала, начало работы с малого увеличения, изучение объекта при большом увеличении, уборка прибора в места его хранения.

Вывод:

Микроскоп является важным оптическим прибором, который необходим для проведения биологических исследований. Он имеет сложное строение и требует соблюдения правил при обращении с ним. С его помощью можно увидеть детальное строение клетки, ее состав.

Стр. 53. Вопросы после параграфа

№ 1. Какие увеличительные приборы используются для изучения микроскопических объектов?

Для изучения микроскопических объектов используются такие увеличительные приборы, как лупа и микроскоп.

№ 2. Что представляет собой лупа и какое увеличение она даёт?

Лупа является самым простым из увеличительных приборов. Она бывает двух видов – ручная и штативная. Ручная лупа состоит из ручки, за которую нужно держать прибор при использовании, и увеличительного стекла. Увеличительное стекло имеют выпуклую с двух сторон форму и вставлено в оправу.

Для изучения объекта лупу берут за ручку (рукоятку) и подносят к предмету на то расстояние, при котором его изображение будет видно максимально четко. Такая лупа позволяет увеличить изображение предмета в 2 – 20 раз.

Штативная лупа – это аналог ручной лупы. Ее конструкция немного сложнее: в оправу вставлены два увеличительных стекла, которые крепятся на штативе. К штативу также присоединен предметный столик, на котором есть зеркало и отверстие. Такая лупа позволяет увеличить изображение предмета в 10 – 25 раз.

№ 3. Как устроен световой микроскоп?

Световой микроскоп состоит из таких основных элементов, как объектив и окуляр, которые закреплены в подвижном тубусе. Тубус располагается на металлическом основании или штативе. Также к штативу крепится предметный столик. В тубус вставляются линзы.

На верхнем конце тубуса находится окуляр, состоящий из оправы и двух увеличительных стекол. На нижнем конце тубуса – объектив, который состоит из оправы и нескольких увеличительных стекол.

У современных моделей светового микроскопа также есть специальная осветительная система, которая состоит из нескольких линз. В учебном приборе ее роль выполняет вогнутое зеркало.

Предметный столик у микроскопа выполняет роль поверхности, на которой располагается микроскопический препарат. В центре у него есть отверстие, которое пропускает свет, отражаемый зеркалом.

№ 4. Как узнать, какое увеличение даёт микроскоп?

Микроскоп позволяет получить максимальное увеличение изучаемого предмета до 3600 раз. Чтобы точно узнать, какое же увеличение дает микроскоп, нужно умножить число, которое указано на окуляре, на число, которое указано на используемом объективе.

Пример: на окуляре написано «10», а на объективе «20». Это значит, что: 10 умножаем на 20 и получаем 200. Микроскоп дает увеличение в 200 раз.

Стр. 53. Подумайте

Почему с помощью светового микроскопа нельзя изучать непрозрачные предметы?

При помощи светового микроскопа можно изучать только прозрачные объекты, например, тонкий срез растительной или животной ткани. Все потому, что под стеклом прибора располагается источник света или зеркало, лучи которого проходят сквозь изучаемый предмет и попадают на систему линз объектива. Эти линзы и позволяют получить увеличенное изображение. Если предмет будет непрозрачным, то лучи от зеркала или источника света просто не смогут пройти сквозь него, а значит, не удастся получить нужное изображение.

Стр. 54. Задание

Выучите правила работы с микроскопом.

Работу с микроскопом нужно проводить только сидя.

Перед началом работы прибор нужно осмотреть, протереть от пыли окуляр, зеркало, объективы мягкой салфеткой.

Устанавливается микроскоп на ровной поверхности, примерно за 5 – 10 см от края.

Начинать работу с микроскопом нужно с малого увеличения. Для этого объектив опускают в рабочее расстояние – примерно на 1 см от предметного стекла.

Пользуясь зеркалом с вогнутой стороной, нужно направить свет от окна в объектив, а после максимально равномерно осветить поле зрения.

На предметный столик положить микропрепарат. Далее вращать винт наводки на себя, плавно поднимая при этом объектив до тех пор, пока в окуляр не будет хорошо видно изображение объекта.

Для изучения при большем увеличении настроить объектив.

После завершения исследования установить малое увеличение, поднять объектив, убрать препарат с предметного столика, протереть все части микроскопа и убрать его в место хранения.

Источник