Microscop fara lentile.

De-a lungul istoriei sale de aproape 300 de ani de dezvoltare, microscopul a devenit probabil unul dintre cele mai populare instrumente optice, utilizat pe scară largă în toate domeniile activității umane. Este deosebit de dificil să supraestimezi rolul său în predarea școlarilor care învață despre microlume din jurul lor cu proprii lor ochi.

O caracteristică distinctivă a microscopului propus este utilizarea „non-standard” a unei camere web convenționale. Principiul de funcționare este înregistrarea directă a proiecției obiectelor studiate pe suprafața matricei CCD atunci când sunt iluminate de un fascicul paralel de lumină. Imaginea rezultată este afișată pe monitorul unui computer.

În comparație cu un microscop convențional, designul propus nu are un sistem optic format din lentile, iar rezoluția este determinată de dimensiunea pixelilor matricei CCD și poate ajunge la câțiva microni. Aspectul microscopului este prezentat în Fig. 1 și fig. 2. Modelul „Wcam 300A” de la Mustek, care are o matrice CCD color cu o rezoluție de 640x480 pixeli, a fost folosit ca cameră Web. Placa electronică cu matricea CCD (Fig. 3) este scoasă din carcasă și, după mici modificări, este instalată în centrul carcasei etanșe la lumină cu un capac care se deschide.Modificarea plăcii a constat în resoldarea conectorului USB pentru a face posibilă instalarea suplimentară de sticlă de protecție pe suprafața matricei CCD și etanșarea suprafeței plăcii.

În capacul carcasei se face un orificiu traversant, în centrul căruia se află un bloc de trei LED-uri diferite culori de strălucire (roșu, verde, albastru), care este o sursă de lumină. bloc LED-uri, la rândul său, este acoperit cu o carcasă rezistentă la lumină. Locație la distanță LED-uri de la suprafața matricei vă permite să formați un fascicul de lumină aproximativ paralel pe obiectul de măsurat.

Matricea CCD este conectată la computer folosind un cablu USB. Software-ul este standard și inclus cu camera web.

Microscopul oferă o mărire a imaginii de 50...100 de ori, cu o rezoluție optică de aproximativ 10 microni cu o rată de reîmprospătare a imaginii de 15 Hz.

Designul microscopului este prezentat în Fig. 4 (nu la scară).

Pentru a-l proteja de deteriorarea mecanică, pe fereastra de intrare a matricei CCD 7 este instalată sticlă de protecție de cuarț 6 cu dimensiunile 1x15x15 mm pentru a o proteja de deteriorarea mecanică. Protecția plăcii electronice de lichide și deteriorări mecanice este asigurată prin etanșarea suprafeței acesteia cu etanșant siliconic 8. Obiectul studiat 5 este așezat pe suprafața sticlei de protecție 6. Iluminat LED-uri 2 sunt instalate în centrul orificiului din capacul 4 și sunt acoperite din exterior cu o carcasă din plastic rezistentă la lumină 3. Distanța dintre obiectul studiat și bloc LED-uri este de aproximativ 50...60 mm.

LED-urile de iluminat (Fig. 5) sunt alimentate de la bateria 12 din trei celule galvanice conectate în serie cu o tensiune de 4,5 V.Alimentarea este pornită folosind comutatorul SA1, LED-ul HL1 (1 în Fig. 4) este un indicator luminos, situat pe carcasa de protecție și semnalează prezența tensiunii de alimentare. LED-urile de iluminare EL1–EL3 sunt aprinse și astfel culoarea luminii este selectată cu ajutorul comutatoarelor SA2–SA4 (13) situate pe peretele lateral al carcasei 11.

Rezistoarele R1, R3—R5 sunt limitatoare de curent. Rezistorul R2 (14) este proiectat pentru a regla luminozitatea LED-urilor EL1-EL3; este instalat pe peretele din spate al carcasei. Dispozitivul folosește rezistențe constante S2-23, MLT, rezistențe variabile - SPO, SP4-1. Întrerupător SA1 - MT1, întrerupătoare SA2 - SA4 - buton SPA-101, SPA-102, LED AL307BM poate fi înlocuit cu KIPD24A-K

Deoarece dimensiunea aparentă a imaginilor de ieșire depinde de caracteristicile plăcii video utilizate și de dimensiunea monitorului, microscopul necesită calibrare. Constă în înregistrarea unui obiect de test (rigla școlară transparentă), ale cărui dimensiuni sunt cunoscute (Fig. 6). Măsurând distanța dintre cursele riglei de pe ecranul monitorului și corelându-le cu dimensiunea reală, puteți determina scara imaginii (mărire). În acest caz, 1 mm din ecranul monitorului corespunde la 20 de microni ai obiectului măsurat.

Folosind un microscop, puteți observa diverse fenomene și puteți măsura obiecte. În fig. Figura 7 prezintă o imagine a perforației cu laser a unei bancnote de 500 de ruble. Diametrul mediu al găurilor este de 100 µm și este vizibilă o variație a formei găurilor. În fig. Figura 8 prezintă o imagine a unei măști color Hitachi cu tuburi pentru imagini. Diametrul orificiilor este de aproximativ 200 de microni.

Un păianjen, piciorul și mustața au fost alese ca exemple de obiecte biologice; sunt prezentate în Fig. 9 și fig. 10, respectiv (diametrul mustații este de aproximativ 40 de microni), părul autorului (diametrul este de 80 de microni) - în Fig.11, solzi de pește - în Fig. 12. Este interesant de observat procesele de dizolvare a substantelor in apa. Procesele de dizolvare a sării și zahărului sunt date ca exemplu. În fig. 13,a și fig. 14a prezintă particule de sare uscată și, respectiv, cristale de zahăr, iar în Fig. 13.6 și fig. 14.6 - procesul de dizolvare a acestora în apă. Zonele de concentrare crescută a substanțelor și efectele focalizării luminii la centrele de dizolvare sunt clar vizibile.