Mikroskop. Chyba nie ma na świecie ucznia, który by nie czekał z niecierpliwością na pierwsze zajęcia z mikroskopem. Ten tajemniczy przyrząd, który pozwala zobaczyć to, co niewidoczne gołym okiem, budzi wielkie emocje, kiedy po raz pierwszy trafia na uczniowski stolik. Niestety, chyba trochę za rzadko mamy okazję do tych interesujących, rozbudzających ciekawość lekcji, gdy każdy może być małym badaczem i odkrywać to, co ukryte między szkiełkami preparatu mikroskopowego.
Żeby dobrze wykorzystać możliwości mikroskopu warto wiedzieć o nim parę rzeczy: poznać jego budowę, zrozumieć zasadę działania i mieć świadomość, co my tak naprawdę przez to tajemnicze urządzenie widzimy. Dlatego teraz opowiem Ci o tym, jak zbudowany jest mikroskop, a wkrótce opiszę krok po kroku przygotowanie preparatu i proces mikroskopowania czyli prowadzenia obserwacji mikroskopowej.
Obserwacje są niezbędnym elementem pracy badacza. Jeśli chcemy oglądać bardzo małe, niewidoczne gołym okiem obiekty, to musimy użyć mikroskopu. Różne mikroskopy mają różne możliwości powiększania tego co obserwujemy. Mikroskop optyczny, bo takiego używamy w szkole, nie ma zbyt wielkiej zdolności rozdzielczej czyli zdolności do uwidaczniania szczegółów. Zdolność rozdzielcza mikroskopu mówi nam, jaka jest najmniejsza odległość między dwoma punktami przy której są one widoczne jako dwa odrębne punkty. Jednak jego powiększenie wystarcza do oglądania większości komórek i nawet niektórych organelli komórkowych. Taki szkolny mikroskop powiększa maksymalnie 400 razy, ale powiększenie lepszych, bardziej profesjonalnych mikroskopów optycznych może sięgać nawet do 1000 razy.
Powiększenie mikroskopu
Powiększenie mikroskopu to stosunek wielkości tego, co widzimy (widzianego obrazu) do rzeczywistej wielkości obiektu. Mówiąc prościej, powiększenie mikroskopu wskazuje nam ile razy to, co widzimy jest większe od tego, co leży pod mikroskopem. Do uzyskania powiększonego obrazu w mikroskopie optycznym wykorzystuje się światło, które przechodzi przez obserwowany przez nas obiekt i układ soczewek, które odpowiednio załamują promienie świetlne. Jak bardzo ten obraz będzie powiększony zależy od tego, jakich użyjemy soczewek. Soczewki znajdują się w okularze i obiektywie mikroskopu. I to od powiekszenia okularu i obiektywu zależy powiększenie mikroskopu. Powiększenie mikroskopu optycznego, czyli powiększenie obserwowanego obiektu, jest iloczynem powiększenia okularu i powiększenia obiektywu. Tak więc, żeby dowiedzieć się w jakim powiększeniu widzimy obserwowany obiekt, należy pomnożyć powiększenie obiektywu przez powiększenie okularu.
powiększenie mikroskopu = powiększenie okularu x powiększenie obiektywu
I tak na przykład, jeśli używamy okularu powiększającego 10 razy (10 x) – a takie najczęściej są w szkolnych mikroskopach – oraz obiektywu powiększającego 5 razy (5 x), to powiększenie obliczymy tak: 10 x 5 = 50. Czyli powiększenie tego mikroskopu będzie wynosiło 50 razy.
Jeśli natomiast przy tym samym okularze powiekszającym 10x, użyjemy obiektywu powiększającego 40 razy (40 x) to powiększenie mikroskopu w tym wypadku wyniesie: 10 x40 = 400 czyli 400 razy.
A ile wyniesie powiększenie, jeśli użyjemy okularu o powiększeniu 10 x i obiektywu powiększającego 100 x? Napisz odpowiedź w komentarzu, proszę.
Mikroskop daje nam obraz powiększony i pozorny. Jest jeszcze jedna ważna cecha tego obrazu. Otóż jest on……….. odwrócony! Tak! Widzimy wszystko do góry nogami! Trzeba o tym pamiętać, kiedy przesuwamy preparat pod mikroskopem chcąc zobaczyć więcej szczegółów i więcej jego fragmentów. Dlaczego musimy przesuwać preparat? Bo czasem jest takich rozmiarów, że nie mieści się cały w polu widzenia. A poza tym, im większe powiększenie zastosujemy, tym mniejszy fragment preparatu widzimy.
i odwrócony
Budowa mikroskopu optycznego
Opowiem teraz o tym, jak zbudowany jest mikroskop. Już wiesz, że mikroskop działa na zasadzie przenikania promieni świetlnych przez preparat i załamywania ich na soczewkach w celu uzyskania powiększenia. Soczewki są najważniejszymi elementami mikroskopu. Prócz nich w mikroskopie są jeszcze elementy służące do odpowiedniego umocowania soczewek, uzyskania odpowiedniej ostrości czy wreszcie zapewnienia miejsca, w którym można położyć preparat. Wszystkie części mikroskopu można umownie podzielić na dwie grupy: części optyczne – te związane ze światłem i powstawaniem powiększonego obrazu oraz części mechaniczne – służące do regulacji ostrości, mocowania preparatu czy mocowania soczewek. Omówię je kolejno.
Najwyżej, na górze mikroskopu, najbliżej oka obserwatora znajduje się okular. Jest to element optyczny, który służy do powiększenia i obserwacji obrazu. Zawiera soczewkę lub układ kilku soczewek. Okular służy do obserwowania jednym okiem. Niektóre mikroskopy są wyposażone w dwa okulary – nazywamy je binokularami – one umożliwiają obserwację dwojgiem oczu.
Okular jest umieszczony w tubusie. Tubus to rodzaj obudowy łączącej okular z obiektywem. W niektórych, zwłaszcza starszych lub bardzo prostych mikroskopach, tubus jest ruchomy i może przesuwać się w górę i w dół umożliwiając zmianę odległości między obiektywem a obserwowanym obiektem. W przestrzeni tubusu powstaje obraz utworzony przez obiektyw.
Do dolnego końca tubusu przymocowany jest rewolwer. To obrotowa tarcza w której umieszczone są obiektywy o różnym powiększeniu. Obrót rewolweru umożliwia łatwą zmianę obiektywu a co za tym idzie zmianę powiększenia mikroskopu.
Obiektyw to najważniejsza część optyczna mikroskopu. To on odpowiada za tworzenie powiększenia obrazu wewnątrz tubusu. Obiektyw jest zbudowany z soczewki, lub częściej zespołu soczewek, umieszczonych w metalowym korpusie. Na korpusie obiektywu znajduje się liczba oznaczająca powiększenie. Obiektywy o powiększeniach do 40x to tak zwane obiektywy suche czyli takie, w których przestrzeń między soczewką a szkiełkiem nakrywkowym preparatu wypełnia powietrze. Inny rodzaj obiektywów to obiektywy immersyjne – gdzie przestrzeń między szkiełkiem nakrywkowy preparatu a obiektywem jest wypełniona cieczą immersyjną – co zapobiega rozpraszaniu się światła i zaciemnianiu pola widzenia – takie obiektywy stosuje się przy powiększeniach powyżej 40x.
Poniżej obiektywu (obiektywów) znajduje się stolik, na którym umieszcza się preparat. Jest wyposażony w elementy mocujące preparat. W szkolnych mikroskopach są to na ogół proste blaszki na sprężynkach – łapki, stoliki w mikroskopach laboratoryjnych są wyposażone w mechanizmy umożliwiające płynne i precyzyjne przesuwanie preparatu w różnych kierunkach. Otwór w stoliku, nad którym umieszcza się preparat mikroskopowy, umożliwia przenikanie promieni świetlnych przez obserwowany obiekt. W mikroskopach biologicznych stosowanych w laboratoriach i w większości mikroskopów szkolnych, stolik można przesuwać w pionie zmieniając tym samym odległość preparatu od obiektywu, co pozwala na wstępne ustawienie ostrości. W mikroskopach z ruchomym tubusem, stolik jest nieruchomy.
Bezpośrednio pod stolikiem znajduje się kondensor. Jest on elementem optycznym mikroskopu, który ma za zadanie skupić wiązkę światła i zapewnić równomierne oświetlenie preparatu. W prostych mikroskopach składa się z jednej soczewki, w mikroskopach o dużym powiększeniu kondensor jest układem optycznym zbudowanym z dwóch soczewek. Jest dodatkowo wyposażony w przesłonę regulującą średnicę wiązki światła
Najniżej, pod kondensorem, znajduje się źródło światła, które zapewnia oświetlenie preparatu wykorzystując do tego światło naturalne lub sztuczne. Nowsze i lepsze mikroskopy mają zwykle źródło światła w postaci żarówki. Wykorzystują zatem światło sztuczne, którego natężenie można dodatkowo regulować pokrętłem z boku mikroskopu. Prostsze szkolne mikroskopy używają jako źródła światła lusterka, które trzeba ustawić pod odpowiednim kątem, aby na preparat skierować światło z otoczenia. Po obu stronach mikroskopu znajdują się dwie śruby: większa – śruba makrometryczna i mniejsza – śruba mikrometryczna. Służą one do regulowania odległości preparatu od obiektywu, co pozwala na uzyskanie odpowiedniej ostrości obrazu. Obrót śrubą makrometryczną przesuwa stolik (lub tubus) umożliwiając wstępne ustawienie ostrości preparatu. Śruba mikrometryczna służy do precyzyjnego ustawienia ostrości preparatu.
Wszystkie części mikroskopu utrzymuje statyw umieszczony na szerokiej podstawie. Musi być odpowiednio ciężki, aby zapewnić stabilność całej konstrukcji, co wpływa na wygodę pracy z mikroskopem.
Prześledźmy teraz drogę promieni świetlnych w mikroskopie.
rys. facetkaodbiologii
Ze źródła światła promienie świetlne trafiają na soczewki kondensora, który kieruje wiązkę światła na preparat. Światło przenika przez preparat i pada na obiektyw , który powiększa obraz. Przez tubus promienie świetlne trafiają na okular i są ponownie załamywane.
Z okularu powiększony obraz trafia do oka obserwatora.
Teraz, kiedy już wiesz, jak działa mikroskop optyczny pozostaje tylko poznać zasady prowadzenia obserwacji mikroskopowych i przygotowywania preparatów. O tym opowiem w następnym odcinku – zapraszam!
