Mikroskop uden linser.

I løbet af sin næsten 300-årige udviklingshistorie er mikroskopet sandsynligvis blevet et af de mest populære optiske enheder, der er vidt brugt inden for alle områder af menneskelig aktivitet. Det er især vanskeligt at overvurdere sin rolle i undervisningen af ​​skolebørn, der kender den omgivende mikrokosmos med deres egne øjne. Et karakteristisk træk ved det foreslåede mikroskop er den "ikke-standard" anvendelse af et konventionelt webkamera. Funktionsprincippet består i den direkte registrering af projektionen af ​​de studerede objekter på overfladen af ​​CCD-matrixen, når de er belyst af en parallel lysstråle. Det resulterende billede vises på en pc-skærm.

Sammenlignet med et konventionelt mikroskop mangler det foreslåede design et optisk system bestående af linser, og opløsningen bestemmes af pixelstørrelsen på CCD-matrixen og kan nå enheder mikron. Udseendet af mikroskopet er vist i fig. 1 og fig. 2. Mustek firm Wcam 300A model blev brugt som webkamera og har en farve CCD med en opløsning på 640x480 pixels. Et elektronisk kort med en CCD-matrix (fig. 3) fjernes fra sagen og efter lidt forfining installeres i midten af ​​det lysisolerede etui med et åbningslåg. Færdiggørelsen af ​​tavlen bestod af at lodde USB-stikket igen for at give mulighed for at installere yderligere beskyttelsesglas på overfladen af ​​CCD-matrixen og forsegle overfladen på tavlen.

Et gennemgående hul blev lavet i husdækslet, i midten der er en blok af tre lysdioder med forskellige glødefarver (rød, grøn, blå), som er en lyskilde. LED-blokken lukkes igen af ​​et uigennemsigtigt hus. LED'ernes fjernplacering fra matrixoverfladen tillader dannelse af en tilnærmelsesvis parallel lysstråle ved måleobjektet.

CCD-enheden er tilsluttet en pc ved hjælp af et USB-kabel. Software - på fuld tid, inkluderet i levering af webkameraet. Mikroskopet tilvejebringer en billedforstørrelse på 50 ... 100 gange med en optisk opløsning på ca. 10 mikron med en billedopfriskningshastighed på 15 Hz. Udformningen af ​​mikroskopet er vist i fig. 4 (ikke i skala).

Til indgangsvinduet til CCD-matrix 7 for dens beskyttelse mod mekanisk skade blev et kvartsbeskyttelsesglas 6 med dimensioner 1x15x15 mm installeret. Beskyttelse af det elektroniske kort mod væsker og mekanisk skade sikres ved at forsegle dets overflade med silikoneforsegling 8. Testobjektet 5 placeres på overfladen af ​​det beskyttende glas 6. Belysning-LED'er 2 er installeret i midten af ​​låget 4's åbning og lukkes udvendigt af et lysfast plasthus. Afstanden mellem testgenstanden og LED-blokken er ca. 50 ... 60 mm. Strømlysdioderne (fig. 5) drives af et batteri på 12 af tre 4, 5 V., der er tilsluttet i serieceller. Strømmen tændes af SA1-kontakten, HL1-LED (1 i fig. 4) er en indikator, der er placeret på det beskyttende hus og signaliserer tilstedeværelsen af forsyningsspænding. Belysnings-LED'erne EL1 - EL3 er tændt, og dermed vælges lysfarve ved hjælp af afbryderne SA2 - SA4 (13) placeret på sidevæggen på huset 11.

Modstande R1, R3 - R5 er strømbegrænsende. Modstand R2 (14) er designet til at justere lysstyrken på lysdioderne EL1 - EL3, den er installeret på husets bagvæg. Enheden bruger konstante modstande C2-23, MLT, variabel - SPO, SP4-1. Power switch SA1 - MT1, switches SA2 - SA4 - trykknap SPA-101, SPA-102, LED AL307BM kan erstattes af KIPD24A-K

Da den tilsyneladende størrelse på outputbillederne afhænger af egenskaberne for det anvendte videokort og skærmens størrelse, kræver mikroskopet kalibrering. Det består i at registrere et testobjekt (gennemsigtig skolelineal), hvis dimensioner er kendt (fig. 6). Ved at måle afstanden mellem linjernes streger på skærmen og korrelere dem med den rigtige størrelse, kan du bestemme billedskalaen (forstørrelse). I dette tilfælde svarer 1 mm af monitorskærmen til 20 μm af det målte objekt.

Ved hjælp af et mikroskop kan du observere forskellige fænomener og måle objekter. I fig. 7 viser et billede af laserperforering af en pengeseddel på 500 rubler. Den gennemsnitlige diameter på huller er 100 μm, spredningen af ​​huller i form er synlig. I fig. 8 er et billede af en Hitachi-farvebilledmaske. Hullens diameter er ca. 200 mikron.

Som et eksempel på biologiske genstande vælges en edderkop, dens pote og overskæg; de er vist i fig. 9 og fig. 10 henholdsvis (diameteren af ​​overskæg er ca. 40 mikron), forfatterens hår (diameter - 80 mikron) - i fig. 11, fiskeskalaer - i fig. 12. Det er interessant at observere processerne med opløsning af stoffer i vand. Som et eksempel er processerne til opløsning af salt og sukker angivet. I fig. 13a og fig. Fig. 14a viser henholdsvis partikler af tørt salt og sukkerkrystaller og fig. 13.6 og fig. 14.6 - processen med deres opløsning i vand. Zoner med øget koncentration af stoffer og virkningerne af fokuserende lys i opløsningscentre er tydeligt synlige.

Kilde: Radio 1`2008