Увидеть невидимое. Несколько способов сделать недорогой микроскоп своими руками

Микроскоп — надежный и нужный инструмент не только для ученых, медиков, но и представителей других специальностей. Это еще и отличный способ познакомить ребенка с невидимыми тайнами и секретами окружающего мира. Да и кто сказал, что рассматривать микроскопические объекты в свое удовольствие — это не для взрослых.

Проблема только в том, что микроскопы довольно дорогие. Если даже деньги есть, не всегда хочется их тратить на вещь, которая, возможно, будет использоваться лишь пару раз. В этом случае приходят на помощь проекты по созданию микроскопов своими руками.

Микроскоп из смартфона за $10-$20

Способ по превращению телефона в микроскоп предложили 10 лет назад ученые из Калифорнийского университета в Дейвисе. Способ актуален и сейчас (правда, он предназначен для смартфонов с одной камерой), и реализовать его несложно.

Все, что нужно — темный кусочек кожи, резины или любого другого материала, в центре которого проделывается небольшой отверстие диаметром менее 1 мм.

Затем нужно заказать лизну диаметром в 1 мм — такие стоят как раз около $15 (есть и более дорогие, есть более дешевые). Чем больше диаметр линзы, тем она обеспечивает меньшее увеличение. Линзу вставляем в отверстие, крепим все это скотчем к камере телефона с линзой в центре — и все, микроскоп готов. Фотографии на КДПВ — результат работы этого устройства. Приложив немного больше усилий, можно сделать еще и спектрометр, причем из того же микроскопа, который мы только что разобрали. Вот здесь

подробная инструкция

.

Микроскоп из вебкамеры

Еще один довольно древний способ, который был предложен в 2013 году — немногим позже, чем микроскоп из смартфона.

Здесь нам понадобится веб-камера (желательно с более-менее хорошим объективом, чтобы фотографии получались качественными). Набор отверток, клей, коробка.

Главная задача — перевернуть объектив камеры, чтобы внутренней стороной он смотрел наружу, а наружной — внутрь. Тогда камера будет увеличивать изображение. Объектив нужно разместить в нескольких миллиметрах от сенсора CMOS, причем нужно быть весьма аккуратным, чтобы ничего не повредить.

Затем собираем веб-камеру в обратном порядке, и делаем предметный столик из коробки и зеркала. Подробная инструкция —

вот здесь

или

здесь

(на русском).

Foldscope

Этот микроскоп вполне можно назвать самодельным, хотя он и высылается разработчиками — группой ученых из Стэнфорда. Получателю нужно просто собрать его, а сделан микроскоп из бумаги (и, конечно, крошечной линзы).

Он позволяет увеличивать объекты вплоть до 2000х. Стоимость всех элементов конструкции на момент создания составляла даже не доллар, а $0,97.

Корпус складывается из бумаги (схему сборки можно загрузить из интернета). Кроме бумаги и стеклянной или сапфировой шариковой линзы нужны таблетка, светодиод, небольшой фрагмент медной ленты и выключатель.

Весит такое устройство около 10 граммов. Он может падать, его можно даже пинать — и микроскоп выживет. Его надежность равна надежности конструкции из бумаги. Работать с ним могут как школьники, так и специалисты различных отраслей, у которых просто не оказалось нужного инструмента под рукой в нужный момент. Собирается он максимум за 20 минут, если параллельно пить кофе.

Подробная инструкция есть здесь, а сайт доступен вот по этой ссылке.

Микроскоп из DVD-приводов

Не самый простой для сборки микроскоп, для создания которого требуется два привода, Arduino и базовое понимание работы с чипами, платами и т.п. В общем, здесь требуется куда больше опыта и знаний, чем в случае создания бумажного микроскопа или микроскопа из вебкамеры.

Arduino требуется для управления лазерными головками — они сканируют рассматриваемый объект, перемещаясь по осям x и y. Авторы говорят, что разрешение получаемого изображения зависит от количества измерений, сделанных по оси x и количеством линий по оси y.

В конструкции используется еще и фотодетектор — но это обыкновенный фотодиод. Разработчики даже разработали специализированную плату для подключения лазерных головок и прочих компонентов.

Вот ссылка

, где можно найти все необходимое.

Микроскоп из Lego

Нет, это не Mindstorms, а просто кубики конструктора с внедренными в них элементами микроскопа. Проект, что логично, называется

Lego Microscope

.

Это DIY-проект, хотя и довольно сложный. Как и в предыдущем случае, разработчики уже все сделали за нас — создали список необходимых для сборки кубиков, дали ссылки на магазины, где можно купить линзы микроскопа, рассказали о других компонентах, использующихся в конструкции. Например, фотокамере от iPhone 5, которая стоит сейчас очень недорого — пару долларов на AliExpress.

Инструкция по сборке находится вот здесь.

В целом, все эти проекты дешевле (иногда на пару порядков, как в случае с однодолларовым микроскопом), чем стандартные микроскопы. Но на их сборку требуется время, причем не всегда это 10-20 минут. Для того же микроскопа из Lego понадобится несколько часов, а с учетом ожидания деталей — и дней или даже недель. Но в итоге мы получаем надежные инструменты, которые могут и поработать, и отдохнуть — например, провести время с семьей или друзьями, разглядывая детали микромира.

Как сделать микроскоп в домашних условиях. Конструкция микроскопа

Микроскоп является довольно сложным оптическим прибором, с помощью которого можно производить наблюдения за невидимыми или плохо видимыми невооружённым глазом объектами. Любознательным людям он позволяет проникнуть в тайны «микрокосмоса». Микроскоп можно попробовать сделать самим. Конструкций самодельных микроскопов довольно много и в этой статье мы рассмотрим одну из них.

Одна из наиболее удачных конструкций была предложена Л. Померанцевым. Для изготовления микроскопа вам нужно приобрести в аптеке или оптическом магазине две одинаковые линзы по +10 диоптрий, желательно диаметром около 20 миллиметров. Одна линза нужна для окуляра микроскопа, другая – для объектива. Но прежде давайте разберёмся в единицах измерения линз.

Что такое диоптрия линзы

Диоптрия – единица оптической силы (рефракции) линзы, обратная фокусному расстоянию. Одна диоптрия соответствует фокусному расстоянию в 1 метр, две диоптрии – 0,5 метра и т.д. Для определения числа диоптрий надо 1 метр разделить на фокусное расстояние данной линзы в метрах. И наоборот, фокусное расстояние можно определить, разделив 1 метр на число диоптрий. Фокусное расстояние линзы +10 диоптрий равно 0.1 метра или 10 сантиметрам. Знак плюс обозначает собирательную линзу, знак минус – рассеивающую.

Как смастерить самодельный микроскоп

Из бумаги склейте трубку длиной десять сантиметров по диаметру линз. Затем разрежьте её пополам, чтобы получились две трубки длиной по пять сантиметров. В них вставьте линзы.

В один конец каждой трубки вклейте картонное или склеенное из узкой полоски бумаги колечко с отверстием диаметром десять миллиметров. На это колечко изнутри положите линзу и прижмите её картонным цилиндриком, смазанным клеем. Внутри трубка и цилиндрик должны быть окрашены чёрной тушью. (Это надо сделать заранее)

Обе трубки вставьте в тубус – третью трубку длиной 20 сантиметров и таким диаметром, чтобы трубки окуляра и объектива входили в него туго, но могли передвигаться. Внутри тубус также должен быть окрашен в чёрный цвет.

На листе фанеры начертите две концентрические окружности: одну радиусом 10 сантиметров, другую радиусом 6 сантиметров. Получившийся круг выпилите, и разрежьте по диаметру на две части. Из этих полукругов сделайте корпус микроскопа С-образной формы. Полукруги соединяют тремя деревянными колодочками, толщиной 3 сантиметра каждая.

Верхняя и нижняя колодочки должны быть длиной по 6 и шириной по 4 сантиметра. Они выступают на 2 сантиметра за внутренний край фанерных полукругов. На верхней колодочке закрепите тубус с трубками и регулировочный винт. Для тубуса в колодочке вырежьте желобок, а для регулировочного винта просверлите сквозное отверстие и выдолбите квадратное углубление.

А — трубка с линзами; Б — тубус; В — корпус микроскопа; Г — соединительные колодочки; Д — регулировочный винт; Е — предметный столик; Ж — диафрагма; З — зеркальце; И — подставка.

Регулировочный винт – это деревянный стерженёк, на который туго насажен цилиндрик, вырезанный из резинки для карандаша или из намотанной изоляционной ленты. Лучше всего для этой цели использовать небольшой отрезок подходящей резиновой трубки.

Сборка винта производится так. Колодочку разрезаем по длине пополам. В отверстие одной половины продеваем стрежень винта, насаживаем на него, резиновый цилиндрик, затем другой конец продеваем в отверстие второй половины колодочки и склеиваем обе половины. Резиновый цилиндрик должен поместиться в квадратном углублении и свободно в нем вращаться. Колодочку с винтом приклеиваем к фанерным полукругам, сделав на концах их вырезы для стрежня винта. На концы стержня насаживаем ручки – половинки катушки от ниток.

Теперь тубус с трубками прикрепите к колодочке с помощью скобы, выгнутой из жести. Предварительно в скобе сделайте вырезы для винта и прибейте её или привинтите шурупами к колодочке.

Резиновый цилиндрик регулировочного винта должен плотно прижиматься к тубусу при вращении винта тубус будет медленно и плавно передвигаться вверх и вниз.

Микроскоп можно сделать и без регулировочного винта. В этом случае тубус достаточно приклеить к верхней колодочке, а наводить прибор на предмет только передвижением трубок с линзами в тубусе.

К нижней колодочке сверху прибейте или приклейте предметный столик – фанерную пластинку с отверстием диаметром около 10 миллиметров посредине. По бокам отверстия прибейте две выгнутые полоски жести – зажимы, которые будут придерживать стёклышко с рассматриваемым препаратом.

Снизу к предметному столику прикрепите диафрагму – деревянный или фанерный кружочек, в котором по окружности просверлите четыре отверстия разных диаметров: например, 10, 7, 5 и 2 миллиметра. Диафрагму закрепите гвоздём так, чтобы её можно было вращать и чтобы её отверстия при этом совпадали с отверстием предметного столика. С помощью диафрагмы изменяют освещение препарата, регулируют толщину пучка света.

Размеры предметного столика могут быть, например, 50х40 миллиметров, размер диафрагмы – 30 миллиметров. Но эти размеры можно или увеличить или уменьшить.

Ниже предметного столика к той же колодочке прикрепите зеркальце размером 50х40 или 40х40 миллиметров. Зеркальце приклеивают к дощечке, по бокам в неё забивают два гвоздика без шляпок (патефонные иголки). Этими гвоздиками дощечка вставляется в отверстие жестяной скобочки, привинченной шурупом к колодочке. Благодаря такому креплению зеркальце можно поворачивать – устанавливать с разным наклоном, направляя пучок света на отверстие предметного столика.

Третьей соединительной колодочкой корпус микроскопа прикрепите к подставке. Её можно вырезать из толстой доски любых размеров. Важно, чтобы микроскоп держался на ней устойчиво, не шатался. Снизу на колодочке вырежьте прямой шип, а в подставке выдолбите гнездо для него. Шип смажьте клеем и вставьте в гнездо.

Регулируют микроскоп, поворачивая зеркальце, передвигая винтом тубус и трубки с линзами в тубусе, увеличивая изображение в 100 раз и более.

Детский микроскоп — мир в кармане: как сделать своими руками

Микроскопы позволяют вам рассматривать очень маленькие объекты. С помощью этого портативного микроскопа вы сможете разглядывать крошечные вещи в мельчайших подробностях. Вы можете исследовать растения, насекомых, даже земля при ближайшем рассмотрении может быть впечатляющей!

До этого я уже занимался проектами недорогих приспособлений и пару месяцев назад, в рамках научной программы, начал работу над самодельным микроскопом в домашних условиях.

Уникальными особенностями этого микроскопа являются:

• Свободный дизайн, который вы сможете повторить
• Встроенный отсек для подсветки — когда вы подсвечиваете микроскоп, многие вещи становятся более различимыми
• Он открывает широкий угол обзора, и вы легко сможете рассмотреть исследуемый образец

Заметка об увеличении: у мини микроскопа есть две линзы: одна примерно 0,6 см диаметром (увеличение 80x), и вторая примерно 0,24 см диаметром (увеличение 140x). Несмотря на большее увеличение у второй линзы, я обычно предпочитаю пользоваться первой, ведь чем меньше линза, тем больше ей нужно света, а фокусировка становится сложнее и это приводит к большим трудностям при изучении образцов. Большое поле обзора у большей линзы делает её простой в использовании, а увеличения в 80 раз вполне хватает, чтобы рассмотреть все детали, невидимые невооруженному глазу.

Дочитайте статью до конца, и вы научитесь тому, как сделать детский микроскоп своими руками!

Шаг 1: Собираем материалы

Вот список материалов, нужных для сборки карманного микроскопа. В дополнение к этому списку, для изготовления корпуса вам будет необходим 3D принтер (или креативность для создания корпуса своими руками). Если не считать стеклянных шариков (линз), то, возможно, всё что нужно для сборки, вы сможете найти дома под рукой.

Я приобрёл шарики в McMaster:

• Боросиликатный стеклянный шар на 1/4 дюйма (8996K25)
• Боросиликатный стеклянный шар на 3/23 дюйма (8996K21)
• дюймовый винт 4-40 (винт M3 длиной 25mm тоже подойдёт) (90283A115)
• 5mm белый светодиод (например такой)
• Батарейка CR2032
• Скрепки (например такие)

Если ваш бюджет ограничен, то вы можете купить лишь стеклянный шарик — в то время как остальные части лишь добавляют функциональности, для работы микроскопа на самом деле необходим лишь этот шарик.

Шаг 2: Напечатайте корпус

Печать 3D — это наиболее доступный способ изготовления деталей для любителей сделать что-то своими руками. Я спроектировал корпус микроскопа для печати на принтере, но он может быть изготовлен из дерева или из обычного пластика.

Файлы для 3D принтера:
Файл STL для нижней части
Файл STL для верхней части

Батарейка выступает и вы можете волноваться из-за некоторого натяжения в отсеке для неё. Не волнуйтесь — вы уберёте лишний пластик, когда будете вставлять батарейку. Я не рекомендую добавлять опоры, потому что их будет сложно убрать.

Что, если у меня нет 3D принтера?

Если вы сбираетесь сделать корпус другим способом, то я добавил для вас чертёж с основными измерениями. Ваши габариты не должны очень точно совпадать с моими. Любая часть механизма, держащего линзу, находится на расстоянии менее 1 мм от изучаемого образца, и вы можете слегка двигать его вверх и вниз для фокусировки — это сработает.

Файлы

Шаг 3: Сборка микроскопа

Когда все части микроскопа находятся под рукой, можно приступить к сборке.

Вдавите линзы
Первым делом вдавите линзы в верхнюю часть корпуса. Большая линза помещается в большое отверстие, а маленькая в выступающую часть маленького отверстия.
Если какая-то из линз сидит неплотно, смажьте край корпуса суперклеем для её закрепления. Если же наоборот, линза не входит в отверстие при давлении пальцами, используйте кусочек пластика, чтобы вдавить её на место.

Скрутите две части корпуса вместе
Соедините верхнюю и нижнюю части микроскопа при помощи болта длиной примерно 25 мм. Если части корпуса сидят очень туго — срежьте немного пластика. Соединение должно быть надёжным, но не слишком тугим.

Вставьте скрепки
Скрепки будут держать ваши образцы на нужном месте. Вставьте их на свои места, как показано на фотографиях.

Вставьте батарейку
Возьмите батарейку 2032 и вставьте в отсек для батареек. Для этого нужно будет приложить небольшое усилие и вы можете отломить несколько кусочков пластика, которые заполняли зазор. Вставьте батарейку так глубоко, как это возможно.

Вставьте диод
Аккуратно вставьте ножки диода по обеим сторонам батарейки. Диод будет гореть только тогда, когда подключён правильным образом. Если ножки диода слишком длинные — немного обрежьте их. Если подсветка не требуется, можете вставить ножки светодиода по одну сторону батарейки — схема не будет замкнута, и заряд не будет тратиться.

Шаг 4: Подготовьте образец для изучения

Далее вам следует найти вещи, которые вы хотели бы изучить под микроскопом. Вам не нужно искать слишком усердно — даже простые вещи могут смотреться впечатляюще! Если вы ничего не находите — попробуйте начать с оторванного края обычной бумаги. Поместите образец под линзу и закрепите его скрепками.

Вот несколько советов по поиску хороших образцов для изучения:

• Чем тоньше — тем лучше. Если свет не может проникнуть сквозь образец, то его будет сложнее изучить
• Если ваш образец всё-таки толстый — рассмотрите его край
• При фокусировке ищите легко различимую часть вашего образца, например, если вы изучаете лист растения — фокусируйтесь на жилке или каком-либо изъяне.
• Закрепляйте маленькие предметы между двумя слоями прозрачной плёнки

Карманный детский микроскоп предназначен для закрепления слайдов микроскопа на фиксированном месте, поэтому вам не нужно делать стеклянные слайды (как это делается в лабораториях). «Сэндвич» из прозрачного скотча вполне подойдёт — просто остерегайтесь пузырьков воздуха, похожих на что-то интересное.

Еще один совет: листья растений высыхают и деформируются, поэтому приклеивание их на слайд микроскопа дольше сохраняет их форму.

Шаг 5: Используйте микроскоп

Теперь у вас есть рабочий микроскоп, и вы можете исследовать мир!

Как использовать микроскоп

Наиболее простым способом начать использовать микроскоп будет просто посмотреть через большую линзу с расстояния на что-то с хорошим узором. Я начал с разглядывания листьев бамбука, так как на них было много разных неровностей.

Чтобы сфокусироваться, двигайте руку вверх и вниз. Если у вас не получается, начните вплотную к образцу и постепенно удаляйте микроскоп, пока не попадёте в фокус.

Когда вы разберётесь, как фокусироваться и как выглядят вещи в фокусе, поднесите его к своему глазу. Микроскоп должен покрыть бОльшую часть вашего поля зрения и вы попадёте в микроскопический мир!

Что вы можете сделать при помощи карманного микроскопа

Всё выглядит совсем иначе в другом масштабе. На что похожа земля? Или песок? А пыль? Чем отличается свежий листок от сухого?

Микроскопия позволяет вам отвечать на вопросы об окружающем мире путём наблюдений. Вы можете даже перевернуть микроскоп и использовать просто линзу. Держите её напротив монитора компьютера или смартфона, и вы увидите отдельные пиксели и то, как различные комбинации цветов на экране складываются из отдельных красных, зеленых и синих пикселей. Попробуйте держать камеру поверх микроскопа и заснять то, что вы изучаете.

Как сделать микроскоп из веб-камеры своими руками?

Можно ли сделать микроскоп своими руками? Конечно, речь не идёт о сложной оптической или электронной модели. Однако изготовить самостоятельно простой цифровой прибор вполне реально. Для этого понадобятся смекалка, а также несколько простых инструментов и материалов.

Инструменты и материалы

Прежде всего, нужно подготовить перфорированные элементы для фиксации деталей из дерева. Это пластинка, уголки и несколько кронштейнов. Также понадобится часть трубки из металлопрофиля размерами 15х15 и 20х20. Осталось найти небольшое стёклышко, фонарик со светодиодом, ненужную, но рабочую вебкамеру и болт М8 с гайками.

Из инструментов понадобятся шуруповёрт, пассатижи, крестовидная отвёртка и термоклей.

Этапы сборки микроскопа

Из перфорированных пластинок и металлических уголков получится хороший штатив для микроскопа. Одну из больших плоских пластинок обложите подпятниками для мебели (чтобы она была устойчивой), а другие элементы можно легко скрепить с помощью болтов.

Теперь надо взять кронштейн-уголок с разносторонними полочками. Короткую полочку скрепляем с основанием, используя гайку и болт. Подтягиваем конструкцию пассатижами. У нас остались два маленьких кронштейна, которые нужно поместить по обеим краям пластины, а затем прикрепить к ним ещё два длинных уголочка. Получится конструкция в форме рамки. Так будет выглядеть основание для стекла.

Сам штатив изготавливают из профильной трубки 15х15 мм. Максимальная высота штатива — 250 мм. Крепить его следует к кронштейну, а сверху насадить ещё одну небольшую трубку 20х20 так, чтобы она свободно передвигалась по стойке.

В качестве объектива для микроскопа мы будем использовать обычную веб-камеру. Её надо высвободить из корпуса и снять защитный колпачок. Стык объектива с корпусом надо обмотать изолирующей лентой. Для надёжности аккуратно зафиксируйте объектив термоклеем.

Теперь осталось собрать веб-камеру обратно, «посадив» её на клей, а объектив направляя вниз, к смотровому стеклу. В качестве осветителя для смотрового стекла используем фонарик со светодиодной лампочкой. Главное — чтобы он поместился под панель. Микроскоп из веб-камеры своими руками готов. Подключите камеру к компьютеру и проверьте её работу.

С помощью самодельного цифрового микроскопа вы сможете выполнять технические работы по пайке и сборке мелких деталей, а также рассматривать структуру разных объектов (например, кристаллическую решётку карандашей или «пиксели» на экране мобильного телефона.

Самодельный микроскоп | Центр физики частиц и высоких энергий НИИ ЯП БГУ

Используя явление преломления лучей света, человек создал много полезных приборов:

микроскоп, линзовый телескоп, зрительную трубу, бинокль, аппараты, дающие изображение на экране, такие, как фото- и киноаппарат, эпидиаскоп и многое другое.

Рассмотрим принцип устройства микроскопа.

Если поставить предмет перед линзой так, чтобы получить увеличенное изображение, а затем рассмотреть это изображение через другую линзу, — предмет будет казаться еще больше увеличенным.

Первая линза, дающая изображение, называется объективом. Вторая — играющая роль лупы для рассматривания увеличенного изображения — называется окуляром. Не вдаваясь в подробности, укажем, что общее увеличение, даваемое микроскопом, равно произведению увеличений объектива и окуляра. Оно зависит от расстояния предмета до объектива. Величина фокусных расстояний объектива и окуляра тоже влияет на общее увеличение.

Рисунок 120 изображает схему хода лучей в микроскопе. На схеме видно, что увеличение микроскопа получается вследствие увеличения угла зрения.

Изготовление микроскопа несколько сложно, однако при старании каждый сможет его изготовить сам(Предлагаемая простая конструкция Л. Померанцева.)

Единственные части, которые самому не изготовить, — это две собирающие линзы +10 диоптрий(1 Фокусное расстояние линзы +10 диоптрий равно 0,1 м. Знак плюс обозначает собирающую линзу. Знаком минус обозначают рассеивающую линзу.) диаметром около 20 мм каждая. Линзы можно купить в аптеке или оптическом магазине. Если нет такого

диаметра (обычно он больше), попросите обточить линзы до диаметра в 20 мм. Можно взять линзы другого диаметра, но тогда соответственно меняйте диаметры трубок. Всё остальное найдется под руками — жесть, тонкий картон, куски фанеры, гвоздики, зеркальце. Ваш микроскоп (рис. 121), как и настоящий, будет состоять из следующих основных частей: основания, ножки, тубусодержателя, тубуса, окуляра, объектива, предметного столика, поворотного осветительного зеркала и регулировочного винта.

 

Начните с изготовления и сборки оптической части. Склейте из картона, в несколько слоев, две трубки длиною по 50 мм с внутренним диаметром, соответствующим имеющимся линзам. Внутренняя часть должна быть черной.

У каждой трубки один

Микроскоп дома: как правильно выбирать и что с ним можно делать

Даже самый простой микроскоп, который можно купить домой, может оказаться новой любимой игрушкой — не только для детей, но и для родителей. Главное, понять, какой всё-таки нужен именно вам. На что обращать внимание при выборе микроскопа и что потом смотреть — рассказывает биолог и популяризатор науки Антон Захаров.

Полезная рассылка «Мела» два раза в неделю: во вторник и пятницу

Хороший микроскоп должен быть металлическим и тяжёлым. Пластиковые микроскопы почти наверняка не прослужат долго, и вряд ли у них будет нормальное качество изображения. Это очень важный критерий, так как в руках активного начинающего исследователя микроскоп будет испытывать нешуточную нагрузку, и это нормально. Особенно страдать будут регулирующие винты. А у пластиковых микроскопов они не очень надёжные, из-за этого картинка будет плохо фокусироваться. У профессионального микроскопа, кстати, таких винтов должно быть два: макро и микро. Но бывают хорошие микроскопы и с одним винтом.

Помните, что вам не нужен микроскоп с увеличением больше 400 раз. Даже выпускники биологических вузов не всегда умеют нормально работать с такими увеличениями. На нашей кафедре, например, мы такого никогда не делали. Так что увеличение в 400 раз — то что нужно. Эти 400 раз будут складываться из обычного окуляра и сменных насадок с объективами, достаточно будет двух — увеличивающих в 10 и 40 раз. Ещё одна важная вещь — хорошая подсветка. В старых микроскопах для этого использовались зеркала и настольные лампы, а сейчас у большинства есть встроенная подсветка. Лучше пусть она будет диодной.

Перед покупкой серьёзного микроскопа стоит задуматься, нужен ли вам такой или есть альтернативы. Один из вариантов — бинокуляр с увеличением от 20 до 40 раз. Более того, многие объекты даже удобнее смотреть именно при таком увеличении. Для нормального микроскопа препарат должен быть либо с самого начала очень маленьким (например, одноклеточные амёбы или другие микроскопические организмы), либо нужно делать тоненькие срезы, что тоже требует определённого умения. Ребёнку с этим справиться будет непросто. А в бинокуляр можно смотреть и на объёмные препараты. Ещё один вполне достойный вариант: специальная увеличивающая насадка на смартфон. Они бывают разные, и качество некоторых очень даже приемлемое для непрофессионалов. Хотя для многих детей настоящий микроскоп может быть намного привлекательнее просто из-за своей необычности.

Что смотреть под микроскопом

Итак, вы наконец-то решили, какой микроскоп лучше всего вам подходит. И сразу возникает вопрос, а что же теперь с этим микроскопом делать.

1. Готовые препараты. В комплекте со многими микроскопами идут наборы готовых препаратов, а иногда и описаний этих препаратов, но это не принципиально, их при желании можно найти и в интернете. Такие наборы продаются и отдельно. Главное — это не отправлять ребёнка в самостоятельно плавание без инструкции. Обязательно нужно объяснить ему, что он видит перед собой. Это можно сделать самому, если остались школьные знания, а можно воспользоваться помощью бумажных или электронных методичек.

2. Самодельные препараты. Когда Антони ван Левенгук в XVII веке изобрёл первый микроскоп, он старался изучить с его помощью всё что только можно. Каплю воды из реки или лужи около дома, строение ткани, зубной налёт, кончики своих ногтей. Что мешает вам поступить так же?

Единственное, в современный микроскоп хорошо видно только очень маленькие объекты или тонкие срезы объектов покрупнее. Но готовить такие срезы можно и самому — остро заточенным ножом или острой бритвой, например, закреплённой в спичечном коробке. Попробуйте отрезать максимально тонкие кусочки разных овощей или фруктов. Растительные клетки довольно крупные, поэтому в таких препаратах часто можно рассмотреть некоторые клеточные органеллы: клеточную стенку, хлоропласты и ядро. Ещё можно делать срезы и кусочков мяса или других продуктов из вашей кухни. Главное, помните, что для рассмотрения самодельных препаратов их нужно помещать в каплю воды.

3. Неживые объекты. Возьмите ниточку с одежды, волосок, соберите немного пыли, и с помощью микроскопа вы узнаете много интересного про их структуру. Но ещё раз напомню, что если объект слишком большой, то надо или сделать его срез, или воспользоваться бинокуляром.

4. Кора пробкового дерева. Повторите исследование, в результате которого появился термин «клетка», рассмотрите срез коры пробкового дерева — для этого подойдёт обычная винная пробка.

5. Кровь. Если ребёнок или кто-то в семье порежет палец, можно эту неприятную ситуацию развернуть в полезное для науки русло. Соберите капельку крови и рассмотрите её под микроскопом.

6. Растения. Сделайте срезы не только съедобных овощей, посмотрите на срезы разных частей цветков.

7. Плесень. Оставьте кусок хлеба, чтобы он покрылся плесенью, и рассмотрите эту плесень.

8. Слюна. Аккуратно соскребите зубочисткой или чистой ватной палочкой (продезинфицируйте её вначале!) клетки с внутренней стороны щёки.

9. Паутина. Зафиксируйте её при помощи лака для волос или для ногтей, а потом аккуратно положите под микроскоп.

10. Сахар, соль, мука, крахмал, водяные знаки на купюрах – в общем всё, что попадётся на глаза. Ведь единственная граница научного исследования — это воображение исследователя.

Фото: Flickr (Chris B)

Изображение на обложке: iStockphoto (Peacefulwarrior93)

Самоделки: Микроскоп

Обыкновенный микроскоп имеет увеличение до 2—3 тысяч раз, но лучше начать с самого простого, «бумажного» микроскопа, увеличивающего всего в 10—15 раз. Его еще иногда называют безлинзовой лупой. Чтобы сделать такой оптический прибор, надо взять черный бумажный пакет от фотобумаги. Такой конверт, конечно, можно сделать и самому, если тщательно выкрасить обычную плотную бумагу с двух сторон черной тушью или акварельной краской. Затем из этой бумаги нужно вырезать квадратик размером 4—5 см и в центре его острием тонкой иголки слегка проколоть крохотное отверстие. Чем меньше такой «объектив», тем сильнее он будет увеличивать. Как же пользоваться этим простейшим микроскопом? Все знают, что при нормальном зрении книгу ближе чем на 25 см подносить не рекомендуется, иначе буквы становятся нерезкими и расплывчатыми. А попробуйте поглядеть при ярком освещении на эти буквы через маленькое отверстие. Тут же выяснится, что книгу можно держать всего на расстоянии одного сантиметра от глаз. Правда, при этом будет видна не вся строчка, а только две-три буквы, но зато в сильно увеличенных размерах. Такой плоский бумажный микроскоп удобно хранить между страницами записной книжки. Особенно он может пригодиться в турпоходах, когда вам, например, захочется поближе познакомиться с маленьким муравьишкой или «встретиться с глазу на глаз» со стрекозой. А нельзя ли этот простейший микроскоп усовершенствовать? Ведь немного трудновато и неудобно все время держать его близко от глаза. Конечно, можно, если сделать к нему подобие часовой оправы, как у часовых дел мастеров. Для этого склейте из полоски плотной бумаги шириной 0,5—1 см кольцо диаметром 3,5—4 см и вычерните его с двух сторон акварельной краской или тушью. Затем приклейте к нему бумажный микроскоп так, чтобы отверстие оказалось в центре кольца. Таким образом микроскоп и будет держаться. Второй микроскоп почти ничем не отличается от настоящего. Прежде всего надо найти линзы для объектива и окуляра. Где их взять? Можно купить в фотомагазинах две часовые лупы с увеличением в 5, 10 или 10—20 раз. Одна более сильная линза будет объективом (она всегда направлена в сторону наблюдаемого предмета), а вторая — окуляром. Эти часовые лупы можно заменить увеличительными стеклами или даже стеклами от старых очков для дальнозорких глаз. Если эти стекла окажутся слабыми, их легко усилить, то есть сложить вместе два стекла край с краем, залить пространство между линзами водой и соединить широким резиновым кольцом, отрезанным от оболочки воздушного шара. И объектив и окуляр микроскопа находятся в раздвижной трубке — тубусе. Такую трубку легко сделать из пенала, обмотав его несколькими слоями плотной бумаги. Длина трубки приблизительно 30—35 мм, а диаметр таков, чтобы линзы окуляра и объектива легко входили в трубку. Внутри тубус должен быть также тщательно вычернен. Чернить лучше не тушью, а акварельными красками, так как поверхность, покрытая черной тушью, дает нежелательные световые блики. Затем перочинным ножом надо вырезать из бруска дерева две седловидные планки, на которые ляжет тубус при креплении его к стойке микроскопа. Лучше всего соединить тубус со стойкой с помощью резиновых колец. Эти кольца можно нарезать из старой велосипедной камеры. На расстоянии 8—10 см от поверхности подставки прикрепите на стойку предметный столик. Этот столик можно сделать из фанеры размером 6X10 см. (Крепить столик к стойке надо раньше тубуса.) В центре фанерки просверлите отверстие диаметром 7—10 мм. Впрочем, это отверстие может быть и квадратным, и его вырезают обычным перочинным ножом. Фанерку вставьте в пропил, сделанный в стойке (место соединения склейте клеем). На предметный столик под центр объектива кладется кусок чистого стекла размером немного меньше самого столика. Укрепить это предметное стеклышко на столике можно с помощью обыкновенной бельевой прищепки. Под предметным столиком необходимо установить под наклоном зеркало. Зайчик от этого зеркала должен быть направлен вверх отверстия столика, чтобы как можно ярче освещались рассматриваемые предметы. Зеркало крепится с помощью жестяной скобы, прибитой к столику. Жесть хорошо гнется, и поэтому зеркало легко поставить и удерживать в любом нужном вам положении. При монтаже микроскопа не забудьте, что объектив должен иметь меньшее фокусное расстояние, чем окуляр. Порой бывает полезно поверх объектива положить черный бумажный кружок с круглым отверстием в центре. Такой кружок — его называют диафрагмой — может значительно улучшить качество изображения. Диаметр круглого отверстия диафрагмы подберите самостоятельно. Стойки и подставку микроскопа желательно выкрасить тушью в черный цвет. Для хранения микроскопа сделайте из картона футляр. По материалам журнала «Мастерок»

Как сделать микроскоп с водой

Сегодня мы собираемся узнать , как сделать микроскоп , используя несколько переработанных предметов и воду!

Одна из черт, которую, я считаю, родители должны воспитывать в своих детях, — это умение делать все сам. Я считаю, что дети должны быть уверены в том, что понимают, как все работает, и используют свои знания для решения проблем. Создание собственных инструментов и материалов — прекрасный способ развить эту черту характера и дает детям практическое понимание компонентов, из которых состоят некоторые повседневные предметы.

---

Этот пост спонсирован Dover Publications

Этот проект из The Science of Light , одной из трех книг из серии Tabletop Scientist от Dover Publications. Dover Publications выступил спонсором этой публикации, и я прекрасно провел время, изучая их коллекцию научных книг для детей. Серия Tabletop Scientist идеально подходит для детей школьного возраста, которые любят знать, как все работает, они охватывают такие проекты, как самодельная гидравлика, барометр, ветряные турбины и многое другое.Во всех проектах используются переработанные и легко доступные материалы. Psst… держите их на радаре, когда приближается сезон научных выставок…

---

Часть удовольствия от сегодняшнего проекта состоит не только в том, чтобы увидеть вещи в увеличенном масштабе, но и в изучении того, как на самом деле работает микроскоп и почему. Итак, приступим к изучению!

Этот пост содержит партнерские ссылки.

Материалы

• Бутылка для воды
• Крышки из переработанного пластика
• Ножницы
• Увеличительное стекло
• Двусторонняя лента
• Мертвые цветы ваш двор
• Пипетка или кисть
• Sharpie

Инструкции

Make the Viewer

• Step One Разрежьте пластиковую бутылку с водой пополам
• Нарисуйте две выемки напротив друг друга на бутылке
• Третья ступень Добавьте две более глубокие выемки друг напротив друга между первыми выемками
• Четвертая ступень Вырежьте выемки ножницами

Сделайте слайды

• Шаг первый Вырежьте плоскую поверхность на переработанной пластиковой крышке на полоски для создания «слайдов»
• Шаг второй Поместите полоску двусторонней ленты в центр слайда
• Step третий Осторожно прижмите образец к ленте (появится пара пинцета) пригодится для этого)
• Шаг четвертый Сохраните один пустой слайд, чтобы сделать линзу с каплями воды

Используйте микроскоп

• Шаг первый Поместите предметное стекло в нижние выемки
• Шаг второй Поместите пустой слайд на верхних выемках
• Шаг третий Поместите большую каплю воды на пустой слайд; капля воды увеличивает изображение.
• Шаг четвертый Используйте увеличительное стекло для дальнейшего увеличения изображения

Советы:

• Нижние выемки должны быть на дюйм или около того ниже верхней выемки как для простоты использования, так и для увеличения предметов .
• Обязательно выполняйте этот проект в хорошо освещенном помещении, свет, который находится под образцом, имеет решающее значение для просмотра увеличенного изображения.
• Удачи, находя предметы для увеличения! Мертвые жуки теперь станут сокровищами, когда ваши дети увидят их поближе!

Как работает микроскоп

Теперь давайте посмотрим, что происходит внутри микроскопа.

Для начала вам нужно знать, что есть два типа линз: выпуклые и вогнутые. Выпуклая линза посередине толще и увеличивает изображение. Вогнутые линзы тоньше посередине и уменьшают размер видимых под ними предметов. Микроскоп состоит из двух выпуклых линз, одна в окуляре, а другая ближе к исследуемому образцу. В нашем самодельном микроскопе в качестве линзы используется капля воды. Его выпуклая форма увеличивает предметы, просматриваемые через нее. Чтобы еще больше увеличить изображение, мы используем увеличительное стекло, которое действует как линза окуляра.

Поэкспериментируйте с перемещением лупы ближе и дальше от линзы капли воды. Увеличивается ли изображение более или менее? Также обратите внимание на первое увеличение, используя только воду. Вы можете сказать, насколько увеличено изображение? Подсказка: полезно иметь большой образец для просмотра, чтобы вы могли видеть его часть в увеличенном виде, а часть — в нормальном размере.

Подробнее

Чувствуете силу после того, как научились делать микроскоп? Мне нравится превращать повседневные предметы во что-то волшебное и полезное, и этот простой научный проект делает и то, и другое.К тому же это был прекрасный повод собирать крошечные растения и жуков вокруг дома и во дворе.

Создатели микроскопов

Изготовленные на заказ микроскопы, такие как световой микроскоп IsoView, показанный здесь, позволяют исследователям выйти за пределы коммерческих систем. Фото: Рагхав Четри и Филипп Дж. Келлер

Во время получения докторской степени по биоинженерии в Пенсильванском университете в Филадельфии Уэсли Легант столкнулся с неприятным препятствием: у него были идеи, но оборудования для их реализации еще не существовало.

Проявляя интерес к механике и подвижности клеток, Легант разрабатывал инструменты для измерения сил, которые клетки оказывают на окружающую среду. Он внедрил флуоресцентные шарики в материал, окружающий растущую клетку млекопитающего, чтобы при движении клетки она деформировала материал, перемещая шарики. Измеряя, насколько двигались шарики, Легант мог вычислить силы, действующие на ячейку ¹ . Тем не менее, ему было трудно получить точные данные. «Инструменты оказались успешными, но я быстро столкнулся с ограничениями доступных микроскопов», — говорит он.

Клетки медленно двигаются за счет собственной энергии — самое быстрое движение со скоростью несколько микрометров в минуту — поэтому микроскопам необходимо наблюдать за действием в течение длительного времени. А чтобы отслеживать бусинки в 3D, Леганту нужно было отобразить весь объем с высоким пространственным разрешением. Это было в конце 2000-х — начале 2010-х годов, и коммерческие микроскопы, доступные в то время — точечные сканирующие и конфокальные микроскопы с вращающимся диском — были не для этой задачи.

«У обоих этих методов на самом деле было достаточно разрешения, чтобы выполнять тот тип отслеживания, который мы хотели сделать, но они были слишком фототоксичными и слишком медленными», — говорит Легант.

Представьте себе прозрачный куб. Конфокальные микроскопы позволяют ученым захватывать каждую точку куба одну за другой и постепенно создавать трехмерное изображение. Для этого они проецируют луч света вертикально через образец, освещая столбик, проходящий через куб в каждой точке. Но каждая вспышка света генерирует активные формы кислорода, которые повреждают образец — «фототоксический» эффект, о котором говорит Легант. В то же время светоизлучающие «флуорофоры», обнаруженные микроскопом, со временем тускнеют в результате процесса, называемого фотообесцвечиванием.

В экспериментах Леганта получение каждого трехмерного изображения занимало около минуты. Затем ему пришлось подождать еще пять минут, чтобы сделать следующий снимок, чтобы дать клеткам время восстановиться между ними и, таким образом, избежать их уничтожения до того, как можно будет собрать желаемые данные. Он смог измерить силы, действующие на клетки, но не с той степенью детализации, которую он хотел.

Чтобы решить эти проблемы, Легант переключил внимание во время своих постдокторских исследований. Работая с физиком и специалистом по микроскопии Эриком Бетцигом в исследовательском кампусе Janelia при Медицинском институте Говарда Хьюза в Эшберне, штат Вирджиния, он присоединился к небольшому, но растущему сообществу любителей самостоятельной микроскопии.

Получение изображений в реальном времени

Создание микроскопов — сложная и трудоемкая задача, требующая команды с правильным сочетанием навыков для работы с множеством задействованных оптических, механических и компьютерных компонентов. Но награда может быть огромной. Новый микроскоп может продвинуть вперед науку не только в области биологии, но и в самой микроскопии.

В Janelia исследователи раздвигают границы нейробиологии и биологии развития. Это области, которые в значительной степени зависят от микроскопии и визуализации, и в институте есть множество стандартных коммерческих микроскопов.Но когда нужных им инструментов нет, они не ждут, пока их изобретут где-то еще — они строят их самостоятельно.

«Что мотивирует нашу работу в области технических разработок, так это то, что мы хотим позволить новые типы экспериментов, которые мы просто не можем проводить с существующими микроскопами», — говорит Филипп Келлер, физик из Janelia, изучающий развитие нервной системы у рыбок данио и фруктов. летит.

В середине 2000-х, работая в Европейской лаборатории молекулярной биологии в Гейдельберге, Германия, Келлер столкнулся с проблемой, схожей с проблемой Леганта: он хотел отслеживать все клетки в развивающемся эмбрионе рыбок данио, чтобы узнать, как они движутся и сливаются, образуя разные ткани и органы.Но большинство существующих микроскопов не могли получить изображение образца такого размера — шара из клеток около 700 микрометров в поперечнике — в течение длительного периода времени, не убивая его в результате необходимого интенсивного освещения.

Исследователи могут адаптировать индивидуальные проекты, например, на OpenSPIM.org, к различным конфигурациям Фото: OpenSPIM / CC BY-SA 3.0

Итак, Келлер обратился к световой микроскопии — методу, который в то время только начинал применяться. Вместо того, чтобы освещать весь образец, световые микроскопы проецируют слабо сфокусированный «слой» света низкой интенсивности непосредственно в фокальную плоскость объекта, который пользователь хочет отобразить.Высококачественная камера может захватить всю фокальную плоскость за одну экспозицию, и, перемещая эту плоскость вертикально через образец, исследователи могут восстановить весь 3D-объект.

«Световая микроскопия — это метод очень быстрой визуализации, но при этом очень щадящий», — говорит Келлер. «Нет расфокусированных структур, подверженных [воздействию] и потенциально поврежденных светом». В то время ни один из существующих микроскопов не подходил для исследований Келлера, поэтому в 2005 году он решил построить один ² .Его конструкция, названная цифровым сканированным лазерным световым флуоресцентным микроскопом (DSLM), могла захватывать каждую клетку в развивающемся эмбрионе рыбок данио за 90 секунд.

Не все производители микроскопов задумываются о конкретном исследовательском вопросе, когда приступают к проектированию. Для Стефана Хелла, физика из Института биофизической химии им. Макса Планка в Геттингене, Германия, создание новых концепций в микроскопии является самоцелью. «Это научный проект. Я делаю это ради идеи, которая подтолкнет искусство микроскопии », — говорит он.

И он очень преуспел в этом. В 2014 году Ад разделил Нобелевскую премию по химии с Уильямом Мёрнером из Стэнфордского университета в Калифорнии, а также с Бетцигом за изобретение флуоресцентной микроскопии со сверхвысоким разрешением — метода, который позволяет исследователям отображать биологические структуры в наномасштабе.

Хотя Ад построил и ввел в коммерческую эксплуатацию несколько конструкций микроскопов, немногим биологам когда-либо понадобится последовать его примеру, говорит он, особенно потому, что коммерческие производители так быстро ухватываются за новые идеи.Его собственная конструкция ³ , получившая Нобелевскую премию, называемая истощением с использованием стимулированных выбросов, или STED, обошлась ему в 200 000 долларов США, чтобы построить в 1999 году. Теперь она доступна в виде кнопочной системы размером в половину коробки из-под обуви, которую можно прикрепить к любому существующему устройству. конфокальный флуоресцентный микроскоп. По его словам, существует несколько компаний, производящих световые микроскопы.

Келлер, однако, говорит, что область световой микроскопии все еще относительно молода, и что немногие коммерчески доступные системы отстают от «передовых рубежей» научных исследований на «семь-восемь лет».«Мы действительно вынуждены строить свои собственные».

Этот процесс имеет как плюсы, так и минусы. Пользовательская система может на годы опережать кривую с точки зрения скорости и разрешения и может быть настроена так, чтобы сосредоточиться на конкретных биологических проблемах или системах. Но это происходит за счет гибкости. В некоторых системах «сделай сам» может быть сложно сделать что-то настолько простое, как изменение увеличения. А настраиваемые системы требуют драгоценного времени и усилий для настройки и обслуживания.

Для тех, кто готов принять вызов, награда того стоит, — говорит Клэр Уотерман, клеточный биолог из Национального института сердца, легких и крови США в Бетесде, штат Мэриленд.В начале 1990-х годов Уотерман использовал новую технологию камеры для разработки метода под названием флуоресцентная спекл-микроскопия ⁴ , который позволяет изучать цитоскелет и другие крупные мультипротеиновые комплексы. «Преимущество в том, что вы получаете ответ, которого пока не может получить никто другой», — говорит она. «Недостаток в том, что вам придется устранять все ошибки самостоятельно. Но это весело! »

DIY guide

Независимо от того, идет ли речь о продвижении микроскопии или дает ответ на конкретный биологический вопрос, процесс создания нового микроскопа во многом остается одинаковым.Келлер приобрел в этом такой опыт — «не прошло и года, чтобы мы не работали над новым микроскопом», — говорит он, — что он довел процесс до самого существенного (см. «Десять шагов к созданию самостоятельного микроскопа». ). По словам Келлера, хорошая команда микроскопов должна включать в себя физика или биомедицинского инженера для выполнения проекта при поддержке как минимум четырех специалистов: инженера-оптика для планирования оптической схемы; инженер-механик, чтобы выяснить, как все детали сочетаются друг с другом; разработчик программного обеспечения для программирования машины; и компьютерный ученый для преобразования необработанных данных в пригодные для использования изображения.

Десять шагов до микроскопа своими руками

Создание микроскопа сложно, но Филипп Келлер, физик из исследовательского кампуса Janelia при Медицинском институте Говарда Хьюза в Эшберне, штат Вирджиния, сократил этот процесс до десяти этапов:

• Проведите мозговой штурм по инструменту.

• Спланируйте и протестируйте оптическую конструкцию.

• Используйте программное обеспечение для автоматизированного проектирования для конструирования корпуса и нестандартных деталей.

• Заказ деталей и изготовление механических и оптических компонентов по индивидуальному заказу.

• Заимствуйте компоненты для проверки их производительности и простоты интеграции.

• Соберите прототип.

• Закодируйте программное обеспечение для управления микроскопом.

• Уточняйте пользовательские компоненты на основе производительности.

• Проведите эксперимент по проверке принципа действия.

• Разработка и усовершенствование программного обеспечения для обработки изображений.

Брайан Оуэнс

Первый шаг — оптическая конструкция. Используя специализированное программное обеспечение — Келлер и Легант используют OpticStudio, доступный от Zemax в Киркленде, Вашингтон, — инженер-оптик работает в виртуальном пространстве, чтобы определить правильное расположение лазеров, линз, зеркал и других оптических компонентов, которые обеспечат требуемое разрешение и характеристики.

Затем инженер-механик решает, как все эти части на самом деле будут соответствовать друг другу в реальном мире, как физические части, прикрепленные болтами к оптическому столу. «На данный момент это просто связка линз в линию, парящую в пространстве», — говорит Брайан Куп, инженер-механик, который работает в Janelia с Келлер. «Это моя задача — поставить его на ноги».

Самая большая проблема на данном этапе — это работа в чрезвычайно жестких физических ограничениях, — говорит Куп. Когда микроскоп должен сфокусироваться на вещах размером всего в несколько микрометров или даже нанометров, остается мало места для ошибки.Линзы, зеркала и лазеры необходимо удерживать в точном выравнивании для получения полезных, сфокусированных изображений, и Купу необходимо учитывать, как крошечные изменения, такие как тепловое расширение металлов, могут нарушить выравнивание. «Уделяя внимание точности оптической юстировки, все последующее становится проще», — говорит Куп.

Куп собирает как можно большую часть микроскопа, используя стандартные детали или повторно используя детали из предыдущих сборок. Но в каждом микроскопе есть по крайней мере несколько деталей, изготовленных на заказ, которые Куп должен спроектировать, а иногда и изготовить сам в машинной мастерской Джанелии.

Камера для образца в новейшем микроскопе Келлера, например, имеет отверстия для размещения четырех линз объектива, которые погружаются в среду, в которую был погружен образец. Для микроскопа требуются уплотнения, предотвращающие утечку, но также позволяющие линзам двигаться независимо. А поскольку объективы расположены так близко друг к другу, с зазором всего 100 микрометров, и все они имеют разные размеры и формы, Coop необходимо адаптировать камеры и уплотнения для соответствия каждой возможной комбинации.По его оценке, проектирование и изготовление каждой камеры занимает от двух до трех дней и стоит от 800 до 1000 долларов США.

После того, как инженеры-оптики и механики соберут прототип, разработчик программного обеспечения и ученый-информатик приступают к работе, чтобы убедиться, что части работают вместе должным образом и будут создавать пригодные для использования изображения. Многие производители микроскопов используют коммерческий пакет программного обеспечения под названием LabVIEW для управления своими микроскопами, но когда машины становятся более продвинутыми, иногда требуется специальное решение, — говорит Дэниел Милки, программист в Janelia.

«Мы разрабатываем новые инструменты и новые типы микроскопов, которые раздвигают границы возможностей оборудования, поэтому вам необходимо иметь программное обеспечение, предназначенное для этого, чтобы получить максимальную производительность», — говорит он. Хитрость заключается в том, чтобы программное обеспечение было достаточно гибким, чтобы его можно было быстро адаптировать к новым требованиям, таким как большее количество детекторов. Таким образом, Milkie сделала код модульным, что означает, что новые элементы легко интегрировать, не начиная с нуля.

Но самая большая проблема со стороны программного обеспечения, по словам Милки, — это решить, как работать с огромными объемами данных, которые генерируют микроскопы.Высокоскоростные камеры могут передавать гигабайт данных в секунду, а на некоторых машинах одновременно работает несколько камер. По словам Милки, одна только лаборатория Бетцига может генерировать 50–100 терабайт данных в год. «Мы создали этот пожарный шланг, так куда он денется?» он говорит.

Готовый продукт не похож на обычный микроскоп. Все детали — зеркала, линзы, лазеры, камеры и камеры для образцов — прикреплены к различным стойкам и зажимам на столе весом в несколько тонн и предназначены для защиты микроскопа от вибраций.«Это похоже на тщательно продуманный набор Lego», — говорит Легант.

По оценке Келлера, создание микроскопа с нуля занимает не менее года, хотя его можно сократить, если команда сможет утилизировать детали и программное обеспечение из прибора более раннего поколения. А поскольку дизайн требует все более сложной настройки, разработка становится все дороже. Строительство DSLM Келлера в 2005 году стоило около 50 000 долларов, тогда как более поздние машины стоили 100 000–200 000 долларов. Его последняя сборка в 2015 году — изотропный многовидовой микроскоп ⁵ — стоила более 1 миллиона долларов.«Я не думаю, что мы когда-нибудь снова увидим те дни, когда мы построим микроскоп за 50 000 долларов и скажем, что это улучшение по сравнению с современным уровнем техники», — говорит Келлер.

Соображения по индивидуальному заказу

Специализированные машины также требуют немного большего изящества в использовании, потому что они часто включают существенную настройку и калибровку для каждого эксперимента — своего рода практическую настройку со стороны пользователя, которой коммерческие производители стараются избегать. Но Уотерман говорит, что это не должно быть препятствием. «Это основы, которым вы должны научиться в базовом курсе микроскопии», — говорит она.

Опубликованные исследования новых систем микроскопии часто включают планы и списки деталей. Для тех, кто хочет немного поработать, Janelia предоставляет чертежи и программное обеспечение для своих микроскопов в свободный доступ в Интернете и оказывает помощь в процессе строительства. «Есть около 20 часов видеоуроков о том, как все собрать и выровнять, — говорит Легант. Есть и другие источники опыта. Такие сайты, как diSPIM.org, принадлежат биофизику Хари Шроффу из Национального института биомедицинской визуализации и биоинженерии США в секции оптических изображений высокого разрешения в Бетесде, штат Мэриленд, OpenSPIM.org, начавшаяся в лаборатории биологии развития Павла Томанчака в Институте молекулярной клеточной биологии и генетики им. Макса Планка в Дрездене, Германия, и OpenSpinMicroscopy, возглавляемая Эмилио Гуальда из Института фотонных наук в Барселоне, Испания. конфигурации световых микроскопов бесплатно.

Но хотя построить микроскоп из существующих чертежей проще, чем проектировать его с нуля, для этого по-прежнему требуются знания в оптике, механике, электронике, компьютерном программировании и биологии.По словам Гуальды, большим преимуществом является цена. Коммерческие версии микроскопа с селективным освещением, предлагаемые OpenSpinMicroscopy, стоят около 200000 долларов. По оценкам Гуалды, используя свое программное обеспечение с открытым исходным кодом и недорогое оборудование, такое как контроллеры Arduino, исследователи могут построить высококачественную машину примерно за четверть этой цены, причем основная часть затрат приходится на лазер и камеру. «И вы можете настроить его под свои нужды», — добавляет Гуалда.

Есть также онлайн-форумы, где пользователи могут получить совет и торговые советы.По словам Сригокула Упадхьяюлы, молекулярного биолога из Гарвардской медицинской школы в Бостоне, штат Массачусетс, который работал вместе с Легантом над созданием первых решетчатых световых микроскопов в 2014 году в Джанелии, такое сотрудничество представляет собой большое изменение в том, как обычно работают эти ученые. «Редко можно увидеть в таком сообществе — все были изолированы».

Что касается Леганта, он сейчас готовится открыть свою собственную лабораторию в Университете Северной Каролины в Чапел-Хилл. Эта должность позволит ему продолжить работу как в области клеточной биологии, так и в области дизайна микроскопов.Одним из его первых проектов будет пересмотр вопроса о том, как движутся клетки. «Мы решили техническую проблему с помощью нашей последней системы — у нас просто не было возможности применить ее к этому конкретному вопросу», — говорит он. Теперь, когда он создал инструменты, необходимые для выполнения работы, Легант, наконец, может получить ответы, за которыми гнался годами.

превратите свой смартфон в микроскоп

Микроскопия — отличное занятие, которое пробуждает любопытство к миру природы.Это также увлекательный способ развить наблюдательность и технические навыки. Однако стоимость оборудования и предполагаемая сложность использования «настоящего» микроскопа могут удерживать людей от экспериментов. К счастью, есть много способов исследовать микроскопический мир, доступные всем. Попробовав некоторые из них, вот мой выбор.

Сделай сам микроскоп: как превратить свой смартфон в микроскоп?

В Интернете можно найти множество учебных пособий, как превратить ваш телефон в микроскоп .Я решил попробовать одну из самых популярных — подставку для смартфона, описанную в этом уроке.

Общий принцип заключается в использовании камеры телефона для съемки образца через увеличительную линзу, установленную на подставке, которая удерживает телефон в устойчивом положении, пока вы смотрите.

Сделав этот микроскоп по предложенной методике, я бы посоветовал сделать что-нибудь попроще. Это связано с тем, что этот проект (который занимает около 2 часов, чем 20 минут, рекламируемых в руководстве), не дает гораздо лучших результатов, чем просто прикрепление объектива к камере вашего телефона и удерживание телефона в руке, пока вы смотрите. .

Настоящая разница в том, что гораздо проще положить телефон на что-нибудь, чем пытаться держать его устойчиво в руке.

Итак, я сохранил совет из учебника, как получить линзу от дешевой лазерной указки, и технику прикрепления ее к камере телефона, и придумал собственное решение. Вы можете увидеть это в этом руководстве по использованию микроскопа своими руками. И на этот раз гарантирую, что это займет у вас не более 20 минут!

Вот несколько изображений, которые я сделал с помощью этого метода: вы можете угадать, на что смотрите? Публикуйте свои ответы в комментариях!

Знаменитый Foldscope

Стэнфордский биоинженер Ману Пракаш и его команда создали бумажный микроскоп с увеличением X140 и разрешением 2 микрона.Более полумиллиона Foldscopes было роздано педагогам и специалистам в области здравоохранения, и теперь любой желающий может приобрести индивидуальный комплект на веб-сайте Foldscope чуть менее чем за 40 долларов. Огромное сообщество пользователей Foldscope размещает уроки, изображения и идеи на специальном веб-сайте. Я еще никогда не использовал Foldscope, но слышал, что некоторые из наших лабораторий NCCR есть: так что, пожалуйста, поделитесь своим опытом в комментарии!

Обновите свой классный микроскоп

Некоторые исследовательские микроскопы имеют сложные функции и очень дороги.Но если у вас уже есть обычный микроскоп, вот как раскрыть его потенциал! Вы можете превратить свой классный микроскоп в поляризационный микроскоп с минимальными затратами, просто добавив два поляризационных фильтра. Вы просто вырезаете один прямоугольник поляризационного фильтра и помещаете его на источник света, а затем вырезаете круг, который прикрепляете к окуляру.

Фильтры можно приобрести у поставщика дидактических материалов (я купил свой у Jeulin).

Этот метод особенно полезен для наблюдения за образцами горных пород, но он также дает прекрасные изображения, когда вы смотрите на двулучепреломляющие биологические материалы, такие как хлопковые волокна или крахмал.

Я также работаю над простым способом проведения флуоресцентной микроскопии с помощью классного микроскопа, но он все еще нуждается в улучшении. Если вы хотите узнать больше или помочь, свяжитесь со мной!

Обратитесь за помощью к профессионалам!

И, наконец, если вы учитель, помните, что информационные платформы могут вам помочь.Например, в Женевском университете платформа BiOutils обеспечивает увлекательные протоколы занятий по биологии и даже может предоставить вам микроскопы!

➡ Загрузите наше руководство по созданию микроскопов своими руками

Есть еще какие-нибудь советы по самостоятельной микроскопии? Опыт, которым можно поделиться? Вопрос? Не стесняйтесь использовать раздел комментариев!

Пройти дальше

Сделайте микроскоп с каплями воды — журнал Scout Life

ПЕРВАЯ БЕЗОПАСНОСТЬ: попросите взрослого помочь с инструментами, которыми вы раньше не пользовались.

Из всего нескольких обычных вещей, которые есть в доме, можно сделать простой микроскоп, который прямо из истории.

Щелкните здесь, чтобы просмотреть PDF-версию этих инструкций.

ЧТО ВАМ НУЖНО

• Пуансон для бумаги
• Картон тонкий (открытка или картотека)
• Алюминиевая фольга
• Игла
• Зубочистка
• Вазелин
• Клей
• Пипетка
• Вода дистиллированная
• Ножницы
• Фонарик или другой источник света

ЧТО ВЫ ДЕЛАТЬ

Шаг 1: Проделайте в картоне отверстие на четверть дюйма.Вырежьте и приклейте к открытке кусок фольги, чтобы закрыть отверстие. Не допускайте попадания клея на отверстие. Осторожно проденьте иглу в фольгу. Сделайте отверстие круглым и гладким; чем больше круглое отверстие, тем лучше будет работать ваш микроскоп.

Шаг 2: Кончиком зубочистки осторожно нанесите тонкий слой вазелина вокруг отверстия с обеих сторон фольги. Следите за тем, чтобы отверстие оставалось открытым, в нем не было желе. Пипеткой выдавите каплю чистой дистиллированной воды в отверстие.Вазелин должен удерживать воду в отверстии. Возможно, вам придется осторожно постучать по карте, чтобы вода попала в отверстие.

Шаг 3: Направьте фонарик вверх. Поместите объект, который хотите изучить, поверх света. Посмотрите на объект сквозь каплю воды.

Вы можете изучать множество вещей в доме. Подойдут луковая кожица, соль, сахар, прядь человеческих волос, кончик карандаша и части насекомых. Попросите позаимствовать несколько подготовленных слайдов у вашего учителя естественных наук или биологии.

О ВАШЕМ МИКРОСКОПЕ

Ваш самодельный микроскоп очень похож на первые увеличительные устройства, созданные двумя голландскими изобретателями.

Захариас Янссен создал одни из первых очков в 1500-х годах, и ему приписывают изобретение первого сложного микроскопа около 1590 года. Позднее в 1600-х годах Антон ван Левенгук создал микроскопы, которые могли увеличивать объекты более чем в 270 раз.

Левенгук назвал крошечные объекты, которые он видел, «невидимыми животными», которые позже стали известны как бактерии.Он изучал другие формы жизни, такие как клещи, вши и блохи. Его открытия
заставили его исследовать под микроскопом кровь рыб, птиц, головастиков, млекопитающих и людей. Он был первым, кто идентифицировал эритроциты.

Проверьте это!

Лаборатория Килинга

Антони ван Левенгук был богатым торговцем тканями, который жил в городе Делфт в Нидерландах с 1632 по 1723 год. Он наиболее известен своими новаторскими работами в области микроскопии: с 1673 года он создал до 500 микроскопов и на их основе. сделал множество значительных открытий.Это включало определение существования одноклеточных организмов, открытие, которое по иронии судьбы на некоторое время поставило под сомнение его научный авторитет.

Успех этих микроскопов можно объяснить многими вещами, но стоит отметить ряд технических моментов. Во-первых, его микроскопы основывались на одной линзе. Составные микроскопы (с более чем одной линзой на световом пути) теоретически обеспечивают лучшее разрешение, но их изготовление намного сложнее с технической точки зрения.Кроме того, Левенгук разработал относительно простой способ изготовления своей единственной линзы. В частности, его методология, похоже, снизила потребность в точных методах шлифования, а шлифование было трудоемким и технически сложным процессом.

Немногочисленные образцы микроскопов Левенгука, сохранившиеся до наших дней, представляют собой элегантные творения из латуни или серебра с множеством рабочих частей.Хотя они намного менее сложны, чем современные микроскопы, точные копии металла с такими же рабочими характеристиками сложно построить и требуют определенных навыков работы с небольшим количеством инструментов (рис. 1-1). Однако основные функциональные аспекты дизайна и производства линз можно воспроизвести за несколько минут, используя несколько простых сырых ингредиентов.

Рисунок 1-1. Вид спереди и сзади латунной копии микроскопа Ван Левенгука.Для создания такой реплики требуется несколько инструментов и некоторые навыки обращения с ними, но ниже приведены инструкции по созданию микроскопа из более простых материалов с той же оптикой и аналогичными принципами работы.

Следуя инструкциям, описанным здесь, вы сможете сконструировать рабочий микроскоп, используя общую конструкцию ван Левенгука и метод производства линз. Исходя из этого, вы можете затем измерить размер линзы, которую вы сделаете, и рассчитать ее увеличение.Линзы, способные увеличивать от 100 до 200 крат, не так уж сложно изготовить, и эта статья также предложит и проиллюстрирует ряд интересных образцов, которые можно изучить.

Удивительно, что в наши дни мы часто воспринимаем микроскопию как должное. Однако, когда вы используете микроскоп, который вы построили сами, попытайтесь представить, на что это было похоже, когда вы вглядывались в одно из этих творений и открываете для себя совершенно неизвестную сферу жизни, потому что ваш инструмент воспроизведет микробный мир так, как он мог бы выглядеть. используя технологию семнадцатого века.

Дополнительная литература

Целью данного руководства не является создание рабочей копии микроскопа Левенгука. По этому поводу уже есть подробные инструкции, в частности, я рекомендую инструкции Алана Шинна (см. Ниже). Однако в процессе создания такой копии по оригинальным документам стало ясно, что можно будет создать микроскоп аналогичной конструкции и мощности, используя только недорогие материалы, с которыми легко работать, и почти без инструментов.В классной среде этот процесс был успешным как у старшеклассников, так и у студентов старших курсов.

Для получения дополнительной информации о создании более реалистичных копий микроскопов Левенгука существует несколько источников, и я особенно рекомендую сайт Алана Шинна. Для получения дополнительной информации о создании различных типов линз см. Baker, RC 1991 Science PROBE (апрель), стр. 53-62. Описанный ниже метод расчета оптической силы линзы см. В части 4 статьи Джона Дэвиса.Все они содержат множество других интересных ссылок.

Как построить солнечный микроскоп

Сегодня мы считаем само собой разумеющимся инструменты, которые позволяют нам рассматривать крошечные объекты в мельчайших деталях. Но еще в 18 веке микроскоп был самой популярной уловкой на вечеринках в городе.

В те времена английские интеллектуалы устраивали дружеские общественные собрания, известные как научные вечеринки. В благородных домах за чашкой кофе и чаем мужчины и женщины участвовали в научных дискуссиях и видели демонстрации последних открытий и идей.

Например, великий химик Хамфри Дэви, который в конечном итоге открыл множество элементов, включая натрий, калий, кальций и магний, проводил шумные собрания, на которых участники по очереди вдыхали закись азота, более известную сегодня как веселящий газ, с предсказуемо опьяняющими результатами.

Большинство научных вечеринок были немного более спокойными, чем у Дэви. Часто они включали идентификацию местных растений или сканирование темного неба на предмет метеоров и комет.Еще одним популярным занятием было создание и использование высоковольтных электростатических устройств, таких как машины Вимшерста и лейденские банки.

Но, пожалуй, королевой научных вечеринок был солнечный микроскоп. Солнечные микроскопы, впервые разработанные около 1750 года, в последующие десятилетия стали пользоваться все большей популярностью. Инструменты работали так же, как винтажные слайд-проекторы 1970-х годов. Однако для освещения, вместо использования еще не изобретенной лампочки, солнечные микроскопы полагались на подвижное зеркало и систему линз для отражения солнечного света.Затем устройство проецировало гораздо большее изображение микроскопического образца на стену затемненной комнаты.

Солнечный микроскоп XIX века

«Солнечный микроскоп … служит для получения сильно увеличенных изображений очень маленьких объектов. Он… встроен в ставню комнаты. Солнечные лучи падают на плоское зеркало M, расположенное за пределами комнаты, и отражаются в конденсирующую линзу, а оттуда во вторую линзу, с помощью которой они концентрируются в ее фокусе.Таким образом сильно освещенный объект находится очень близко к фокусу [положительных] линз, которые на подходящем расстоянии формируют на экране перевернутый и сильно увеличенный объект. Солнечный микроскоп предоставляет средства демонстрации широкой аудитории многих любопытных явлений, таких, например, как кровообращение у мелких животных, кристаллизация солей и т. Д. » —Из книги « Traité de Physique » Адольфа Гано, 1883 г.

В то время как солнечные микроскопы были довольно популярными, сейчас они в основном забыты, и их наследие среди немногих историков науки, изучающих их, немного неоднозначно.Некоторые рассматривают инструмент как игрушку без особого научного наследия, устройство исключительно для любителей и мастеров. Другие утверждают, что эти устройства были важны, вызывая интерес к науке, предлагая изображения ранее невидимых вещей. Они показали людям, что микроскопический мир интересен и важен, заставив их расширить свое воображение.

Когда я узнал об истории и науке об этом замечательном маленьком инструменте, я решил построить его сам. Мне было нелегко найти много информации о создании солнечных микроскопов, но путем проб и ошибок — и читая ограниченный материал, который я получил, — я придумал самодельное устройство, которое работает довольно хорошо.Кроме того, добавив несколько современных изменений, я значительно упростил сборку и использование моей версии.

Когда я поместил подготовленные слайды с растительными клетками и частями насекомых в солнечный микроскоп, они выглядели так, как утверждали любители научных вечеринок эпохи Просвещения. Хотя я раньше смотрел на крошечные объекты в обычный оптический микроскоп, видеть большие и жирные изображения, проецируемые машиной, созданной мной, было чрезвычайно приятно.

Я считаю этот инструмент мостом между макроскопическим и микроскопическим.Поскольку солнце действует как источник света, солнечный микроскоп сочетает противоположности: крошечный становится огромным, а очень темное становится несколько ярким. И что самое странное, астрономия становится биологией.

Построить солнечный микроскоп

Создать солнечный микроскоп не так уж сложно, но для этого потребуется несколько деревообрабатывающих инструментов. В зависимости от вашей способности найти бывшие в употреблении детали по разумным ценам, стоимость должна быть менее 50 долларов.

Статистика

• Время : Около 16 часов
• Стоимость : Около 50 долларов
• Сложность : Средняя

Инструменты

• Электродрель с битами 1/8 дюйма, 5/32 дюйма и 5/16 дюйма
• Долото по дереву
• Клей для дерева
• Клей
• Три зажима для клея для дерева
• Наждачная бумага, разрезанная на 1- полоса шириной в дюйм
• Кольцевая пила диаметром 1¾ дюйма
• Молоток
• Универсальный нож
• Если вы это делаете , а не полагайтесь на солнечную энергию: высокоинтенсивный фонарик
• Если вы полагаетесь на солнечную энергию: безопасная для покраски лента

Материалы

Точный размер вашего солнечного микроскопа будет зависеть от выбранного вами проекционного объектива.Эти планы основаны на проекционном объективе Kodak Ecktanar 102 мм и f 2,8, толщина которого в самом широком месте чуть более 2 дюймов. Этот объектив очень распространен, и вы можете найти бывшие в употреблении версии по довольно низким ценам на таких сайтах, как eBay. Если вы в конечном итоге выберете другой объектив, важно понимать, что размеры коробки изменятся. Диаметр линзы влияет на ширину деревянных досок, а его фокусное расстояние — на их длину.

• Две доски из липы или тополя, шириной 2¼ дюйма, длиной 13 дюймов, толщиной ¼ дюйма (Вы можете легко отрезать липу или тополь по размеру на ленточной пиле.Если ленточная пила недоступна, вы можете использовать ручную пилу, если будете осторожны.)
• Две деревянные доски из липы или тополя, шириной 3 дюйма, длиной 13 дюймов и толщиной дюйма
• Диаметр восьми дюймов t- гайки (Т-образные гайки доступны в любом строительном магазине и позволяют вставить болт на плоскую деревянную поверхность. Каждая из них состоит из корпуса с резьбой и фланцем наверху, поэтому при просмотре в профиль.)
• Проекционный объектив слайд-проектора, например 102-мм объектив Kodak Ecktanar
• Четыре винта с накатанной головкой ¼ дюйма, длина ½ дюйма
• Четыре винта с накатанной головкой ¼ дюйма, длина 1 дюйм
• Два болта № 10, 2 в длину, с гайками и шайбами ​​для каждой
• Два деревянных квадрата, 2 и 3/16 дюймов на 2 и 7/16 дюймов на ¾ дюйма толщиной
• Один деревянный квадрат, 2 и 2 3/16 дюйма на 2 и 7/16 дюйма на дюйма толщиной
• Две плоско-выпуклые конденсаторные линзы диаметром 50 мм (на момент написания этой статьи Amazon, Aliexpress и Все eBay продают такие линзы менее чем за 10 долларов.Если вы не можете найти подходящие линзы, замените две плоско-выпуклые линзы двойной выпуклой линзой (например, линзой от небольшого увеличительного стекла) для получения аналогичного результата с небольшим уменьшением яркости изображения.)
• Если вы полагаетесь на солнечную батарею мощность: круглое зеркало диаметром 2½ дюйма
• Если вы полагаетесь на солнечную энергию: увеличительное стекло, установленное на универсальном шарнире (это тип шарнира, который вы видите на лупе, прикрепленной к паяльной станции, или «руке помощи»).
• Если вы полагаетесь на солнечную энергию: Непрозрачная черная ткань

Инструкции

Солнечный микроскоп состоит из четырех частей: проекционной линзы, ящика для фиксации компонентов в правильных положениях, конденсорной линзы и солнечного отражателя или высокоинтенсивного фонарика.Последний вариант будет зависеть от того, решите ли вы использовать солнце в качестве источника света.

Солнечный свет может быть ненадежным и привередливым источником освещения, поэтому я рекомендую вам сначала попробовать этот проект с фонариком. Если это сработает, вы можете приобрести детали для своего солнечного отражателя, построить его и прикрепить к готовому микроскопу.

Купить объектив проекционный

Хотя можно построить проекционный объектив из одиночных линз, гораздо проще и дешевле просто купить использованный объектив для проектора.Слайд-проекторы были очень популярны с 1960-х по 1990-е годы, и сейчас большинство из них не используются в подвалах и на чердаках. Это означает, что найти объектив для слайд-проектора хорошего качества по практически безвкусной цене не составит труда.

Проекционный объектив

Размер коробки микроскопа должен основываться на размерах проекционного объектива.

Построить коробку

Чтобы скрепить все компоненты вместе, вам понадобится деревянный ящик, в который они смогут поместиться.

Коробка в сборе

Эта диаграмма поможет вам построить коробку для солнечного микроскопа.

Во-первых, вам нужно сделать прорезь в досках шириной 3 дюйма, образуя отверстие для предметного стекла. Чтобы сделать такой рез, вам понадобится электрическая дрель с сверлом 1/8 дюйма, зубилом и полоской наждачной бумаги.

Отверстия для слота

Долото может превратить эту линию отверстий в прорезь.

Начните с просверливания ряда отверстий, чтобы они образовали линию длиной 1 и 1/8 дюйма.Затем очистите дерево между отверстиями с помощью стамески. Результат будет неровным, поэтому сгладьте его: пропустите полоску наждачной бумаги шириной 1 дюйм через отверстие и отшлифуйте шероховатые кусочки.

Затем просверлите четыре 5/16-дюймовых отверстия в каждой плате шириной 3 дюйма, расположив их, как показано на рисунке в сборе. Наденьте тройники на отверстия и забейте их молотком.

Сборка коробки

Платы подходят друг к другу, образуя коробку для микроскопа.

Теперь, когда вы подготовили доски шириной 3 дюйма, вы можете прикрепить их к доскам шириной 2 дюйма и собрать коробку.

Склейка досок

После того, как вы приклеите доски, закрепите их на месте, чтобы они высохли.

Нанесите клей на края досок шириной 3 дюйма и прижмите их к доскам шириной 2 дюйма. Затем закрепите сборку на месте, пока клей высохнет, что должно занять около часа.

После снятия зажимов вставьте винты с накатанной головкой.Гайки длиной 1 дюйм должны входить в тройниковые гайки, ближайшие к пазу, а те, которые имеют длину ½ дюйма, — в тройники на другом конце.

Сделайте линзу конденсора

Для формирования яркого изображения солнечный свет от отражающего зеркала или фонарика должен быть сфокусирован или сконденсирован на изображении, которое будет проецироваться. Конденсорная линза обычно состоит из двух плоско-выпуклых линз, слегка разделенных и расположенных в следующей сборке.

Линза конденсора

Две плоско-выпуклые линзы соединяются вместе, образуя конденсорную линзу.

Чтобы сделать линзу конденсора, сначала найдите и отметьте центр каждого деревянного квадрата. Просверлите отверстие диаметром 2,5 см с центром на только что сделанной отметке в каждой из трех частей.

Квадрат резной

Губа позволяет линзе вписаться в квадрат, не выступая над ее поверхностью.

Затем для двух квадратов толщиной ¾ дюйма используйте канцелярский нож, чтобы вырезать выступ на одной стороне просверленного отверстия. Резьба должна быть достаточно глубокой, чтобы каждая линза не выступала над плоскостью деревянной поверхности.

Установите три части линзы конденсора друг на друга, а затем просверлите два 5/32-дюймовых отверстия в противоположных углах сборки.

Конденсорная линза в сборе

Квадраты удерживают плоско-выпуклые линзы на месте.

Поместите линзы в держатели, как показано на схеме линзы конденсора. Затем вставьте болты №10 в отверстия. Вставьте шайбы и затяните гайки.

Поместите сборку в деревянную коробку, убедившись, что она плавно входит.Если линза конденсора заедает или заедает в какой-либо точке, отшлифуйте кусок материала с деревянного держателя линзы до тех пор, пока он не начнет легко двигаться.

Соберите солнечный отражатель

Если вы решите залить свой микроскоп солнечным светом, вам нужно направить эти лучи на линзу конденсора, а затем через предметное стекло. Для этого требуется солнечный отражатель. Чтобы упростить прикрепление отражателя к микроскопу, я сделал его из увеличительного стекла с универсальным шарниром.

Вы можете сделать недорогой солнечный отражатель, изъяв так называемую «руку помощи» или «третью руку», устройство, используемое для удержания деталей на месте при пайке электрических соединений.Эти недорогие приспособления (они стоят около 5 долларов в магазине инструментов Harbour Freight) обычно включают в себя небольшое увеличительное стекло, которое заканчивается универсальным шарниром.

Солнечный отражатель

Универсальный шарнир позволяет легко подсоединить солнечный отражатель к корпусу микроскопа.

Снимите лупу и приклейте к ней маленькое зеркало, как показано на изображении выше.

Теперь вы можете прикрепить к своему проекту солнечный отражатель. Универсальный шарнир позволяет быстро регулировать угол, чтобы лучше отражать свет в солнечный микроскоп.

Собрать детали

Когда компоненты будут готовы, вы можете собрать их в солнечный микроскоп.

Начните с того, что вставьте проекционный объектив в коробку на конце, ближайшем к прорези держателя слайда. Осторожно затяните винты с накатанной головкой, чтобы зафиксировать объектив проектора на месте, убедившись, что свет может проходить через объектив по линии, перпендикулярной открытым сторонам коробки.

Вставьте линзу конденсора в другую сторону коробки.Затяните винты с накатанной головкой.

Используйте микроскоп

Отнесите солнечный микроскоп в затемненную комнату и направьте объектив проектора на белую стену или экран, расположенный на расстоянии примерно 10 футов. Вставьте предметное стекло в прорезь и отцентрируйте его. Теперь посветите фонариком (чем ярче, тем лучше) в конденсаторный конец коробки. Выровняйте линзы и предметное стекло так, чтобы свет был по центру и проходил перпендикулярно к поверхностям линз и предметного стекла.

Вам может потребоваться отрегулировать положение проекционного объектива или конденсорного объектива для достижения резкого фокуса.Для этого ослабьте винты с накатанной головкой и перемещайте объектив и держатели линз вперед и назад, пока изображение не станет четким и сфокусированным.

В зависимости от фокусного расстояния объектива и расстояния между проекционным объективом и экраном вы можете рассчитывать на увеличение не менее 25. Вы можете увеличить увеличение до 50x и более, отодвинув солнечный микроскоп подальше от экрана. Просто имейте в виду, что это также делает изображение более тусклым.

Если вы не против фонарика или другого источника искусственного света, то все готово.Однако, если вы действительно хотите научную вечеринку, вам придется использовать солнце. Для этого вам нужно, чтобы один конец солнечного микроскопа находился снаружи при ярком свете, а другой конец был направлен в темную комнату.

Один из распространенных методов достижения этого эффекта основан на открытом окне. Поместите солнечный микроскоп так, чтобы конец с линзой конденсора мог улавливать солнечный свет, а конец с линзой проектора указывал в темную комнату. Чтобы полностью отделить освещенную область от затемненной, заблокируйте внешние лучи листом непрозрачной черной ткани и небольшим количеством лакокрасочной ленты.

После того, как вы установили солнечный микроскоп в окно, возьмите солнечный отражатель, который вы сделали ранее, и проверьте зажимы типа «крокодил» на открытом конце сборки. Вы можете использовать их, чтобы прикрепить зеркало к концу солнечного микроскопа с конденсорной линзой. Отрегулируйте угол наклона зеркала, чтобы оно отражало солнечный свет через линзы и предметное стекло микроскопа. Изображение должно проецироваться на белый экран в затемненной комнате. Получив яркое изображение, вы можете настроить как размер изображения, так и его фокус, изменив расстояние между экраном и линзой микроскопа.

Маленький образец, большое изображение

Солнечный микроскоп увеличил этот образец, поперечное сечение стебля растения, и спроецировал его на экран высотой 4 фута.

Как пользоваться микроскопом

Как пользоваться микроскопом — Микроскопы 4 школы

Составные микроскопы

1. Поверните вращающуюся револьверную головку (2) так, чтобы линза объектива с наименьшим увеличением (например, 4x) встала на место со щелчком.
2. Поместите предметное стекло микроскопа на предметный столик (6) и закрепите его зажимами предметного столика.
3. Посмотрите на линзу объектива (3) и столик сбоку и поверните ручку фокусировки (4) так, чтобы столик двигался вверх. Поднимите его до упора, не позволяя объективу касаться покровного стекла.
4. Посмотрите в окуляр (1) и перемещайте ручку фокусировки до тех пор, пока изображение не станет резким.
5. Отрегулируйте конденсатор (7) и интенсивность света для максимального количества света.
6. Перемещайте предметное стекло микроскопа, пока образец не окажется в центре поля зрения (то, что вы видите).
7. Используйте ручку фокусировки (4), чтобы сфокусировать образец и повторно отрегулируйте конденсор (7) и интенсивность света для получения наиболее четкого изображения (с объективами малой мощности вам может потребоваться уменьшить интенсивность света или закрыть конденсор).
8. Когда у вас есть четкое изображение вашего образца с объективом с наименьшим увеличением, вы можете перейти на следующие линзы объектива. Возможно, вам потребуется повторно отрегулировать фокусировку образца и / или отрегулировать конденсор и интенсивность света. Если вы не можете сфокусироваться на образце, повторите шаги с 3 по 5 с линзой объектива с более высоким увеличением. Не допускать касания линзы объектива к предметному стеклу!
9. Когда закончите, опустите столик, установите линзу малой мощности на место и снимите слайд.

ПРИМЕЧАНИЯ:

Предметное стекло микроскопа должно быть подготовлено с покровным стеклом поверх образца, чтобы защитить линзы объектива, если они касаются предметного стекла.

• Не прикасайтесь пальцами к стеклянной части линз. Для чистки линз используйте только специальную бумагу для линз.
• Всегда закрывайте микроскоп, когда он не используется.
• Всегда носите микроскоп обеими руками. Возьмитесь за руку одной рукой, а другой рукой поместите под основание для поддержки.

---

Стереомикроскопы

1. Поместите образец на предметный столик (3) и включите светодиодный индикатор (2).
2. Посмотрите в окуляры (4) и перемещайте ручку фокусировки (1) до тех пор, пока изображение не станет резким.
3. Отрегулируйте расстояние между окулярами (4), пока вы не сможете четко видеть образец обоими глазами одновременно (вы должны видеть образец в 3D).

ПРИМЕЧАНИЯ:

• Когда вы перемещаете образец, вам придется снова сфокусироваться, перемещая ручку фокусировки.

.