Микроскоп из капли воды. Чертеж, описание

ДЕТСКАЯ НАУЧНАЯ ЛАБОРАТОРИЯ
Бесплатная библиотека / Справочник / Детская научная лаборатория

Микроскоп из капли воды. Детская научная лаборатория

Детская научная лаборатория

Справочник / Детская научная лаборатория

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:

▪ Атмосферная рефракция

▪ Немного солнца в ведре воды

▪ Перископ для кругового обзора

Смотрите другие статьи раздела Детская научная лаборатория.

Читайте и пишите полезные комментарии к этой статье.

<< Назад

Последние новости науки и техники, новинки электроники:

Искусственная кожа для эмуляции прикосновений 15.04.2024

В мире современных технологий, где удаленность становится все более обыденной, сохранение связи и чувства близости играют важную роль. Недавние разработки немецких ученых из Саарского университета в области искусственной кожи представляют новую эру в виртуальных взаимодействиях. Немецкие исследователи из Саарского университета разработали ультратонкие пленки, которые могут передавать ощущение прикосновения на расстоянии. Эта передовая технология предоставляет новые возможности для виртуального общения, особенно для тех, кто оказался вдали от своих близких. Ультратонкие пленки, разработанные исследователями, толщиной всего 50 микрометров, могут быть интегрированы в текстильные изделия и носиться как вторая кожа. Эти пленки действуют как датчики, распознающие тактильные сигналы от мамы или папы, и как исполнительные механизмы, передающие эти движения ребенку. Прикосновения родителей к ткани активируют датчики, которые реагируют на давление и деформируют ультратонкую пленку. Эта ...>>

Кошачий унитаз Petgugu Global 15.04.2024

Забота о домашних животных часто может быть вызовом, особенно когда речь заходит о поддержании чистоты в доме. Представлено новое интересное решение стартапа Petgugu Global, которое облегчит жизнь владельцам кошек и поможет им держать свой дом в идеальной чистоте и порядке. Стартап Petgugu Global представил уникальный кошачий унитаз, способный автоматически смывать фекалии, обеспечивая чистоту и свежесть в вашем доме. Это инновационное устройство оснащено различными умными датчиками, которые следят за активностью вашего питомца в туалете и активируются для автоматической очистки после его использования. Устройство подключается к канализационной системе и обеспечивает эффективное удаление отходов без необходимости вмешательства со стороны владельца. Кроме того, унитаз имеет большой объем смываемого хранилища, что делает его идеальным для домашних, где живут несколько кошек. Кошачий унитаз Petgugu разработан для использования с водорастворимыми наполнителями и предлагает ряд доп ...>>

Привлекательность заботливых мужчин 14.04.2024

Стереотип о том, что женщины предпочитают "плохих парней", долгое время был широко распространен. Однако, недавние исследования, проведенные британскими учеными из Университета Монаша, предлагают новый взгляд на этот вопрос. Они рассмотрели, как женщины реагируют на эмоциональную ответственность и готовность помогать другим у мужчин. Результаты исследования могут изменить наше представление о том, что делает мужчин привлекательными в глазах женщин. Исследование, проведенное учеными из Университета Монаша, приводит к новым выводам о привлекательности мужчин для женщин. В рамках эксперимента женщинам показывали фотографии мужчин с краткими историями о их поведении в различных ситуациях, включая их реакцию на столкновение с бездомным человеком. Некоторые из мужчин игнорировали бездомного, в то время как другие оказывали ему помощь, например, покупая еду. Исследование показало, что мужчины, проявляющие сочувствие и доброту, оказались более привлекательными для женщин по сравнению с т ...>>

Случайная новость из Архива

Технология глубинного обучения для анализа временных рядов данных 20.03.2016

Компания Fujitsu Laboratories Ltd. объявила о разработке технологии глубинного обучения, способной с высокой точностью анализировать временные ряды данных. В перспективных приложениях для интернета вещей временные ряды данных могут значительно варьироваться, поэтому выявление закономерностей их изменения оказывается для человека очень сложной задачей.

"Машинное обучение является центральной технологией искусственного интеллекта. В последние годы в этой области все внимание было приковано к технологии глубинного обучения как способу автоматического извлечения характерных значений, необходимых для интерпретации и оценки явлений, - отметили в компании. - Огромные объемы временных рядов данных собираются с устройств, особенно в эру интернета вещей. Применяя глубинное обучение к этим данным и классифицируя их с высокой степенью точности, можно проводить дальнейший анализ с перспективой создания новых продуктов и решений и открытия новых направлений бизнеса".

Технология глубинного обучения, которая воспринимается как прорыв в развитии искусственного интеллекта, обеспечивает высокую точность распознавания изображений и речи, однако она по-прежнему применима лишь к ограниченным типам данных, пояснили в Fujitsu. В частности, до сих пор было трудно точно классифицировать в автоматическом режиме изменчивые временные ряды данных, поступающих от устройств, подключенных к интернету вещей.

Компания разработала технологию глубинного обучения на основе теории хаоса и топологии для автоматической точной классификации изменчивых временных рядов данных. Эта технология позволяет точно обрабатывать даже комплексные временные данные с большой амплитудой изменений.

Новейшая технология использует следующие процедуры для обучения и классификации: графическое представление временных рядов данных с использованием теории хаоса; количественное описание диаграмм с помощью топологии; обучение и классификация с использованием сверточных нейронных сетей.

Другие интересные новости:

▪ Прогноз об отказе о телевизоров не подтвердился

▪ Емкость жестких дисков кардинально увеличится

▪ Орудия труда обезьян

▪ 2004 год глазами Intel

▪ Смартфон iQOO U5e

Лента новостей науки и техники, новинок электроники

Интересные материалы Бесплатной технической библиотеки:

▪ раздел сайта Телевидение. Подборка статей

▪ статья Табачный дым, его составляющие, влияние на окружающих. Основы безопасной жизнедеятельности

▪ статья Какие птицы проводят большую часть жизни в полете? Подробный ответ

▪ статья Обслуживание молочных насосов. Типовая инструкция по охране труда

▪ статья oLED светодиоды своими руками. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

▪ статья Радиоприемник для дачи. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

Оставьте свой комментарий к этой статье:

All languages of this page

Главная страница | Библиотека | Статьи | Карта сайта | Отзывы о сайте