Бесплатная техническая библиотека

Микроскоп из капли воды. Детская научная лаборатория

Справочник / Детская научная лаборатория

 Комментарии к статье

Семиклассник Саше Путятин живет в городе ученых, подмосковной Дубне, и очень увлекается физикой. Как-то раз, перелистывая научно-популярную книжку, он наткнулся на любопытную картинку. На ней были изображены какие-то шарики, а внизу стояла подпись: "Фотография молекул, полученная с помощью электронного микроскопа". Переворошив в уме учебник физики, мальчик быстро представил себе другую, знакомую картинку: кусок проволоки и движущиеся внутри него точки со знаком "минус" - электроны. Как же с помощью этих частичек удалось получить фотографию? И Саша побежал за разъяснениями к соседу по лестничной клетке Андрею Гурьеву. Андрей учится в десятом классе и готовится поступать в университет на физический факультет. Лучшего консультанта для Саши и придумать трудно...

- Тебя интересует электронный микроскоп? - переспросил Андрей. - А знаешь ли ты, как работает обычный?

- А чего же тут сложного? - воскликнул Саша. - Берешь несколько линз, вставляешь их в трубку - вот тебе и микроскоп!

Андрей засмеялся:

- Действительно, как просто! Сразу и микроскоп, и подзорная труба! Но шутки в сторону. Как ты думаешь, из одной линзы можно сделать микроскоп?

- Ну, это я знаю. Когда одна линза, такой прибор называется лупой.

- Правильно. Но знаешь ли ты, что голландский биолог Антони ван Левенгук, первым увидевший микронаселение пруда, пользовался лупой, а этот прибор сейчас называется микроскопом Левенгука? Причем, увеличением он обладал таким же, как обычный современный микроскоп.

- Непонятно, зачем же тогда делают многолинзовые микроскопы, если достаточно иметь всего одну?

- Это очень интересный вопрос. Давай в нем разберемся...

Человеческий глаз может различить мелкую структуру, если расстояние между двумя элементами этой структуры больше 0,08 мм. Но жизнь ставит задачи, в которых надо рассматривать объекты со структурой гораздо более мелкой. Здесь и приходят на помощь оптические приборы. Увеличение, которое можно получить с помощью одной линзы, определяется как 250/f, где f - фокусное расстояние линзы, измеренное в миллиметрах. А фокусное расстояние линзы можно определить по формуле f = r/(n-1), где r - радиус кривизны поверхности линзы (для простоты будем считать, что линза имеет одинаковые радиусы кривизны для передней и задней половинок), n - показатель преломления материала, из которого изготовлена линза. Если, например, она сделана из обычного стекла, то n=1,5, и тогда фокусное расстояние линзы и радиус ее кривизны будут величинами одного порядка. Значит, чтобы получить увеличение в 100 раз, надо взять стеклянный шарик диаметром 5 мм. А чтобы изображение не искажалось, между наблюдаемым объектом и линзой придется поставить диафрагму диаметром приблизительно в 10 раз меньше диаметра шарика. Причем диафрагму нужно установить как можно ближе к линзе. Если же мы захотим построить двухлинзовую систему с таким же увеличением, то можно применить линзы более длиннофокусные...

- А как будет работать такая схема? - нетерпеливо перебил друга Саша.

- А вот как. Объект, увеличенный первой линзой (объективом), рассматривается с помощью другой линзы (окуляра) как через лупу. Суммарное увеличение такой системы есть произведение увеличения объектива на увеличение окуляра

- Вот здорово! Значит, если поставить еще и третью линзу, то суммарное увеличение опять увеличится! А если четвертую...

- Погоди, Сашок, у тебя ничего не получится уже с третьей линзой. И вот почему. Изображение, увеличенное второй линзой, находится на расстоянии наилучшего зрения от глаза (расстояние наилучшего зрения, как ты знаешь, 250 мм). А для того чтобы третья линза, которую ты собираешься использовать в качестве лупы, эффективно работала, рассматриваемый объект должен находиться возле ее фокуса. Значит, фокусное расстояние третьей линзы должно быть близко к 250 мм - но ведь тогда ее увеличение будет равно 250/250=1...

То есть третья линза не будет работать. Но это не должно нас расстраивать. Ведь увеличение микроскопа все равно не может быть беспредельным. И причина этого вовсе не в сложности изготовления линз. Мы с тобой совсем забыли о волновых свойствах света. Свет, освещающий наш объект, имеет вполне определенную длину волны. Чтобы сделать увеличение микроскопа еще большим, нужно переходить на более коротковолновое излучение. Ты, конечно, знаешь, что любая материальная частица обладает как волновыми, так и корпускулярными свойствами. Электрон - одновременно и частица и волна. Это и используется в электронном микроскопе, с которого начался наш разговор. Ведь длина волны электрона много меньше длин волн видимого света. А вместо стеклянных линз в таком микроскопе стоят электромагнитные линзы. Увеличение электронных микроскопов - сотни тысяч раз. Можно увидеть даже отдельные молекулы, а в некоторых случаях - и атомы!

- Андрей, давай сделаем электронный микроскоп! - загорелся Саша.

- Нет, это нам не под силу. А вот сделать простой световой микроскоп мы можем.

- Но ведь у нас нет короткофокусных линз...

Для этого нам надо сделать маленький шарик из материала, показатель преломления которого больше, чем у воздуха. Ну, например... из воды! Для этого достаточно взять тонкий лист металла и просверлить в нем небольшое отверстие. Края его надо натереть парафином. Теперь, если капнуть на отверстие воду, то образуется небольшой шарик - ведь вода не смачивает парафин. Это и есть нужная нам линза.

- А не будет ли такой микроскоп слишком нежным и капризным? Наверное, работать на нем будет не очень-то удобно.

- Зато в походных условиях лучше его ничего не придумаешь. Подумай: ведь это всего лишь металлическая пластинка с отверстием! Если же в пластинке просверлить отверстия разного диаметра, то можно строить микроскопы с разным увеличением. А если еще в качестве окуляра использовать обычную лупу, получится двухлинзовая система.

- А нельзя ли все-таки добиться, чтобы линза была более прочной?

- Что ж, если ты настаиваешь, давай сделаем ее из более прочного материала. Например, из стекла...

- Как это из стекла? - удивился Саша. - Оно ведь хрупкое! Как же мы будем его обрабатывать?

- Стекло нам отшлифует огонь. Если тонкую стеклянную палочку потихоньку опускать в пламя горелки, то на конце палочки будет образовываться шарик, потому что на поверхности любой жидкости, и жидкого стекла в том числе, действуют силы поверхностного натяжения. Вот тебе и готовая прочная линза!.

Такой интересный разговор произошел у двух юных исследователей. Может быть, и вы, ребята, захотите воспользоваться рекомендациями Андрея Гурьева и построить себе такой походный микроскоп?

Авторы: С.Валянский, И.Надосекина

 Рекомендуем интересные статьи раздела Детская научная лаборатория:

▪ Чем горячее - тем прохладнее

▪ Измерение влажности

▪ Молния на столе

Смотрите другие статьи раздела Детская научная лаборатория.

Читайте и пишите полезные комментарии к этой статье.

<< Назад

Последние новости науки и техники, новинки электроники:

Экраны влияют на детей неравномерно в разном возрасте 01.08.2026

Планшеты и смартфоны давно стали привычной частью повседневной жизни даже самых маленьких детей. Родители часто используют гаджеты, чтобы успокоить малыша или занять его на время, однако ученые все чаще задаются вопросом, как экранное время сказывается на развитии мозга и будущей способности к обучению. Новое исследование показывает, что значение имеет не только продолжительность просмотра, но и возраст, в котором ребенок проводит время перед экраном. Ученые наблюдали детей от рождения до 8 лет. Оказалось, что больше всего экраны влияют на мозг в два периода - в раннем младенческом возрасте и перед поступлением в школу. У детей, много времени проводивших перед экранами в эти возрастные точки, в 9 лет были несколько хуже успехи в обучении, а в 10,5 лет хуже работала рабочая память - способность удерживать и обрабатывать информацию здесь и сейчас. Исследователи из Франции и Сингапура проанализировали данные 502 детей и выделили два ключевых этапа. У младенцев мозг развивается очень ...>>

Умные жилеты, спасающие от жары 01.08.2026

Летняя жара в больших городах все чаще становится серьезным испытанием для людей, работающих на открытом воздухе. Мусорщики, строители и другие специалисты вынуждены проводить часы под палящим солнцем, рискуя перегревом. Китайские инженеры предложили практичное решение - специальные охлаждающие жилеты, которые помогают снизить ощущаемую температуру примерно на 10 градусов. Пока мир страдает от сильной жары, китайские инженеры разработали "умные" жилеты с климат-контролем. Жилеты с кондиционированием почти не отличаются от обычной рабочей одежды. Главное отличие - в системе охлаждения. В городе Нанкин в жилет вмонтированы два вентилятора, работающих от портативных аккумуляторов. Одного заряда хватает на 3-4 часа непрерывной работы. В Чанчжоу решили разместить в карманах охлаждающие элементы с материалом, который при нагревании переходит из твердого состояния в жидкое, активно поглощая тепло. Это поддерживает комфортную температуру в течение 2,5-4 часов. Такие жилеты выглядят почти ...>>

Летающие ветротурбины 3 МВт вышли в серию 31.07.2026

Традиционные ветряные электростанции зависят от силы и стабильности ветра у поверхности земли, где воздушные потоки часто бывают слабыми и порывистыми. На больших высотах ветер обычно сильнее и постояннее, поэтому инженеры уже давно рассматривают возможность подъема турбин в воздух. Китайская компания сделала важный шаг в этом направлении, перейдя от испытаний к мелкосерийному производству. Компания Beijing Linyi Yunchuan Energy Technology запустила мелкосерийное производство летающей ветротурбины S2000, а в провинции Чжэцзян возводят отдельный завод по производству материалов для оболочки аппарата. У компании уже есть предварительные договоренности с прибрежными городами и горными регионами, которые рассматривают возможность использования этой технологии для удовлетворения собственных энергетических потребностей. Прототип, который полгода назад только что поднялся в небо над Сычуанем, теперь превращается в целую отрасль. Идея S2000 проста: вместо того чтобы устанавливать ветряну ...>>

Случайная новость из Архива Технологии игрового руля внедрят в настоящем автомобиле 05.04.2012 Каждый, кому доводилось играть в гоночный симулятор при помощи специального игрового руля с функцией обратной связи, подтвердит, что эта функция делает игровой процесс более реалистичным, особенно если она выполнена на достойном уровне. Как оказалось, функция может оказаться уместной и в реальном мире, этим вопросом сейчас занимаются специалисты компании AT&T и американского университета Карнеги-Меллона. Изначальная идея авторов проекта состоит в оснащении рулевого колеса обычного автомобиля виброприводами, система подключается к навигатору и сообщает водителю инструкции при помощи тактильных команд. Это удобнее голосовых инструкций навигатора и намного безопаснее постоянных взглядов на его экран, что отвлекает от дороги. Авторы проекта уже разработали первую серию прототипов, в рулевое колесо вмонтированы 20 вибромоторов, посредством которых отдаются команды. Так, если водителю необходимо повернуть направо, по рулю проходит серия вибраций по часовой стрелке, если же требуется повернуть налево, вибрации идут против часовой стрелки. Это значит, что водителю не требуется отвлекаться от дороги, он своевременно получает все необходимые инструкции по маршруту. Разработчики говорят также, что данная система может быть использована и в других целях. Поскольку приводов здесь достаточно много, можно предусмотреть различные схемы вибрации с уведомлениями о разных событиях, например, о появлении автомобиля в слепой зоне или о приближении к препятствию во время парковки.

Другие интересные новости:

▪ Мечников ошибался

▪ Компакт-диск с ноготь

▪ Бесплатная замена дисплеев в смартфонах Motorola

▪ Имплантаты для улучшения памяти

▪ Craob X - ноутбук без разъемов

Лента новостей науки и техники, новинок электроники

Интересные материалы Бесплатной технической библиотеки:

▪ раздел сайта Радиоуправление. Подборка статей

▪ статья В час по чайной ложке. Крылатое выражение

▪ Как проходили Пунические войны? Подробный ответ

▪ статья Захватный узел. Советы туристу

▪ статья Мощный стабилизатор для грузовика, 24 вольта 30 ампер. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

▪ статья Роза в стеклянной вазе. Секрет фокуса

Оставьте свой комментарий к этой статье:

www.diagram.com.ua
2000-2026