מיקרוסקופ מתוך טיפת מים. ציור, תיאור

מעבדה מדעית לילדים
ספרייה חינם / מדריך / מעבדת מדע לילדים

מיקרוסקופ מתוך טיפת מים. מעבדת מדע לילדים

מעבדת מדע לילדים

סשה פוטיאטין, תלמיד כיתה ז', מתגורר בעיר המדענים, דובנה, ליד מוסקבה, וחובב מאוד פיזיקה. פעם אחת, כשעלעל בספר מדע פופולרי, הוא נתקל בתמונה מוזרה. עליו היו כמה כדורים, ובתחתית הכתובת: "תמונה של מולקולות שהתקבלו באמצעות מיקרוסקופ אלקטרונים". כשהסתובב במוחו את ספר הפיסיקה, הילד דמיין במהירות תמונה אחרת, מוכרת: חתיכת חוט ונקודות נעות בתוכה עם סימן מינוס - אלקטרונים. איך הצלחת להצטלם בעזרת החלקיקים האלה? וסשה רץ לבירור לשכנו בחדר המדרגות אנדריי גורייב. אנדריי לומד בכיתה י' ומתכונן לכניסה לאוניברסיטה בפקולטה לפיזיקה. קשה למצוא יועץ טוב יותר לסשה...

- האם אתה מתעניין במיקרוסקופ האלקטרונים? – שאל אנדריי שוב. - אתה יודע איך עובד רגיל?

- למה זה כל כך קשה? קרא סשה. - אתה לוקח כמה עדשות, מכניס אותן לצינור - הנה מיקרוסקופ בשבילך!

אנדרו צחק.

- באמת, כמה קל! גם מיקרוסקופ וגם טלסקופ בבת אחת! אבל בדיחות בצד. האם אתה חושב שאתה יכול ליצור מיקרוסקופ מעדשה אחת?

- ובכן, אני יודע את זה. כשיש עדשה אחת, מכשיר כזה נקרא זכוכית מגדלת.

- ימין. אבל האם ידעת שהביולוג ההולנדי אנתוני ואן לוונהוק, שראה לראשונה את המיקרו-אוכלוסיה של בריכה, השתמש בזכוכית מגדלת, והמכשיר הזה נקרא כיום המיקרוסקופ של לוונהוק? יתר על כן, הייתה לו אותה הגדלה כמו למיקרוסקופ מודרני רגיל.

- לא ברור מדוע אם כן הם מייצרים מיקרוסקופים מרובי עדשות, אם מספיק שיהיה רק אחד?

- זו שאלה מאוד מעניינת. בוא נבין את זה...

העין האנושית יכולה להבחין במבנה עדין אם המרחק בין שני אלמנטים של מבנה זה גדול מ-0,08 מ"מ. אבל החיים מציבים בעיות שבהן יש צורך לשקול חפצים בעלי מבנה עדין בהרבה. זה המקום שבו מכשירים אופטיים באים להצלה. ההגדלה שניתן לקבל בעדשה בודדת מוגדרת כ-250/f, כאשר f הוא אורך המוקד של העדשה, נמדד במילימטרים. ואת אורך המוקד של העדשה ניתן לקבוע על ידי הנוסחה f \u1d r / (n-1,5), כאשר r הוא רדיוס העקמומיות של משטח העדשה (למען הפשטות, נניח שלעדשה יש אותו רדיוס של עקמומיות עבור החצאים הקדמיים והאחוריים), n הוא מקדם השבירה של החומר, שממנו עשויה העדשה. אם, למשל, הוא עשוי מזכוכית רגילה, אז n = 100, ואז אורך המוקד של העדשה ורדיוס העקמומיות שלה יהיו באותו סדר גודל. אז כדי לקבל הגדלה של פי 5, אתה צריך לקחת כדור זכוכית בקוטר של 10 מ"מ. וכדי שהתמונה לא תתעוות, יהיה צורך למקם דיאפרגמה בקוטר הקטן פי XNUMX בערך מקוטר הכדור בין האובייקט הנצפה לעדשה. יתר על כן, יש לכוון את הצמצם קרוב ככל האפשר לעדשה. אם אנחנו רוצים לבנות מערכת שתי עדשות באותה הגדלה, אז אנחנו יכולים להשתמש בעדשות עם אורכי מוקד ארוכים יותר...

איך תוכנית כזו תעבוד? סשה קטע את חברו בקוצר רוח.

- זה איך. אובייקט המוגדל על ידי העדשה הראשונה (אובייקטיבית) נצפה בעזרת עדשה אחרת (עינית) כמו דרך זכוכית מגדלת. ההגדלה הכוללת של מערכת כזו היא תוצר של ההגדלה האובייקטיבית וההגדלה של העינית

- זה מצוין! אז, אם אתה שם עדשה שלישית, אז הגידול הכולל יגדל שוב! מה אם הרביעי...

- רגע, סשה, לא תצליח עם העדשה השלישית. וזה למה. התמונה המוגדלת על ידי העדשה השנייה נמצאת במרחק הראייה הטוב ביותר מהעין (מרחק הראייה הטוב ביותר, כידוע, הוא 250 מ"מ). וכדי שהעדשה השלישית, שבה אתה הולך להשתמש בתור זכוכית מגדלת, תעבוד ביעילות, האובייקט המדובר חייב להיות קרוב למוקד שלו. זה אומר שאורך המוקד של העדשה השלישית צריך להיות קרוב ל-250 מ"מ - אבל אז ההגדלה שלה תהיה שווה ל-250/250=1...

כלומר, העדשה השלישית לא תעבוד. אבל זה לא אמור להרגיז אותנו. אחרי הכל, ההגדלה של מיקרוסקופ עדיין לא יכולה להיות בלתי מוגבלת. והסיבה לכך היא בכלל לא המורכבות של ייצור עדשות. אתה ואני שכחנו לגמרי מתכונות הגל של האור. לאור המאיר את האובייקט שלנו יש אורך גל מוגדר היטב. כדי להגדיל עוד יותר את הגדלה של המיקרוסקופ, עליך לעבור לקרינה באורך גל קצר יותר. כמובן, אתה יודע שלכל חלקיק חומר יש גם תכונות גל וגם תכונות גופניות. אלקטרון הוא גם חלקיק וגם גל. זה מה שמשמש במיקרוסקופ האלקטרונים איתו התחילה השיחה שלנו. אחרי הכל, אורך הגל של אלקטרון קטן בהרבה מאורכי הגל של האור הנראה. ובמקום עדשות זכוכית במיקרוסקופ כזה, יש עדשות אלקטרומגנטיות. ההגדלה של מיקרוסקופים אלקטרונים היא מאות אלפי פעמים. אתה יכול אפילו לראות מולקולות בודדות, ובמקרים מסוימים אפילו אטומים!

אנדריי, בוא נעשה מיקרוסקופ אלקטרונים! סשה נדלק.

לא, אנחנו לא יכולים לעשות את זה. אבל אנחנו יכולים לעשות מיקרוסקופ אור פשוט.

אבל אין לנו עדשות עם פוקוס קצר...

לשם כך, עלינו ליצור כדור קטן מחומר שמקדם השבירה שלו גדול מזה של האוויר. ובכן, למשל... מהמים! כדי לעשות זאת, פשוט קח יריעת מתכת דקה וקדח בו חור קטן. יש לשפשף את הקצוות בפרפין. עכשיו, אם מפילים מים על החור, נוצר כדור קטן - אחרי הכל, מים לא מרטיבים את הפרפין. זו העדשה שאנחנו צריכים.

- אבל האם מיקרוסקופ כזה לא יהיה עדין וגחמני מדי? כנראה, זה לא יהיה מאוד נוח לעבוד על זה.

- אבל בתנאי שטח אתה לא יכול לדמיין משהו טוב ממנו. תחשוב על זה: זו רק לוחית מתכת עם חור! אם קודחים בצלחת חורים בקטרים שונים, ניתן לבנות מיקרוסקופים בעלי הגדלות שונות. ואם משתמשים גם בזכוכית מגדלת רגילה כעינית, מקבלים מערכת שתי עדשות.

- האם עדיין ניתן להשיג שהעדשה הייתה עמידה יותר?

- ובכן, אם אתה מתעקש, בוא נעשה את זה מחומר עמיד יותר. למשל, זכוכית...

- איך זה עשוי מזכוכית? סשה הופתעה. - זה שביר! איך אנחנו הולכים לעבד את זה?

- האש תבריש לנו את הזכוכית. אם מוט זכוכית דק יוריד לאט ללהבה של מבער, אז ייווצר כדור בקצה המוט, מכיוון שכוחות מתח פני השטח פועלים על פני כל נוזל, כולל זכוכית נוזלית. הנה עדשה עמידה מוגמרת בשבילך!

שיחה מעניינת כל כך התקיימה בין שני חוקרים צעירים. אולי תרצו להשתמש בהמלצות של אנדריי גורייב ולבנות לעצמכם מיקרוסקופ שדה כזה?

מחברים: S.Valyansky, I.Nadosekina

אנו ממליצים על מאמרים מעניינים סעיף מעבדת מדע לילדים:

▪ לחימה בכוח צנטריפוגלי

▪ מראה טלסקופ

▪ סֵיסמוֹגרָף

ראה מאמרים אחרים סעיף מעבדת מדע לילדים.

תקרא ותכתוב שימושי הערות על מאמר זה.

<< חזרה

חדשות אחרונות של מדע וטכנולוגיה, אלקטרוניקה חדשה:

המצפה האסטרונומי הגבוה בעולם נפתח 04.05.2024

חקר החלל והמסתורין שלו היא משימה שמושכת את תשומת לבם של אסטרונומים מכל העולם. באוויר הצח של ההרים הגבוהים, הרחק מזיהום האור בעיר, הכוכבים וכוכבי הלכת חושפים את סודותיהם בבהירות רבה יותר. עמוד חדש נפתח בהיסטוריה של האסטרונומיה עם פתיחתו של המצפה האסטרונומי הגבוה בעולם - מצפה הכוכבים אטקמה של אוניברסיטת טוקיו. מצפה הכוכבים אטקמה, הממוקם בגובה של 5640 מטר מעל פני הים, פותח הזדמנויות חדשות עבור אסטרונומים בחקר החלל. אתר זה הפך למיקום הגבוה ביותר עבור טלסקופ קרקעי, ומספק לחוקרים כלי ייחודי לחקר גלי אינפרא אדום ביקום. למרות שהמיקום בגובה רב מספק שמיים בהירים יותר ופחות הפרעות מהאטמוספירה, בניית מצפה כוכבים על הר גבוה מציבה קשיים ואתגרים עצומים. עם זאת, למרות הקשיים, המצפה החדש פותח בפני אסטרונומים אפשרויות מחקר רחבות. ... >>

שליטה על חפצים באמצעות זרמי אוויר 04.05.2024

התפתחות הרובוטיקה ממשיכה לפתוח בפנינו אפשרויות חדשות בתחום האוטומציה והבקרה על אובייקטים שונים. לאחרונה הציגו מדענים פינים גישה חדשנית לשליטה ברובוטים דמויי אדם באמצעות זרמי אוויר. שיטה זו מבטיחה לחולל מהפכה באופן המניפולציה של חפצים ולפתוח אופקים חדשים בתחום הרובוטיקה. הרעיון של שליטה בעצמים באמצעות זרמי אוויר אינו חדש, אך עד לאחרונה, יישום מושגים כאלה נותר אתגר. חוקרים פינים פיתחו שיטה חדשנית המאפשרת לרובוטים לתפעל חפצים באמצעות סילוני אוויר מיוחדים כ"אצבעות אוויר". אלגוריתם בקרת זרימת האוויר, שפותח על ידי צוות מומחים, מבוסס על מחקר יסודי של תנועת עצמים בזרימת האוויר. מערכת בקרת סילון האוויר, המתבצעת באמצעות מנועים מיוחדים, מאפשרת לך לכוון חפצים מבלי להזדקק לפיזי ... >>

כלבים גזעיים לא חולים לעתים קרובות יותר מכלבים גזעיים 03.05.2024

טיפול בבריאות חיות המחמד שלנו הוא היבט חשוב בחייו של כל בעל כלב. עם זאת, ישנה הנחה נפוצה שכלבים גזעיים רגישים יותר למחלות בהשוואה לכלבים מעורבים. מחקר חדש בראשות חוקרים מבית הספר לרפואה וטרינרית ולמדעי ביו-רפואה בטקסס מביא פרספקטיבה חדשה לשאלה זו. מחקר שנערך על ידי פרויקט ההזדקנות של הכלבים (DAP) של יותר מ-27 כלבים נלווים מצא שכלבים גזעיים ומעורבים היו בדרך כלל בסבירות שווה לחוות מחלות שונות. למרות שחלק מהגזעים עשויים להיות רגישים יותר למחלות מסוימות, שיעור האבחון הכולל הוא כמעט זהה בין שתי הקבוצות. הווטרינר הראשי של פרויקט הזדקנות הכלבים, ד"ר קייט קריווי, מציינת כי ישנן מספר מחלות ידועות הנפוצות יותר בגזעי כלבים מסוימים, מה שתומך בתפיסה שכלבים גזעיים רגישים יותר למחלות. ... >>

חדשות אקראיות מהארכיון

באולינג מצרי 16.11.2007

ארכיאולוגים איטלקיים, בראשות אדה ברשיאני מאוניברסיטת פיזה, חשפו וילה מהמאה ה-90-XNUMX עם חדר גדול באזור נווה המדבר פייום, XNUMX קילומטרים דרומית לקהיר.

שביל מעמיק באורך כארבעה מטרים הונח ברצפה שטוחה של לוחות גיר. באמצע השביל יש חור מרובע בקוטר של כ-13 סנטימטר, ומתחתיו כלי קרמיקה רחב עם חול. בנוסף, נמצאו בחדר כדורי אבן - אחד גדול, גדול מחור מרובע, השני קטן יותר, המסוגל להיכנס לחור.

כפי שמציעים ארכיאולוגים, זהו אולם למשחק המקורי, בדומה לאולם באולינג מודרני. השחקנים עמדו בקצוות שונים של המסלול ובו זמנית הניחו לכדורים. המשימה של השחקן עם הכדור הקטן הייתה להיכנס לחור (ואז הכדור נפל לתוך הכלי עם חול), והשחקן עם הכדור הגדול ניסה לסתום איתו את החור או להפיל את הכדור הקטן מהמסלול. ככל הנראה, השחקנים החליפו כדורים לסירוגין.

עוד חדשות מעניינות:

▪ חיישן CMOS של סוני IMX487

▪ מצלמת וידאו לרכב 360 M600 Dash Cam

▪ מאיץ פלזמה לצמחים

▪ זיכרון עמיד בחום למשימות בין-פלנטריות

▪ כונני SSD של סמסונג 3,2TB NVMe עם טכנולוגיית 3D V-NAND

עדכון חדשות של מדע וטכנולוגיה, אלקטרוניקה חדשה

חומרים מעניינים של הספרייה הטכנית החופשית:

▪ חלק של האתר הערה לתלמיד. בחירת מאמרים

▪ מאמר כיפוף פח. טיפים לדוגמנית

▪ מאמר מה היו היתרונות המעשיים של עגילים באוזניים של פיראטים? תשובה מפורטת

▪ מאמר מעצב נקניקיות. תיאור משרה

▪ מאמר ספק כוח למנוע חשמלי תלת פאזי מרשת חד פאזית עם בקרת מהירות. אנציקלופדיה של רדיו אלקטרוניקה והנדסת חשמל

▪ מאמר חזה בלתי נדלה. סוד התמקדות

השאר את תגובתך למאמר זה:

כל השפות של דף זה

בית | הספרייה | מאמרים | <font><font>מפת אתר</font></font> | ביקורות על האתר