При проведении различных научных исследований по биологии, химии, физике возникают ситуации, когда нужно исследовать объект или процесс с фото- видеофиксацией в многократном увеличении. Возникает необходимость в цифровом микроскопе, который отвечал бы критериям многофункциональности, простоте эксплуатации и, главное, мобильности и возможности мгновенной отправки отснятых материалов, особенно в полевых условиях.
Сейчас бурное развитие получают мобильные устройства, которые называются смартфонами. Современный смартфон объединяет в одном устройстве не только телефон, но и автономный миникомпьютер с выходом в Интернет, видеокамеру, диктофон, фотокамеру и т.д. В нашей работе мы предлагаем использовать смартфон в качестве цифрового микроскопа.
Цель работы: Изготовление самодельной насадки-микроскопа для смартфона.
Задачи:
- Используя различные источники изучить свойства линз, строение и принцип работы световых и заводских цифровых микроскопов, методику изготовления микропрепаратов для исследования;
- Собрать экспериментальный образец устройства;
- Провести испытания, исследовать увеличение микроскопа, составить технический паспорт устройства.
Практическая значимость: разработанный прибор школьники и студенты могут использовать для научных исследований, брать его на полевую практику, мгновенно делиться результатами.
Новизна: на примере экспериментальной установки исследовано применение современных смартфонов для научных исследований.
В своей работе мы будем использовать линзу от лазерной указки. Увеличительная линза подойдет практически от любой лазерной указки, она будет выступать в качестве макро-объектива. Совет: не нужно тратить деньги на дорогую указку, для наших целей подойдет даже самая дешевая.
Чтобы получить линзу, размещенную на конце указки, аккуратно нужно ее разобрать: раскрутить винты с обоих концов указки, извлечь батарейки и, используя ластик на конце карандаша, вытолкнуть содержимое из трубочки. Открутить маленький черный кусок пластика в передней части линзы и линза свободно должна выйти.
Рисунок 1. Линза из лазерной указки выглядит подобным образом.
Линза (объектив), если смотреть со стороны, не является симметричным. Если внимательно присмотреться, то эта линза является плосковыпуклой. Эту линзу мы будем использовать как объектив, поэтому к камере ее надо приложить плоской стороной.
Для изготовления самой насадки мы использовали зажим-магнит, который продается в канцелярском магазине. Просверлили в нем отверстие, совпадающее по диаметру с нашей линзой. Линзу вставили в это отверстие и приклеили. Получилась удобная насадка, которую можно легко установить и снять (рисунок 2).
Рисунок 2. Самодельная насадка-микроскоп для смартфона
После сборки микроскопа мы приступили к исследованиям. Сначала приготовили микропрепарат препарат из кожицы лука (рисунок 3). Пипеткой капаем каплю слабого раствора йода на предметное стекло. Берем луковицу. Разрезаем её вдоль и снимаем наружные чешуи. С мясистой чешуи берем иголкой кусочек поверхностной плёнки пинцетом. Далее ложим его в каплю воды на предметном стекле. Осторожно расправляем кожицу иголкой. Накрываем покровным стеклом. Временный микропрепарат кожицы лука готов.
Рисунок 3. Клетки лука.
Осторожно рассматриваем микропрепарат. Находим такое место на препарате, где лучше всего видны клетки. На микропрепарате видны продолговатые клетки, плотно прилегающие одна к другой.
Рассмотрели также лапку мухи (рисунок 4). Сделали микропрепарат.
Рисунок 4. Лапка мухи
3.3. Исследование увеличения самодельного микроскопа
Рисунок 5.Фотоснимки без насадки и с насадкой
Определим увеличение, даваемое оптической системой нашего микроскопа. Отношение линейных размеров изображения к линейным размерам предмета называется линейным увеличением линзы. Обозначим линейное увеличение окуляра β1 , а линейное увеличение объектива β2.
Сначала мы вычислили линейное увеличение окуляра. Для этого сфотографировали ученическую линейку с минимального расстояния, с которого возможна фокусировка. На кадре вместился 91 мм. Ширина кадра на экране смартфона составила 110 мм. Вычислим β1=110/91=1,2.
Затем вычисляем линейное увеличение микроскопа. Надеваем насадку на смартфон и фотографируем линейку. На кадре вместилось 9 мм. Вычислим β2=91/9=10,1.
Линейное увеличение микроскопа равно произведению увеличений объектива и окуляра β = β1∙β2. Тогда
β = β1∙ β2 = 1,2 ∙ 10,1 = 12,13
Из всего вышесказанного можно сделать следующие выводы:
- Используя различные источники изучены свойства линз, строение и принцип работы световых микроскопов, методика изготовления микропрепаратов для исследования;
- Собран экспериментальный образец устройства;
- Проведены испытания, исследованы кожица лука, лапка мухи, срез сосны, исследовано увеличение микроскопа.
Литература:
- Аксенович Л. А. Физика в средней школе: Теория. Задания. Тесты: Учеб. пособие для учреждений, обеспечивающих получение общ. сред, образования / Л. А. Аксенович, Н.Н. Ракина, К.С. Фарино; Под ред. К.С. Фарино. — Мн.: Адукацыя i выхаванне, 2004. — С. 477-478.;
- Краткий фотографический справочник. Под общей редакцией д.т. н. Пуськова В. В., изд. 2-е, М., Искусство, 1953.][Оптика, Г. С. Ландсберг, изд. 5-ое, М., Наука, 1976;
- [Микроскоп // Энциклопедический словарь Брокгауза и Ефрона: В 86 томах (82 т. и 4 доп.). — СПб., 1890—1907];
- Микроскоп [Электронный ресурс] URL:// http://www.physel.ru/a-mainmenu-55/-inmenu-61/625-s-115-.html (Дата обращения 19.11.2014);
- Оптика, Г. С. Ландсберг, изд. 5-ое, М., Наука, 1976.
