Microscópio sem lentes.

Ao longo dos seus quase 300 anos de história de desenvolvimento, o microscópio provavelmente se tornou um dos instrumentos ópticos mais populares, amplamente utilizado em todas as áreas da atividade humana. É especialmente difícil superestimar seu papel no ensino de crianças em idade escolar que aprendem com seus próprios olhos sobre o micromundo ao seu redor.

Uma característica distintiva do microscópio proposto é o uso “não padronizado” de uma câmera Web convencional. O princípio de funcionamento é registrar diretamente a projeção dos objetos em estudo na superfície da matriz CCD quando iluminados por um feixe de luz paralelo. A imagem resultante é exibida em um monitor de PC.

Comparado a um microscópio convencional, o projeto proposto não possui um sistema óptico composto por lentes, e a resolução é determinada pelo tamanho do pixel da matriz CCD e pode atingir vários mícrons. A aparência do microscópio é mostrada na Fig. 1 e fig. 2. O modelo “Wcam 300A” da Mustek, que possui uma matriz CCD colorida com resolução de 640x480 pixels, foi utilizado como webcam. A placa eletrônica com matriz CCD (Fig. 3) é retirada da caixa e, após pequenas modificações, é instalada no centro da caixa à prova de luz com tampa que abre.A modificação da placa consistiu na revenda do conector USB para possibilitar a instalação de vidro protetor adicional na superfície da matriz CCD e vedar a superfície da placa.

É feito um furo passante na tampa da caixa, no centro do qual está um bloco de três LEDs diferentes cores de brilho (vermelho, verde, azul), que é uma fonte de luz. Bloquear LEDs, por sua vez, é coberto por um invólucro à prova de luz. Lugar remoto LEDs da superfície da matriz permite formar um feixe de luz aproximadamente paralelo no objeto de medição.

A matriz CCD é conectada ao PC por meio de um cabo USB. O software é padrão e está incluído na webcam.

O microscópio fornece ampliação de imagem de 50 a 100 vezes, com resolução óptica de cerca de 10 mícrons e taxa de atualização de imagem de 15 Hz.

O design do microscópio é mostrado na Fig. 4 (sem escala).

Para protegê-lo de danos mecânicos, um vidro protetor de quartzo 6 com dimensões 1x15x15 mm é instalado na janela de entrada da matriz CCD 7 para protegê-lo de danos mecânicos. A proteção da placa eletrônica contra líquidos e danos mecânicos é garantida pela vedação de sua superfície com selante de silicone 8. O objeto em estudo 5 é colocado sobre a superfície do vidro protetor 6. Iluminação LEDs 2 são instalados no centro do orifício da tampa 4 e são cobertos externamente por um invólucro plástico à prova de luz 3. A distância entre o objeto em estudo e o bloco LEDs é aproximadamente 50...60 mm.

Os LEDs de iluminação (Fig. 5) são alimentados por uma bateria 12 de três células galvânicas conectadas em série com tensão de 4,5 V.A alimentação é ligada através da chave SA1, o LED HL1 (1 na Fig. 4) é uma luz indicadora, localizada na caixa protetora e sinaliza a presença de tensão de alimentação. Os LEDs de iluminação EL1–EL3 são ligados e assim a cor da iluminação é selecionada através dos interruptores SA2–SA4 (13) localizados na parede lateral da caixa 11.

Os resistores R1, R3—R5 são limitadores de corrente. O resistor R2 (14) foi projetado para ajustar o brilho dos LEDs EL1-EL3, é instalado na parede traseira do gabinete. O dispositivo utiliza resistores constantes S2-23, MLT, resistores variáveis - SPO, SP4-1. Interruptor de alimentação SA1 - MT1, interruptores SA2 - SA4 - botão SPA-101, SPA-102, LED AL307BM pode ser substituído por KIPD24A-K

Como o tamanho aparente das imagens de saída depende das características da placa de vídeo utilizada e do tamanho do monitor, o microscópio requer calibração. Consiste no registro de um objeto de teste (régua escolar transparente), cujas dimensões são conhecidas (Fig. 6). Medindo a distância entre os traços da régua na tela do monitor e correlacionando-os com o tamanho real, você pode determinar a escala da imagem (ampliação). Neste caso, 1 mm da tela do monitor corresponde a 20 mícrons do objeto medido.

Usando um microscópio, você pode observar vários fenômenos e medir objetos. Na Fig. A Figura 7 mostra uma imagem de perfuração a laser de uma nota de 500 rublos. O diâmetro médio dos furos é de 100 µm, e é visível uma variação no formato dos furos. Na Fig. A Figura 8 mostra uma imagem de uma máscara de tubo de imagem colorida Hitachi. O diâmetro dos furos é de cerca de 200 mícrons.

Uma aranha, sua perna e bigode foram escolhidos como exemplos de objetos biológicos; eles são mostrados na Fig. 9 e fig. 10, respectivamente (o diâmetro do bigode é de cerca de 40 mícrons), o cabelo do autor (o diâmetro é de 80 mícrons) - na Fig.11, escamas de peixe - na Fig. 12. É interessante observar os processos de dissolução de substâncias na água. Os processos de dissolução do sal e do açúcar são dados como exemplo. Na Fig. 13,a e fig. 14a mostra partículas de sal seco e cristais de açúcar, respectivamente, e na Fig. 13.6 e fig. 14.6 - o processo de sua dissolução em água. Zonas de maior concentração de substâncias e os efeitos da luz focada nos centros de dissolução são claramente visíveis.