Люди издревле пытались понять, как устроен окружающий их мир. Проводили исследования, заглядывали внутрь живых существ и делали выводы. Так копился теоретический материал, который стал основой для многих наук.
Методы, которые они использовали, сводились в основном к наблюдению и эксперименту. Однако довольно быстро стало очевидно, что копилка знаний останется наполненной лишь наполовину, если не придумать какие-нибудь более сложные, технически совершенные устройства. Такие, которые позволят заглядывать внутрь, вскрывать глубинные механизмы и рассматривать особенности устройства разных предметов и живых существ.
Методы изучения в биологии
К основным можно отнести следующие:
- Исторический метод.
- Описание.
- Наблюдение.
- Сравнение.
- Эксперимент.
Большая часть из них требует вмешательства новых технических устройств, которые бы позволили получать картинку в увеличенном многократно размере. То есть, проще говоря, следует использовать разные увеличительные приборы. Именно поэтому необходимость их конструирования была очевидна.
Ведь только так люди смогли понять, как происходят процессы жизнедеятельности таких крошечных существ, как простейшие и бактерии, микроскопические грибы, лишайники и прочие живые организмы.
Современные разновидности приборов
Среди разнообразия технических конструкций увеличительные приборы занимают особое место. Ведь без них дойти до истины и доказать ту или иную теорию сложно, особенно когда речь идет о микромире.
Современные технологии предлагают следующие разновидности подобных устройств:
1. Лупы. Строение увеличительных приборов такого типа достаточно простое, поэтому среди аналоговых по действию они появились первыми.
2. Микроскопы. Сегодня можно выделить несколько разновидностей:
- оптический или световой;
- электронный;
- лазерный;
- рентгеновский;
- сканирующий зондовый;
- дифференциальный интерферонно-контрастный.
Каждый находит широкое применение не только в биологических науках, но и в химии, физике, космических исследованиях, генной инженерии, молекулярной генетике и так далее.
История развития увеличительных приборов
Конечно, такое шикарное разнообразие и совершенство подобных устройств пришло не сразу. Наиболее сложные конструкции, позволяющие вмешиваться даже в волновые и корпускулярные процессы, появились только в XX-XXI веках.
История же появления и развития приборов для увеличения уходит своими корнями в глубину веков. Так, если говорить о лупах, то раскопки показали, что первые подобные устройства имелись у египтян задолго до нашей эры. Они были выполнены из горного хрусталя и так искусно заточены, что давали увеличение до 1500 раз!
Позже стали изготавливать стеклянные линзы и через них рассматривать интересующие микроскопические предметы. Так продолжалось до XVI века. Затем великий исследователь Галилео Галилей сконструировал свою первую трубу, которая при раскладывании напоминала микроскоп и давала увеличение практически в 300 раз. Это и был прародитель современного микроскопа.
Еще позже, во второй половине XVII века, ученый Торе мастерил небольшие округлые лупы. Они позволяли рассматривать уже при 1500-кратном увеличении. Большим прорывом в развитии микроскопии стали приборы, сконструированные Антони ван Левенгуком. Он выпускал партии микроскопов, которые давали достаточное увеличение, чтобы можно было рассмотреть клеточное строение и мир микроорганизмов.
С тех самых пор увеличительные приборы (лупа, микроскоп) стали неотъемлемой частью практически во всех видах исследований, как в биологических, так и в других науках. Современное же разнообразие технических устройств обязано своим существованием людям с такими именами, как:
- Л. И. Мандельштам.
- Д. С. Рождественский.
- Эрнст Аббе.
- Р. Рихтер и другие.
Строение увеличительных приборов: лупа
Из чего же состоят эти устройства и как работают? Увеличительные приборы - лупа, микроскоп - в своей основе имеют, в принципе, одинаковое строение. Действие основано на применении специальных стекол - линз.
Увеличительный прибор лупа представляет собой выпуклую линзу, которая обрамлена в специальную наружную рамку - оправу. Сама линза - это специальное оптическое стекло, имеющее двустороннюю выпуклость. Оправа может быть любая:
- металлическая;
- пластиковая;
- резиновая.
Такие увеличительные приборы, как лупы, позволяют получать изображения в 25-кратном размере. Конечно, существуют разные по данному показателю устройства. Какие-то лупы дают увеличение в 2 раза, а более модернизированные и совершенные - даже в 30.
Какие бывают лупы?
Основное место использования лупы - урок биологии. Увеличительные приборы подобного плана позволяют рассматривать мелкие структуры строения растений и животных. Использоваться могут разные варианты изделий.
- Лупа штативная - такой прибор, в котором линза закрепляется в специальной оправе на штативе для удобства использования.
- Прибор с ручкой. При таком варианте в оправу встроена небольшая удобная ручка, при помощи которой можно отрегулировать качество изображения, приближая или удаляя устройство.
- Лупа с подсветкой и встроенным компасом. Такая пригодится для полевых исследований в лесной таежной местности. Наличие диодных лампочек позволит проводить наблюдения даже в ночное время суток.
- Лупа карманного варианта, складывающая и накрывающаяся крышкой. Очень удобный вариант для постоянного ношения с собой.
Также очень распространены комбинированные варианты между перечисленными: штативная с подсветкой, карманная на шнурке или с ручкой и так далее.
Микроскоп - увеличительный прибор
Какое устройство имеет этот предмет? Сегодня на школьных занятиях используются только такие увеличительные приборы: лупа, микроскоп. Со строением, работой и разновидностями первого устройства мы уже разобрались. Однако для изучения более глубинных процессов, протекающих в клетках, рассматривания бактериального состава воды и так далее, увеличительные способности лупы оказываются явно недостаточными.
В этом случае основным рабочим инструментом становится микроскоп, чаще всего обычный, световой или оптический. Рассмотрим, какие структурные части входят в его состав.
- Основа всей конструкции - штатив. Он представляет собой элемент изогнутой формы, к которому крепятся все остальные части прибора. Его широкая основа - это то, на чем держится весь микроскоп в целом и благодаря чему он устойчиво закрепляется в стоячем положении.
- Зеркальце, которое крепится к штативу с нижней части прибора. Оно необходимо для улавливания солнечного света и направления пучка на предметный столик. Закрепляется оно с двух сторон на подвижных шарнирах, что облегчает процесс настройки света.
- Предметный столик - неподвижно закрепленная на штативе конструкция, чаще всего округлой или прямоугольной формы, снабженная металлическими закрепителями. Именно на него устанавливается исследуемый микропрепарат, который с двух сторон четко фиксируется и сохраняет неподвижность.
- Зрительная трубка, которая с одной стороны заканчивается окуляром, а с другой - объективами разного увеличения. Также надежно прикреплена к штативу.
- Объективы располагаются сразу над предметным столиком и служат для фокусирования и увеличения изображения. Чаще всего их три, каждый можно переместить и закрепить в зависимости от надобности.
- Окуляр является вершиной зрительной трубки, и он предназначен непосредственно для наблюдения за объектом.
- Последняя важная часть, которую имеют все увеличительные приборы подобного рода - макро- и микровинты. Они служат для регулировки перемещения зрительной трубки с целью настраивания самого лучшего качества изображения.
Очевидно, что строение микроскопа не слишком сложно. Однако это характерно только для оптических моделей. Среднее увеличение, которое способен давать световой микроскоп, - не более 300 раз.
Если же говорить о современных конструкциях, дающих увеличение в тысячи раз, то их структура намного сложнее.
Какие бывают микроскопы и где используются?
Существуют разные типы микроскопов. Самый простой из них, световой или оптический, составляет основную массу конструкций для использования школьниками. Лупа и микроскоп - самые приемлемые увеличительные приборы. 6 класс (биология - это школьный предмет, на уроках по которому используются эти объекты) подразумевает знакомство с устройством, принципами работы данных приборов.
Однако школьникам следует дать понятие и о тех видах микроскопов, с которыми работают ученые, физики, химики, биологи, астрономы и так далее. Таких можно выделить 5 основных, они были перечислены выше. Лазерные и электронные устройства позволяют получать изображения, в сотни тысяч раз превосходящие истинные размеры. Это позволяет заглянуть внутрь даже самых мелких частиц и сделать массу открытий в разных областях науки и техники.
Приготовление препаратов для микроскопа
Урок "Устройство увеличительных приборов" - не единственный в школьном курсе изучения, который касается работы с подобными устройствами. Наряду со строением и правилами пользования, детям следует заложить основы знаний о приготовлении микропрепаратов для рассмотрения.
Для этого используют следующие элементы:
- предметное стекло;
- покровное стеклышко;
- препаровальную иглу;
- фильтровальную бумагу;
- пипетку;
- воду.
Если необходимо рассмотреть, например, кожицу лука, то следует аккуратно отпрепарировать ее иглой и в виде тонкой пленочки положить на предметное стекло. Помещать нужно в заранее сформированную при помощи пипетки каплю воды. Сверху препарат накрывается тонким покровным стеклышком и крепко прижимается. Излишки жидкости удаляются прикосновением фильтровальной бумаги. Нужно тщательно следить, чтобы под покровным стеклом не оказалось пузырьков воздуха, иначе в микроскоп будут видны только они.
Заводские препараты или фиксированные
Помимо изготовления "живых" препаратов, в школах часто используются готовые, фиксированные. Они окрашены и более информативно насыщенные, так как изготовлены по особым технологиям с высокой долей естественности. По ним можно освоить микростроение всех известных элементов строения как животных, так и растений. Кроме того, фиксированные препараты дают возможность изучить бактерии, микроскопические грибы, простейших прочих мелких существ.
Изучение увеличительных приборов в школе
Как мы уже отмечали выше, в школе обязательно изучаются увеличительные приборы. 6 класс - это начало в освоении принципа работы, основ строения приборов.
Также именно в этот период закладываются умения самостоятельно устанавливать препарат на предметный столик, улавливать свет и рассматривать изображение, добиваясь высокой четкости в настраивании. На последующих ступенях обучения дети уже уверенно используют микроскопы и лупы для самых разных исследований, так как полностью владеют техникой использования устройств.
Лабораторные работы в школе с использованием световых микроскопов
Таких на самом деле достаточно много. Каждый учитель сам решает, какие виды работ следует проводить. Ведь все зависит от количества оборудования и его работоспособности. Самыми распространенными лабораторными исследованиями, требующими использования увеличительных приборов, являются следующие:
- Изучение строения листа растения.
- Изучение процесса транспирации растений. Строение устьиц.
- Гифы плесневых грибов.
- Споры растений, их строение.
- Изучение внутреннего состава клетки и другие.
