Из чего состоит микроскоп 5 класс. Строение микроскопа: подробный обзор устройства и принципов работы оптического прибора

Из каких основных частей состоит микроскоп. Как устроен микроскоп и для чего нужна каждая его деталь. Какие бывают типы микроскопов и в чем их отличия. Как правильно пользоваться микроскопом при проведении исследований.

Основные компоненты оптического микроскопа

Микроскоп — сложный оптический прибор, позволяющий изучать объекты, невидимые невооруженным глазом. Его основными частями являются:

• Механическая часть (штатив)
• Оптическая система (объективы и окуляры)
• Осветительная система

Рассмотрим подробнее устройство и назначение каждого компонента.

Механическая часть микроскопа

Механическая часть, или штатив, служит для крепления всех остальных деталей прибора. Она включает:

• Основание (подставку)
• Тубусодержатель
• Предметный столик
• Макро- и микровинты

Основание обеспечивает устойчивость микроскопа. Тубусодержатель соединяет основание с оптической системой. На предметном столике размещают исследуемые препараты. Макро- и микровинты используются для фокусировки изображения.

Оптическая система микроскопа

Оптическая система отвечает за увеличение и построение изображения объекта. Ее основными элементами являются:

• Объективы
• Окуляры
• Тубус

Объективы обеспечивают основное увеличение. Окуляры дополнительно увеличивают изображение, созданное объективом. Тубус соединяет объектив и окуляр.

Осветительная система

Осветительная система необходима для создания оптимальных условий освещения препарата. Она включает:

• Источник света (лампу)
• Конденсор
• Диафрагму
• Светофильтры

Конденсор фокусирует свет на препарате. Диафрагма регулирует количество света. Светофильтры позволяют изменять спектральный состав освещения.

Принцип работы светового микроскопа

Как же происходит увеличение изображения в микроскопе? Принцип работы оптического микроскопа основан на явлении преломления света линзами.

Свет от источника проходит через конденсор и попадает на препарат. Объектив создает увеличенное перевернутое изображение объекта. Окуляр еще больше увеличивает это изображение, которое и видит наблюдатель.

Общее увеличение микроскопа равно произведению увеличения объектива на увеличение окуляра. Например, если объектив дает 40-кратное увеличение, а окуляр 10-кратное, то общее увеличение составит 400 раз.

Виды микроскопов и их особенности

Существует несколько основных типов микроскопов, различающихся по принципу действия и назначению:

• Световые микроскопы
• Электронные микроскопы
• Сканирующие зондовые микроскопы

Чем они отличаются друг от друга?

Световые микроскопы

Это классические оптические приборы, использующие видимый свет и систему линз. Их преимущества:

• Простота в использовании
• Возможность наблюдать живые объекты
• Относительно невысокая стоимость

Однако их разрешающая способность ограничена длиной волны видимого света.

Электронные микроскопы

Вместо световых лучей используют пучок электронов, что позволяет достичь гораздо большего увеличения. Их особенности:

• Очень высокое разрешение (до 0,1 нм)
• Возможность изучать ультраструктуру клеток
• Сложность в эксплуатации
• Высокая стоимость

Сканирующие зондовые микроскопы

Работают за счет взаимодействия зонда с поверхностью образца. Их преимущества:

• Сверхвысокое разрешение (до уровня отдельных атомов)
• Возможность получать трехмерное изображение поверхности
• Работа с проводящими и непроводящими образцами

Однако они имеют ограниченную область применения и высокую стоимость.

Правила работы с микроскопом

Для получения качественного изображения и сохранности прибора необходимо соблюдать определенные правила при работе с микроскопом:

1. Установите микроскоп на ровную поверхность.
2. Настройте освещение с помощью зеркала или осветителя.
3. Поместите препарат на предметный столик.
4. Начинайте наблюдение с объектива малого увеличения.
5. Медленно поднимайте тубус, пока изображение не станет четким.
6. При необходимости используйте объективы большего увеличения.
7. После работы протрите оптику специальной салфеткой.

Соблюдение этих правил обеспечит эффективную и безопасную работу с микроскопом.

История создания микроскопа

Изобретение микроскопа открыло новую эру в науке. Как же развивалась микроскопия?

• 1590 г. — Захарий Янсен создает первый составной микроскоп
• 1665 г. — Роберт Гук публикует «Микрографию», описывая строение клеток
• 1674 г. — Антони ван Левенгук наблюдает микроорганизмы
• 1830-е гг. — Появление ахроматических объективов
• 1931 г. — Создан первый электронный микроскоп
• 1980-е гг. — Разработка сканирующих зондовых микроскопов

Каждый этап развития микроскопии приводил к новым открытиям в биологии, медицине и материаловедении.

Применение микроскопов в современной науке

Сегодня микроскопы широко используются во многих областях науки и техники. Где применяются эти приборы?

• Биология и медицина — изучение клеток, тканей, микроорганизмов
• Материаловедение — исследование структуры материалов
• Нанотехнологии — работа с объектами нанометрового масштаба
• Криминалистика — анализ микроследов
• Геология — изучение минералов и горных пород

Развитие микроскопии продолжает открывать новые горизонты в понимании окружающего мира на микро- и наноуровне.

Как выбрать микроскоп для домашнего использования?

Если вы хотите приобрести микроскоп для домашних исследований или обучения, на что следует обратить внимание?

• Тип микроскопа (световой, цифровой, стереомикроскоп)
• Максимальное увеличение
• Качество оптики
• Наличие подсветки
• Комплектация (набор препаратов, инструменты)
• Возможность подключения к компьютеру

Выбор зависит от ваших целей и бюджета. Для начинающих подойдет простой световой микроскоп с увеличением до 1000x.

5 класс. Строение и жизнедеятельность живых организмов

Лабораторная работа № 1

Знакомство с микроскопом

Цель работы: изучить строение светового микроскопа.

Ход работы

1.Ознакомься с частями микроскопа по рисунку 17.

2.Найди на школьном микроскопе обозначенные на рисунке части.

3.Изучи таблицу 2, в которой указано, для чего необходима каждая часть микроскопа при работе с ним.

Рис. 17. Микроскоп: 1 — штатив; 2 — окуляр; 3 — винт; 4 — тубус; 5 — объектив; 6 — предметный столик; 7 — зеркало

Прежде чем приступить к работе с микроскопом, надо узнать, как правильно им пользоваться. Прибор, который откроет тебе столько интересного, требует бережного отношения к себе.

При работе с микроскопом необходимо соблюдать правила.

Предлагаем тебе организовать работу следующим образом: прочитай одно правило и сразу сделай так, как это правило требует. Так, этап за этапом ты самостоятельно подготовишь микроскоп к работе.

Правила работы с микроскопом

1. Поставь микроскоп штативом к себе.

2.Вращая зеркальце под предметным столиком и глядя в окуляр, добейся полного освещения поля зрения.

3.Положи готовый препарат, предложенный тебе учителем, на столик микроскопа (над отверстием столика).

4.Глядя на предмет сбоку, добейся с помощью большого винта такого положения объектива, чтобы он оказался на расстоянии 1–2 мм от объекта исследования.

5.Глядя в окуляр, медленно вращай большой винт до тех пор, пока не появится чёткое изображение изучаемого объекта. Делай это осторожно, чтобы не раздавить препарат.

Внимание! Проделай все операции в той же последовательности несколько раз до тех пор, пока не сможешь подготовить микроскоп к работе, не заглядывая в правила.

Таблица 2

Устройство микроскопа

Часть микроскопа	Её назначение
Объектив	Обеспечивает увеличение, которое можно определить по цифрам на его оправе (8, 15, 20, 40). Состоит из линз
Окуляр	Увеличивает изображение, полученное от объектива. На оправе имеет цифры, по которым можно определить увеличение. Состоит из двух линз
Зрительная трубка (тубус)	Соединяет окуляр и объектив
Большой винт	Поднимает и опускает зрительную трубку и помогает добиться чёткого изображения
Предметный столик	Служит для размещения на нём объекта исследования. Имеет отверстие для прохождения света через изучаемый объект
Зеркало	Помогает направить свет в отверстие на предметном столике
Штатив	Служит для крепления частей микроскопа

Любой грамотный исследователь должен знать то увеличение микроскопа, с которым он работает. Как представить себе размер невидимого простым глазом объекта, если не знать, в 50 или в 500 раз его увеличил микроскоп? Для этого учёные предложили таблицу, по которой можно определить, во сколько раз увеличивает микроскоп (табл.

3).

Таблица 3

Расчёт увеличения микроскопа

Увеличение окуляра	Увеличение объектива	Общее увеличение
7	8 40	56 280
10	8 40	80 400
15	8 40	120 600

Подсчитай и запиши увеличение микроскопа, с которым ты работал:

увеличение окуляра × увеличение объектива = … × … = …

Изменить увеличение микроскопа можно путём замены окуляра или объектива. В школьной лаборатории это делает учитель, заранее зная, какой объект ученики будут рассматривать.

На следующем уроке ты сделаешь ещё шаг вперёд: попробуешь своими руками приготовить препарат для рассматривания его под микроскопом. И здесь есть ещё одно правило: работа с микроскопом требует особой чистоты.

Относись к работе с микроскопом ответственно.

А для начала выполни очень простое, но очень важное для исследователя домашнее задание.

Приготовь к следующему уроку чистую тряпочку или полотенце.

Внимание! Перед уроком, на котором ты будешь работать с микроскопом, вымой руки с мылом!

5 класс. Биология. Устройство увеличительных приборов — Устройство увеличительных приборов

Комментарии преподавателя

Разломите розовый, недозревший томат или яблоко с рыхлой мякотью. Вы увидите мельчайшие крупинки, из которых состоит мякоть. Это клетки. У этих плодов они имеют довольно крупные размеры.

В среднем клетки растений имеют размер 10–50 мкм (от одной сотой до пяти сотых миллиметра), хотя иногда бывают и гораздо крупнее. Человек же способен видеть невооруженным глазом лишь объекты порядка 0,15 мм. Даже клетки мякоти томата будут видны гораздо лучше, если рассмотреть их с помощью увеличительных приборов – лупы или микроскопа.

Устройство лупы

Лупа – самый простой увеличительный прибор. Главная его часть – увеличительное стекло, или линза. Иногда линз может быть несколько. Лупы бывают ручные и штативные. Рис. 1.

 

   Рис. 1. Лупы

Ручная лупа увеличивает предметы в 2–20 раз. Её единственная, выпуклая с двух сторон линза вставлена в оправу. При работе её берут за рукоятку и приближают к предмету на такое расстояние, при котором изображение предмета наиболее четкое – фокусное расстояние.

Штативная лупа увеличивает предметы в 10–25 раз. В её оправу вставлены два увеличительных стекла, укреплённые на подставке – штативе. К штативу прикреплен предметный столик с отверстием и зеркалом. Для фокусировки (расположения линз на наилучшем расстоянии от объекта) используется винт.

Если с помощью лупы рассмотреть кусочки мякоти полуспелого плода томата, арбуза, яблока, вы увидите отдельные клетки, сможете даже рассмотреть их форму, но не увидите никаких деталей строения.

Для изучения строения клеток необходимо большее увеличение, в таких случаях пользуются микроскопом. Самый простой, классический микроскоп – световой, или оптический.

Устройство светового микроскопа

Слово «микроскоп» происходит от греческих слов «микрос» – «малый» и «скопео» – «смотрю». Изучение объектов с использованием микроскопа называется микроскопия. Световой микроскоп способен давать максимальное увеличение до 2000 раз. Учебный прибор, с которым вы работаете в школе, скорее всего, имеет рабочее увеличение до 800 раз. Рис. 2.

   Рис. 2. Световой микроскоп

Микроскоп состоит из основных элементов – объектива и окуляра, которые закреплены в подвижном тубусе. Он, в свою очередь, расположен на металлическом основании – штативе, на котором имеется и предметный столик. В современном микроскопе практически всегда есть специальная осветительная система, состоящая из нескольких линз. В учебном микроскопе её роль выполняет вогнутое зеркало.

В тубус вставлены линзы. В верхнем конце находится окуляр (от латинского слова «окулус» – «глаз») – ближайшая к глазу наблюдателя деталь. Он состоит из оправы и двух увеличительных стёкол. На нижнем конце тубуса помещается объектив (от латинского слова «объектум» – «предмет»), состоящий из оправы и нескольких увеличительных стекол.

Предметный столик выполняет роль поверхности, на которой размещают микроскопический препарат. В центре имеется отверстие, пропускающее свет, отражённый зеркалом.

Микроскоп, имеющий два окуляра, называется бинокулярным. Рис. 3. Он позволяет получать два изображения объекта – для левого и для правого глаза, что обеспечивает объёмное восприятие. Такие микроскопы широко используются в медицине, биологии и геологии.

  Рис. 3. Бинокулярный микроскоп

На оправах окуляров и объективов нанесена информация об их увеличении. Чтобы узнать, насколько увеличивается изображение при использовании учебного микроскопа, надо умножить увеличение окуляра на увеличение объектива. Например, если окуляр дает 10-кратное увеличение, а объектив – 20-кратное, то общее увеличение 10 х 20 = 200 раз.

Даже увеличения в 2000 раз недостаточно, чтобы рассмотреть тонкие детали строения клеток. Тем более невозможно увидеть в световой микроскоп отдельные молекулы или атомы. Для решения этой проблемы в XX в. был изобретен электронный микроскоп, увеличивающий изображение в десятки и сотни тысяч раз. Рис. 4.

   Рис. 4. Электронный микроскоп

История появления микроскопа

Составные световые микроскопы с двумя линзами были изобретены в XVI в. Первого их изобретателя трудно определить точно. Самые ранние сведения о микроскопе относят к 1590 году и связывают с именами Иоанна Липперсгея (который также разработал первый простой телескоп) и Захария Янсена. Рис. 5.

   Рис. 5.

Чуть позже, в 1624-м году Галилео Галилей представляет свой составной микроскоп, который он первоначально назвал «оккиолино», т. е. «маленький глаз». Годом спустя был предложен термин «микроскоп».

В XVII в. голландец Антони ван Левенгук сконструировал более совершенный микроскоп, дающий увеличение до 270 раз. Левенгук считается первым, кто сумел привлечь к микроскопу внимание биологов. Его изготовленные вручную микроскопы представляли собой очень небольшие изделия с одной очень сильной линзой. Они были неудобны в использовании, однако позволяли очень детально рассматривать изображения. Понадобилось около 150 лет развития оптики, чтобы составной микроскоп смог давать такое же качество изображения, как простые микроскопы Левенгука.

Правила пользования микроскопом

Поставьте микроскоп штативом к себе на расстоянии 5–10 см от края стола. В отверстие предметного столика направьте зеркалом свет.

Поместите приготовленный препарат на предметный столик и закрепите предметное стекло зажимами. Пользуясь винтом, очень плавно опускайте тубус так, чтобы нижний край объектива оказался на расстоянии 1–2 мм от препарата.

В окуляр смотрите одним глазом, не закрывая и не зажмуривая другой. Глядя в окуляр, при помощи винтов медленно поднимайте тубус, пока не появится четкое изображение предмета.

После работы микроскоп уберите в футляр. Микроскоп – хрупкий и дорогой прибор: работать с ним надо аккуратно, строго следуя правилам.

Электронный микроскоп

В электронной микроскопии для построения изображения вместо световых лучей используется пучок электронов. Это позволяет увеличить разрешающую способность электронного микроскопа по сравнению со световым в несколько тысяч раз.

Первый работоспособный прототип электронного микроскопа был построен в 1932 году. Рис. 6. Серийное производство электронных микроскопов было начато в конце 30-х годов.

   Рис. 6. Первый электронный микроскоп

 

источник конспекта — http://interneturok.ru/ru/school/biology/5-klass/kletochnoe-stroenie-organizmov/ustroystvo-uvelichitelnyh-priborov?seconds=0&chapter_id=2398

источник видео — http://www.youtube.com/watch?v=Aci8yAYrq0U

источник видео — http://www.youtube.com/watch?v=arkq7LVZrD8

источник видео — http://www.youtube.com/watch?v=HU_zfPPHWjY

источник видео — http://www.youtube.com/watch?v=OLwncNlyDLU

источник презентации — https://prezentacii.org/prezentacii/prezentacii-po-biologii/3615-ustroystvo-uvelichitel-nyh-priborov-i-pravila-raboty-s-nimi. html

Компоненты составного микроскопа

Высокомощный или составной микроскоп обеспечивает более высокий уровень увеличения, чем стереомикроскоп или микроскоп с малым увеличением. Он используется для просмотра небольших образцов, таких как клеточные структуры, которые невозможно увидеть при более низких уровнях увеличения. По сути, составной микроскоп состоит из структурных и оптических компонентов. Однако в рамках этих двух основных систем есть некоторые важные компоненты, которые должен знать и понимать каждый микроскопист. Эти ключевые части микроскопа проиллюстрированы и объяснены ниже.

КОНСТРУКТИВНЫЕ КОМПОНЕНТЫ

Три основных структурных компонента сложного микроскопа — это головка, основание и плечо.

• Головка/корпус содержит оптические части в верхней части микроскопа
• Основание микроскопа поддерживает микроскоп и содержит осветитель
• Кронштейн соединяется с основанием и поддерживает головку микроскопа. Он также используется для переноски микроскопа.

При переноске составного микроскопа всегда старайтесь поднимать его одновременно за руку и за основание.

ОПТИЧЕСКИЕ КОМПОНЕНТЫ

В сложном микроскопе есть две оптические системы: линзы окуляра и линзы объектива:

Окуляр или окуляр — это то, через что вы смотрите в верхнюю часть микроскопа. Обычно стандартные окуляры имеют 10-кратное увеличение. Доступны дополнительные окуляры с разным увеличением, обычно от 5x до 30x.

Тубус окуляра удерживает окуляры над объективом. Головки бинокулярных микроскопов обычно имеют кольцо регулировки диоптрий, которое позволяет учитывать возможные несоответствия нашего зрения в одном или обоих глазах. Монокулярный (одноглазый) микроскоп не нуждается в диоптрии. Бинокулярные микроскопы также поворачиваются (межзрачковая регулировка), чтобы обеспечить различное расстояние между глазами разных людей.

Линзы объектива — это основные оптические линзы микроскопа. Они варьируются от 4x до 100x и, как правило, включают в себя три, четыре или пять линз на большинстве микроскопов. Цели могут быть обращены вперед или назад.

Наконечник содержит объективы. Объективы открыты и установлены на вращающейся башне, что позволяет удобно выбирать различные объективы. Стандартные цели включают 4-кратное, 10-кратное, 40-кратное и 100-кратное увеличение, хотя доступны различные цели мощности.

Ручки грубой и точной фокусировки используются для фокусировки микроскопа. Все чаще это коаксиальные ручки, то есть они построены на одной оси с ручкой точной фокусировки снаружи. Коаксиальные ручки фокусировки более удобны, поскольку зрителю не нужно нащупывать другую ручку.

Стадия — это место, где помещается исследуемый образец. Механический предметный столик используется при работе с большими увеличениями, когда требуются тонкие движения предметного стекла.

Зажимы предметного столика используются при отсутствии механического предметного столика. Зрителю необходимо перемещать предметное стекло вручную для просмотра различных участков образца.

Диафрагма — это отверстие в предметном столике, через которое основной (проходящий) свет достигает предметного столика.

Осветитель — это источник света для микроскопа, обычно расположенный в основании микроскопа. В большинстве световых микроскопов используются низковольтные галогенные лампы с плавной регулировкой освещения, расположенной внутри основания.

Конденсор используется для сбора и фокусировки света от осветителя на образец. Он расположен под предметным столиком, часто в сочетании с ирисовой диафрагмой.

Ирисовая диафрагма контролирует количество света, попадающего на образец. Он расположен над конденсатором и под сценой. Большинство высококачественных микроскопов включают конденсор Аббе с ирисовой диафрагмой. Вместе они контролируют как фокус, так и количество света, попадающего на образец.

Ручка фокусировки конденсора перемещает конденсор вверх или вниз для управления фокусом освещения на образце.

Лаборатория: использование микроскопа

Наблюдение за митозом

Выберите корень лука длиной 2-3 см. Поместите его на чистое предметное стекло: отрежьте от 1 до 2 см кончика корня. Откажитесь от любой оставшейся верхней части.

Нанесите три капли 1 N соляной кислоты на кончик корня.

Подождите около 1 минуты. Пока вы ждете, нагрейте предметное стекло, водя им над пламенем (ВНИМАНИЕ: держите предметное стекло пинцетом, чтобы не обжечь пальцы. Не допускайте кипения жидкости на предметном стекле). Нагрейте предметное стекло в таким образом два или три раза. Аккуратно промокните кислоту полоской бумажного полотенца.

Нанесите на кончик корня две или три капли красителя толуидинового синего О. Нагрейте предметное стекло в течение примерно одной минуты, как вы это делали раньше. Тщательно промокните лишнее пятно.

Добавьте каплю свежей морилки. Нанесите покровное стекло. Поместите предметное стекло в сложенное бумажное полотенце на твердой поверхности. Нажмите на покровное стекло большим пальцем с устойчивым сильным давлением. Будьте осторожны, чтобы не разбить защитное стекло.

Удалите пятно с предметного и покровного стекла. Рассмотрите при слабом увеличении вашего микроскопа. Когда вы нашли клетки, переключитесь на большую мощность. Клетки могут быть окрашены настолько темно, что вы не сможете увидеть отдельные части. В этом случае разбавьте краситель, капнув 1–2 капли воды на один край покровного стекла. Поместите кусок бумажного полотенца на противоположный край, чтобы выпустить воду. Повторяйте это, пока не увидите окрашенные части клетки.

Найдите следующие стадии митоза:

1. Ядерный материал образует длинные тонкие нити, которые окрашиваются. На этой стадии отдельные хромосомы не могут быть идентифицированы. Они образуют рыхлый клубок запутанных и скрученных нитей.
2. Отдельные хромосомы намного короче и толще. На этом этапе каждая хромосома имеет две нити, или хроматиды. Нити удерживаются вместе на центромере.
3. Хроматиды разделились и теперь представляют собой две отдельные группы хромосом.
4. Два ядра присутствуют в клетке с видимыми цепями хромосом.

Делайте простые наброски того, что найдете. Опишите структуры, которые вы видите.

Какие проблемы возникли у вас при проведении этого исследования?

Изучите подготовленный препарат делящихся клеток кончика корня лука. (Краситель, использованный для предметного стекла, отличается от того, который вы использовали.)

Сканируйте всю длину участка кончика корня, используя малое увеличение. Где вы наблюдаете деление клеток? Где клетки не делятся?

Найдите несколько клеток в делении. Включите большую мощность и ищите следующие этапы:

1. Раннее появление хромосом в ядре. Найдите круглые структуры, которые окрашиваются на этой ранней стадии. Это ядрышки.
2. Хромосомы хорошо видны и сгруппированы в середине клетки.
3. Хромосомы разделились и двинулись к полюсам.
4. Между новыми клетками образуется новая клеточная стенка.

Что случилось с ядрышками?

Каково состояние ядерной оболочки?

Найдите шпиндель. Концы волокон веретена деления, находящиеся вблизи центра клетки, прикрепляются к центромерам хромосом. Сколько хромосом вы видите? Как вы думаете, какую роль в движении хромосом играют волокна веретена деления?

Найдите начало новой клеточной стенки. Где он появляется?

Клетки быстро делятся в эмбрионах (молодые организмы на очень ранних стадиях развития). Эти клетки являются хорошим материалом для изучения митоза. Внимательно осмотрите подготовленный предметный столик эмбрионов аскариды (червя) или сига. Ищите следующие этапы:

1. Хромосомы длинные и нитевидные.
2. Двойные хромосомы прикреплены к волокнам веретена деления в центре клетки.