Создайте свой собственный микроскоп: по стопам Роберта Гука

1. материалы
2. инструкция
3. Исправление изображения
4. Занятия в классе
5. спасибо

Перевод Марты Тондеры.

Нектариос Цаглиотис объясняет, как построить рабочий микроскоп с доступными материалами, позволяющими студентам исследовать скрытый мир, как это сделал Роберт Гук в 1665 году.

Портрет Роберта Гука
нарисовано Ритой Грир
(2009), нарисовано для Открытого
Университет в Англии.среди
Вещи перед Гук
его книга находится
Микрография и микроскоп

Фото любезно предоставлено Ритой
Грир; Источник: Викимедиа
Commons

Подобно телескопу, микроскоп прославился благодаря достижениям своих первых пользователей. Когда мы говорим об истории телескопа, мы сразу упоминаем Галилея (1564-1642) и его пионерские наблюдения Луны и планет. Точно так же английский ученый Роберт Гук (1635-1703) был одним из первых, кто осознал потенциал микроскопа. В своей книге « Микрография», опубликованной в 1665 году, Гук поразил читателей фантастическим миром, в котором предметы быта, такие как иглы и волосы, а также муравьи или пауки, менялись при увеличении.

Изображение предоставлено
Проект Гутенберг

С раннего возраста Роберт Гук интересовался многими научными дисциплинами с раннего детства (поэтому его называли «Леонард из Англии»). В 1662 году он был нанят во вновь созданной английской академии Королевского общества для проведения исследований под микроскопом. Три года спустя он опубликовал эти и другие исследования в Micrographia .

Эта огромная коллекция полна описаний того, что Гук видел через микроскоп. Как он сам сказал, его целью было использовать «искреннюю руку и верующий глаз, чтобы изучать и записывать вещи такими, какие они есть». Вместе с этими описаниями Гук приложил иллюстрации объектов наблюдения, нарисованных с удивительной детализацией. Его верные рисунки насекомых сделали их, поскольку он наблюдал, «как будто они были львами или слонами, замеченными невооруженным глазом». Книга имела большой успех и до сих пор считается шедевром научной литературы.

Микрография стала источником вдохновения для моих уроков, которые преследовали две цели. Во-первых, создайте микроскоп, вдохновленный первыми моделями, используя не очень дорогие, легко доступные современные материалы, которые ученики могли бы использовать в классе. Во-вторых, я хотел, чтобы студенты сами изучали микроскопический мир и, используя исследование Роберта Гука в качестве отправной точки, они создали свои собственные наблюдения в виде набросков и описаний.

Микроскоп, который я построил со своими учениками, является модифицированной версией устройства, описанного исследователями из Museo Galileo во Флоренции, Италия. w1 , По конструкции он похож на те, что использовались Гуком и другими учеными в конце шестнадцатого века и в начале семнадцатого века, и имеет те же основные элементы: две линзы (линза и окуляр), трубка микроскопа и отверстие для уменьшения искажений. Современные материалы, которые мы использовали, были, среди прочего, пластиковые линзы, извлеченные из одноразовых камер.

Нажмите на картинку, чтобы
увеличить

Изображение предоставлено
Нектариос Цаглиотис

После строительства микроскоп расширяется примерно в 20 раз - достаточно, чтобы показать микроскопические чудеса света таким же образом, каким их видел Гук.

Такой микроскоп долговечен и портативен, и его можно быстро сложить, если необходимые материалы были подготовлены, разрезаны и должным образом приклеены (см. Онлайн-видео) w2 ). Его можно многократно использовать для исследований и наблюдений, и для его обслуживания не требуется много, достаточно просто очистить линзы и заменить аккумулятор на фонарик. Кроме того, его можно легко хранить в классе или лаборатории, поскольку он занимает мало места.

материалы

• 2 объектива с фокусным расстоянием 35 мм, снятые с одноразовых фотоаппаратов.
  Прежде чем открывать камеру, убедитесь, что вспышка была разряжена, а аккумулятор извлечен. Используйте изолированные инструменты (например, отвертки или плоскогубцы). Студентам может понадобиться помощь в снятии линз.
• 2 металлические шайбы с внешним диаметром 2 см и отверстием около 1 см.
• 1 черный резиновый или картонный диск диаметром немного меньше, чем шайбы (около 1,2-1,5 см) и с небольшим отверстием в середине, около 2-3 мм. Это диафрагма, благодаря которой используется центр объектива, а не его край, что может исказить изображение.
• 4 пластиковых трубки для построения скелета микроскопа следующих размеров:
  • Основной корпус микроскопа: длина 16,5 см, Ø18 (внешний диаметр 1,8 см, внутренний диаметр 1,6 см)
  • Основная опорная труба, длиной около 17 см, Ø23 (наружный диаметр 2,3 см, внутренний диаметр 2 см)
  • Две меньшие опорные трубки, каждая длиной около 10 см, Ø 16 (наружный диаметр 1,6 см)

Речь идет о пластиковых трубках, используемых в электроустановках, доступных в магазинах инструментов и электрических аксессуаров.

• 1 жесткая основа из плотного картона, дерева или аналогичного материала, размер около 10x10 см
• 2 прочных резиновых ленты (для более стабильной конструкции используйте одну резиновую ленту и пластиковый зажим)
• 1 кусок матовой черной бумаги, около 15x5 см
• 1 черный ящик после пленки на камеру 35 мм. Вы также можете использовать пластиковый адаптер для трубки Ø18
• Лампа для чтения, желательно с зажимом для крепления к основанию микроскопа
• Blutack® (вязкая масса, похожая на пластилин, используется для наклеивания карточек на стены)
• Клеевой пистолет с горячим силиконом и растворимым клеем
• ножницы
• Резак для бумаги
• Ручная пила
• правитель
• Ручка или карандаш

инструкция

1. Оберните матовую черную бумагу вдоль длинного края и вставьте ее в основную трубку микроскопа (Ø18), чтобы она служила прокладкой внутри трубки.

1. Приклейте каждую линзу к подушке, используя Blutack, или аккуратно приклейте их, используя моментальный клей. Затем сформируйте кольцо с Blutack на краю линзы и шайбу.
2. Поместите одну линзу с шайбой на один конец трубки, чтобы подкладка была снаружи, используя кольцо Blutack для крепления. Затем таким же образом прикрепите вторую линзу на другой стороне трубки.

1. Поместите картонный (или резиновый) диск поверх одной из прикрепленных шайб и прикрепите с помощью Blutack. Этот диск образует линзу микроскопа.

1. Сложите окуляр микроскопа: в нижней части коробки после пленки вырежьте отверстие, чтобы можно было вставить корпус микроскопа (если вы используете соединитель трубки, вам не нужно вырезать отверстие). Вставьте трубку корпуса (конец без черного диска) в контейнер и, при необходимости, закрепите ее с помощью клея.

1. Затем постройте леса для корпуса микроскопа. Используя клей пистолет и горячий силикон обеспечить две меньшие трубки к главной опорной трубе (самый длинный из другого) таким образом, чтобы находиться рядом друг с другом в контакте совмещена с одного конца.

1. Используйте клеевой пистолет, чтобы прикрепить свободный конец самой длинной трубки к основанию, поместив ее на край. Держите трубку в вертикальном положении, пока клей не остынет.

Изображение предоставлено
Нектариос Цаглиотис

1. Подсоедините основную часть микроскопа к лесам. Поместите две резиновые ленты на три опорные трубы, одну сверху, а другую снизу (вы можете использовать пластиковую ленту вместо нижней резины). Затем поместите микроскоп под ластики, держа окуляр сверху. Убедитесь, что ластики достаточно сильны, чтобы удерживать микроскоп в этом положении, но чтобы его можно было перемещать вверх и вниз.
2. Отрегулируйте настройку так, чтобы объектив находился на несколько сантиметров над основанием. Ваш микроскоп готов!
3. Чтобы увидеть объект под микроскопом, поместите его на основание под объективом. Резкость изображения, перемещая основную часть микроскопа вниз и вверх. (Если вы используете кабельную стяжку, аккуратно ее заточите, вращая подвижную часть микроскопа и одновременно перемещая ее вверх и вниз w3 .)
   Освещение предмета исследования светом настольной лампы или небольшого фонарика даст еще лучшую картину.

Если у вас компактная цифровая камера, вы можете сфотографировать увеличенные образцы. Держите камеру возле окуляра, постарайтесь не двигаться, и вы будете удивлены высоким качеством фотографий.

Трехлинзовый микроскоп:
A: Новый окуляр;B: объектив
фронт, который был
оригинальный окуляр
микроскоп;C: объектив

Исправление изображения

Чтобы получить более четкое и менее искаженное изображение, вы можете создать версию с дополнительной линзой (передняя линза) между окуляром и линзой. Для этого вам нужно будет использовать трубку, а не пленочную коробку в качестве окуляра, потому что диаметр коробки слишком велик для объектива. Затем вам нужно добавить еще один объектив с шайбой в верхней части разъема: это новый окуляр. Окуляр оригинальной модели (описанный выше) теперь является передней линзой модели с тремя линзами.

Занятия в классе

Во время урока ученики в возрасте от 10 до 14 лет могут построить микроскоп, как это сделал Роберт Гук, воссоздав свой путь к научному прорыву. С помощью своего микроскопа студенты могут просматривать изучаемый объект и создавать подробный эскиз и описание. Затем весь класс может обсудить свои результаты.

Семена тимьяна, прямо как
представлены в
Микрография Гука

Изображение предоставлено
Проект Гутенберг

1. Подготовьте несколько печатных изданий из оригинальной «Микрографии», в том числе эскизы объектов Гука, аналогичные тем, которые будут проверены студентами (см. Список ниже), и упрощенную версию его описаний для отдельных случаев. w4 ,
2. Выберите несколько объектов, которые можно просмотреть через микроскоп. Вы можете попробовать это:
   • Точки напечатаны и нарисованы ручкой
   • Иглы советы
   • Куски материалов
   • Песчинки, сахар и соль
   • Семена и другие части растений
   • Мелкие насекомые (например, муравьи) или другие членистоногие (например, про-лучи с грубой оболочкой) бездействуют, помещая их в спиртовой раствор (20-30%, например, антибактериальную жидкость) в течение примерно 15 минут.

Фото любезно предоставлено Ритой
Грир; Источник: Викимедиа
Commons

1. Затем установите микроскопы (мы использовали один для двух учеников), убедившись, что на них достаточно света для наблюдения (например, используйте лампу для чтения или сильный фонарик).

1. Начните урок с рассказа о жизни Роберта Гука (я заметил, что это вызывает больший интерес учеников к его работе). Также может быть полезна серия картин исторического художника Риты Грир, изображающая жизнь Роберта Гука с раннего детства. W5 ,
2. Разделите учащихся на пары, дайте всем карандаш и бумагу для зарисовок и написания заметок, а также пример и описание из Micrographia. В парах ученики смотрят друг на друга через микроскоп и рисуют предмет, а затем описывают его.
   В рамках нашего проекта я разработал набор из семи рабочих листов для каждого изучаемого объекта. Вы можете скачать их бесплатно на английском или греческом W6 ,
3. Студенты должны обсудить свои наблюдения, описания и рисунки в парах и / или группах из четырех человек, прежде чем представлять их всему классу.

Изображение предоставлено
Нектариос Цаглиотис

Мои ученики были в восторге от этой деятельности, прилагая большие усилия, чтобы работать «научным» образом, как, например, Гук. Даже те, кто не умеет рисовать, старались W7 и описал предметы, на которых говорят в устной форме. Весь проект побуждал моих учеников «заниматься наукой» самостоятельно, раскрывая ее принципы на практике: они использовали устройство, которое они сами построили из простых материалов.

спасибо

Проект является частью научной работы, предпринятой группой греков для проекта «История и философия науки в преподавании естественных наук» (HIPST) W8 , финансируемая 7-й Рамочной программой «Наука в обществе-2007-2.2.1.2» - методика обучения.

Автор особенно благодарит координатора проекта греческой научной группы HIPST Фанни Сероглу (доцент Университета Аристотеля в Салониках) за поддержку проекта.

Похожие

Комментарии