MIKROSKOP BEZ SOCZEWEK.

Send

W ciągu blisko 300-letniej historii rozwoju mikroskop stał się prawdopodobnie jednym z najpopularniejszych urządzeń optycznych szeroko stosowanych we wszystkich obszarach działalności człowieka. Szczególnie trudno jest przecenić jego rolę w uczeniu uczniów, którzy na własne oczy znają otaczający mikrokosmos.

Charakterystyczną cechą proponowanego mikroskopu jest „niestandardowe” użycie konwencjonalnej kamery internetowej. Zasada działania polega na bezpośredniej rejestracji rzutu badanych obiektów na powierzchnię matrycy CCD oświetlonej równoległą wiązką światła. Powstały obraz jest wyświetlany na monitorze komputera.

W porównaniu z konwencjonalnym mikroskopem w proponowanym projekcie brakuje układu optycznego składającego się z soczewek, a rozdzielczość zależy od wielkości pikseli matrycy CCD i może osiągnąć jednostki mikronów. Wygląd mikroskopu pokazano na ryc. 1 i rys. 2. Jako kamerę internetową wykorzystano model Mustek firmy Wcam 300A, który ma kolorowy CCD o rozdzielczości 640x480 pikseli. Płytka elektroniczna z matrycą CCD (ryc. 3) jest wyjmowana z obudowy i po niewielkim udoskonaleniu jest instalowana na środku lekkiej obudowy z otwieraną pokrywą. Finalizacja płyty polegała na ponownym lutowaniu złącza USB w celu zapewnienia możliwości zainstalowania dodatkowego szkła ochronnego na powierzchni matrycy CCD i uszczelnienia powierzchni płyty.

W pokrywie obudowy wykonano otwór przelotowy, pośrodku którego znajduje się blok trzech diod LED o różnych kolorach jarzenia (czerwony, zielony, niebieski), który jest źródłem światła. Z kolei blok LED jest zamknięty nieprzezroczystą obudową. Odległa lokalizacja diod LED od powierzchni matrycy pozwala na utworzenie w przybliżeniu równoległej wiązki światła na mierzonym obiekcie.

CCD jest podłączony do komputera za pomocą kabla USB. Oprogramowanie - w pełnym wymiarze czasu, zawarte w dostawie kamery internetowej.

Mikroskop zapewnia powiększenie obrazu 50 ... 100 razy, z rozdzielczością optyczną około 10 mikronów przy częstotliwości odświeżania obrazu 15 Hz.

Projekt mikroskopu pokazano na ryc. 4 (nie w skali).

Do okna wejściowego matrycy CCD 7 w celu ochrony przed uszkodzeniami mechanicznymi zainstalowano kwarcowe szkło ochronne 6 o wymiarach 1x15x15 mm. Ochronę płytki elektronicznej przed cieczami i uszkodzeniami mechanicznymi zapewnia się przez uszczelnienie jej powierzchni silikonowym uszczelniaczem 8. Obiekt testowy 5 umieszcza się na powierzchni szkła ochronnego 6. Diody oświetleniowe LED 2 są instalowane w środku otworu pokrywy 4 i są zamykane zewnętrznie przez nieprzepuszczalną dla światła plastikową obudowę 3. Odległość między obiektem testowym a blokiem LED wynosi około 50 ... 60 mm.

Diody LED mocy (ryc. 5) są zasilane z baterii 12 z trzech ogniw 4,5 V. Połączonych szeregowo. Zasilanie włącza się przełącznikiem SA1, dioda LED HL1 (1 na ryc. 4) jest wskaźnikiem umieszczonym na pokrywie ochronnej i sygnalizuje obecność napięcie zasilania. Diody świecące EL1-EL3 są włączone, a tym samym kolor oświetlenia jest wybierany przełącznikami SA2-SA4 (13) umieszczonymi na bocznej ścianie obudowy 11.

Rezystory R1, R3-R5 - ograniczające prąd. Rezystor R2 (14) służy do regulacji jasności diod EL1-EL3, jest zainstalowany na tylnej ścianie obudowy. W urządzeniu zastosowano stałe rezystory C2-23, MLT, zmienne - SPO, SP4-1. Wyłącznik zasilania SA1 - MT1, przełączniki SA2-SA4 - przycisk SPA-101, SPA-102, LED AL307BM można wymienić na KIPD24A-K

Ponieważ pozorny rozmiar obrazów wyjściowych zależy od właściwości użytej karty graficznej i wielkości monitora, mikroskop wymaga kalibracji. Polega na zarejestrowaniu obiektu testowego (przezroczystej linijki szkolnej), którego wymiary są znane (ryc. 6). Mierząc odległość między pociągnięciami linijki na ekranie monitora i korelując je z rzeczywistym rozmiarem, możesz określić skalę obrazu (powiększenie). W tym przypadku 1 mm ekranu monitora odpowiada 20 μm mierzonego obiektu.

Za pomocą mikroskopu możesz obserwować różne zjawiska i mierzyć obiekty. Na ryc. 7 pokazuje obraz laserowej perforacji banknotu o nominale 500 rubli. Średnia średnica otworów wynosi 100 μm, widoczny jest rozproszenie otworów w kształcie. Na ryc. 8 jest obrazem maski maski kolorowej Hitachi. Średnica otworów wynosi około 200 mikronów.

Jako przykład obiektów biologicznych wybrano pająka, jego łapę i wąsy; pokazano je na rys. 9 i rys. 10 odpowiednio (średnica wąsów wynosi około 40 mikronów), włosy autora (średnica - 80 mikronów) - na ryc. 11, łuski ryb - na ryc. 12. Interesujące jest obserwowanie procesów rozpuszczania substancji w wodzie. Jako przykład podano procesy rozpuszczania soli i cukru. Na ryc. 13a i rys. Ryc. 14a pokazuje odpowiednio cząstki suchej soli i kryształów cukru, a ryc. 13.6 i rys. 14.6 - proces ich rozpuszczania w wodzie. Strefy zwiększonego stężenia substancji i efekty skupienia światła w centrach rozpuszczania są wyraźnie widoczne.