Кашель

Схема работы микроскопа. Устройство световых микроскопов и техника микроскопирования

Тема: Микроскоп Работа № 1. Устройство светового микроскопа

Оборудование: микроскоп, постоянный препарат, пенал.

Оформление работы: Записать устройство микроскопа, назначение его частей, правила работы.

Микроскоп – оптико-механический прибор, позволяющий увеличивать рассматриваемый предмет (объект, препарат).

В микроскопе различают оптическую и механическую системы.

ОПТИЧЕСКАЯ СИСТЕМА:

Объектив – самая важная часть микроскопа, который привинчивается к нижней части тубуса. Объектив в микроскопе находится в непосредственной близости от рассматриваемого предмета, за что он и получил свое название. Он состоит из системы оптических линз, вставленных в латунную оправу, и требует весьма бережного обращения и тщательного ухода (никоим образом не следует надавливать объективом на лежащий на предметном столике препарат, так как это может вызвать повреждение или даже выпадение линзы).

Назначение объектива:

1) Строить в трубе микроскопа изображение, геометрически подобное изучаемому предмету.

2) Увеличивать изображение в то или иное число раз.

3) Выявлять подробности, недоступные невооруженному глазу. Объективы в количестве 2-3 штук ввинчиваются в особое приспособление, называемое револьвером (4).

Окуляр – вставляется в верхнюю часть тубуса. В него рассматривается изображение предмета (а не предмет), направленное объективом вверх. Он состоит из системы линз, вставленных в металлический цилиндр. Окуляр строит изображение, увеличивает его, но не выявляет подробности строения.

Конденсор – собирает и концентрирует в плоскости препарата весь свет, отраженный от зеркала. Конденсор состоит из цилиндра (оправы) внутри которого расположены 2 линзы. Поднимая и опуская конденсор можно регулировать освещение препарата.

Диафрагма – расположена в нижней части конденсора. Также как и конденсор служит для регулирования силы света.

Зеркало – служит для улавливания света от источника освещения. Оно подвижно прикреплено под столиком, вращаясь вокруг горизонтальной оси. Зеркало с одной стороны - плоское, с друзой - вогнутое.

МЕХАНИЧЕСКАЯ СИСТЕМА:

основание (штатив) или массивная ножка (1); коробка с микромеханизмом (2) и микровинтом (3);

податочный механизм для грубой наводки – макровинт или кремальера (8); предметный столик (4);

винты (5, 6, 12, 13);

головка (9); револьвер (10); клеммы; тубус (11);

дуга или тубусодержвтель(7); Кремальера (макровинт) – служит для приблизительной «грубой» установки на фо-

Микровинт - служит для более тонкой и точной наводки.

Предметный столик – прикрепляется к передней части колонки, на которой помещают исследуемый предмет. На столике имеется 2 клеммы; с их помощью закрепляется препарат. Передвижение препарата осуществляется с помощью винтов, которые расположены сбоку столика.

Тубус – служит для соединения объектива и окуляра, и соединен со штативом таким образом, что может подниматься и опускаться. Передвижение тубуса осуществляется с помощью двух винтов: макрометрического и микрометрического.

Штатив – соединяет все вышеуказанные части микроскопа.

Определение общего увеличения микроскопа

Объектив	10х	15х

Определение фокусного расстояния

F8 = 0,9 см ~ 1 см

F40 = 1,2 мм ~ 1 мм

Вспомогательное оборудование (запомнить названия):

1. предметные и покровные стекла;

2. стаканчик или колбочка для воды, пипетка;

3. бритва (лезвие), препаровальные иглы;

4. полоски фильтровальной бумаги, салфетка.

Правила работы с микроскопом:

Работать с микроскопом следует без торопливых и резких движений. В работе с микроскопом соблюдайте чистоту и аккуратность. Оберегайте микроскоп от пыли и загрязнения.

1. Перенос микроскопа осуществляется двумя руками: одной рукой – за тубусодержатель, другой – снизу за основание.

2. Микроскоп устанавливается прямо перед работающим, напротив его левого глаза, и не перемещается.

3. С правой стороны располагаются необходимые инструменты, материалы и альбом для зарисовок.

4. Перед началом работы мягкой (желательно батистовой) тряпочкой протираются от пыли окуляр, объектив, зеркало.

5. Поставив микроскоп на постоянное место, опускаем при помощи микровинта тубус микроскопа, глядя при этом сбоку микроскопа, так, чтобы объектив малого увеличения находился на расстоянии ~ 1 см. от предметного стекла.

6. Каждый объект изучается сначала при малом увеличении, в затем переводят на большое.

7. Для освещения используются естественный свет, но не прямой, солнечный или электрический, лучше матовый.

8. Установка освещения:

а) удалить матовое стекло под конденсором; б)установить конденсор фронтальной линзой на уровень столика микроскопа (под-

нять его с помощью винта; в) открыть полностью диафрагму;

г) установить объектив малого увеличения; д) движением зеркала направить свет так, чтобы, пройдя через объектив, пучок све-

та полностью освещал плоскость входного зрачка объектива.

9. После установки освещения помещаем препарат на предметный столик, чтобы рассматриваемый объект находился под фронтальной линзой объектива малого увеличения. Затем снова опускаем тубус при помощи кремальеры так, чтобы между фронтальной линзой малого объектива и покровным стеклом препарата было расстояние 3-4 мм (при опускании тубуса нужно смотреть не в окуляр, а сбоку на объектив).

10. Глядя в окуляр левым глазом (не закрывая правый), плавно поворачиваем правой рукой винт кремальеры не себя, находим изображение, одновременно левой рукой придаем объекту выгодное положение.

11. Переходя на большое увеличение, переводим револьвер и на место малого увеличения ставим объектив 40 х . При большом увеличении, вращая микровинт, добиваются четкого изображения (вращают микровинт не более чем на пол-оборота). Помните, что при вращении микро- и макровинта по часовой стрелке тубус с объективами опускается вниз, а при обратном вращении поднимается.

12. После работы опять устанавливаем объектив малого увеличения.

13. Только при малом увеличении следует снимать препарат со столика микроскопа. Микроскоп после работы нужно протереть салфеткой и поместить под чехол.

Работа № 2. Работа с микроскопом на малом и большом увеличении.

Оформление работы: Записать технику приготовления препаратов.

Препараты и их приготовление.

Препараты могут быть временные и постоянные. При изготовлении временного препарата объект помещается в каплю прозрачной жидкости - воды или глицерина. Та-

кие препараты не подлежат долгому хранению. В том случае, когда объект исследования помещается в каплю горячего глицерин-желатина или канадского бальзама, затвердевающих при охлаждении. Получается постоянный препарат, который может храниться годами.

На практических занятиях по анатомии растений студенты пользуются как постоянными, так и временными препаратами, изготовленными ими самостоятельно. Для изготовления временного препарата необходимо:

o с помощью пипетки нанести каплю воды или глицерина в центр предметного стекла; o препаровальной иглой поместить объект в каплю приготовленной жидкости;

o осторожно накрыть объект тонким (хрупким) покровным стеклом. Сверху покровное стекло должно оставаться сухим, т.е. вода не должна выходить за его пределы. Избыток воды удаляется с помощью полоски фильтровальной бумаги. Если же жидкости под стеклом мало, можно добавить ее, подведя пипетку к краю покровного стекла, не поднимая его.

o в препарате часто оказываются пузырьки воздуха, которые попадают в него вместе с объектом или при резком, неосторожном опускании покровного стекла и своими контурами мешают изучению объекта. Удалить их можно добавлением воды с одной стороны покровного стекла с одновременным удалением ее с противоположной стороны или легким постукиванием препаровальной иглой по покровному стеклу, держа препарат почти вертикально.

ИСПОЛЬЗОВАНИЕ В ШКОЛЕ

Полученные знания и практические навыки используются в школьном курсе биологии на уроке «Знакомство с увеличительными приборами» и в процессе преподавания всего курса ботаники и других биологических дисциплин.

ДОМАШНЕЕ ЗАДАНИЕ : Выучить устройство микроскопа, правила работы с ним и технику приготовления препаратов.

Микроскоп (от греч. mikros - малый и skopeo - рассматриваю) - это оптический прибор, предназначенный для зрительного исследования мелких объектов, невидимых невооруженным глазом. В микробиологии применяют самые разнообразные микроскопы, имеющие различную конструкцию и приспособления, но схожие между собою в своих основных элементах.

Рис. 33. Устройство микроскопа

1 - штатив; 2 - тубус; 3 - головка; 4 - предметный столик; 5 - макровинт; 6 - микровинт;

7 - конденсор; 8 - осветительное устройство; 9 - объектив; 10 - окуляр.

Микроскоп состоит из двух основных частей: механической и оптической (рис. 33). Механическая часть микроскопа включает штатив (1), который состоит из массивного основания и тубусодержателя.

В верхней части тубусодержателя крепится монокулярный или бинокулярный тубус (2) и головка с направляющей типа «ласточкин хвост» (3). На эту направляющую помещают револьвер. Револьвер имеет четыре отверстия с резьбой для ввинчивания объективов и фиксатор для их центрирования. Сферическая часть револьвера вращается на шариках (для быстрой смены объектива) и оснащена шариковым фиксатором.

В средней части тубусодержателя расположен предметный столик (4), который имеет клеммы для фиксирования предметного стекла и боковые винты для продольного и поперечного перемещения. Это значительно облегчает работу с препаратом и позволяет рассматривать объект в различных его точках. В центре предметного столика имеется отверстие для прохождения света. Некоторые исследовательские микроскопы снабжены дополнительными микровинами для микроперемещения объекта.

Тубусодержатель в нижней части несет направляющую с большими ручками (5) грубой фокусировки микроскопа (макрометрический винт или кремальера) и малыми ручками (6) или диском для точной фокусировки микроскопа (микрометрический винт). Вращая кремальеру, производят грубое, видимое глазом, вертикальное перемещение предметного столика или тубуса. С помощью микрометрического винта перемещают предметный столик или тубус вверх - вниз на очень незначительное расстояние, заметное лишь при микроскопировании. Один оборот микрометрического винта дает перемещение на 0,1 мм. Этого достаточно для точной фокусировки объекта. Во избежание поломки микрометрического винта не следует делать им более 1-1,5 оборота.

Оптическая часть микроскопа включает осветительную систему и систему линз.

Осветительная система расположена под предметным столиком и состоит из конденсора (7) и осветительного устройства (8). Конденсор является важнейшей частью микроскопа, от которой зависит успех микробиологических исследований. Он предназначен для собирания рассеянных световых лучей, которые, проходя через линзы конденсора, собираются в фокусе на плоскости рассматриваемого препарата.

Конденсор фиксируется кольцом в оправе, расположенной на кронштейне, и удерживается небольшим болтом. Кроме того, имеется специальный боковой винт, позволяющий передвигать конденсор вверх - вниз на 20 мм для изменения освещенности поля зрения. В нижней части конденсора имеется ирисовая диафрагма. Отверстие диафрагмы регулируется специальным рычагом, что дает возможность изменять яркость освещения объекта. В нижней части конденсора располагается подвижная рамка (оправа), в которую помещают светофильтры из матового или синего стекла. Светофильтры служат для ослабления степени освещенности и улучшения четкости изображения.

Световые лучи направляются в конденсор с помощью зеркала или специального электрического осветительного устройства, которое у различных микроскопов имеет свои конструкционные особенности.

Важнейшей частью микроскопа является также система линз, которая создает увеличенное обратное и мнимое изображение объекта. Она состоит из объектива (9), расположенного в нижней части тубуса и направленного на исследуемый объект, и окуляра (10), помещенного в верхней части тубуса.

Объектив представляет собой металлический цилиндр, в котором закреплены линзы. Главная (фронтальная) линза направлена к препарату. Лишь она обеспечивает необходимое увеличение изображаемого объекта, все остальные коррегируют изображение и называются коррекционными. От фронтальной линзы зависит разрешающая способность микроскопа, т.е. наименьшее расстояние, при котором две близко расположенные точки различают отдельно. В современных оптических микроскопах разрешающая способность объективов составляет 0,2 мкм. Чем больше кривизна фронтальной линзы, тем больше степень ее увеличения.

Однако фронтальная линза вызывает и отрицательные, мешающие исследованию, явления, основными из которых является сферическая абберация и хроматическая абберация.

Сферическая абберация связана с тем, что боковые лучи, падающие на края фронтальной линзы, преломляются сильнее остальных и делают изображение объекта расплывчатым, нечетким. Поэтому каждая точка объекта имеет вид кружочка. Для исправления недостатков фронтальной линзы в объективах - ахроматах имеется система коррекционных линз (от 3-4 до 10-12).

Являясь наиболее простыми, ахроматы страдают хроматической абберацией. Хроматическая абберация обусловлена разложением луча белого света, проходящего через фронтальную линзу, на составные части спектра. Изображение объекта получается как бы окруженное радугой. Наиболее сильно стеклянные линзы преломляют сине-фиолетовые лучи и меньше всего - красные.

Устранение сферической и хроматической абберации наиболее полно достигается при использовании апохроматов. Они состоят из совокупности линз, имеющих различную кривизну и изготовленных из разных сортов стекла. Это создает условия обеспечения четкости изображения и для более правильной передачи окраски цветных объектов.

В первое время использовались ахроматы, которые позволяли устранять хроматическую абберацию в отношении двух наиболее ярких цветов спектра. Поэтому изображение объекта было лишено окраски. В дальнейшем были получены особые сорта стекла, линзы из которых устраняли не только окрашивание объекта., но и давали четкое изображение от лучей разного цвета. Такие объективы получили название апохроматы.

Панахроматы имеют еще более сложную конструкцию и позволяют создавать более четкие контуры объектов во всем поле зрения

Для выбора объективов на их корпусе гравируют обозначения: ахр. - ахромат, апо. - апохромат; пан. - панхромат

Различают объективы сухие и иммерсионные. При использовании сухого объектива между его фронтальной линзой и рассматриваемым объектом находится прослойка воздуха. Световые лучи из воздуха проходят через стекло препарата, затем снова через воздушную прослойку, в результате чего преломляются и рассеиваются на границе разнородных сред. После таких переходов через разнородные среды только часть световых лучей проникает в объектив. Чтобы уловить максимальное количество световых лучей, фронтальная линза объективов должна иметь сравнительно большой диаметр, большое фокусное расстояние и малую кривизну. Поэтому сухие объективы имеют небольшую степень увеличения (8 х, 10 х, 20 х, 40 х).

Для достижения большего увеличения необходимо создать однородную оптическую среду между фронтальной линзой объектива и препаратом. Это становится возможным при погружении объектива в каплю кедрового масла, которую наносят на препарат. Кедровое масло обладает коэффициентом преломления n = 1,515, близким к коэффициенту преломления стекла препарата (п = 1,52). Поэтому световые лучи, проходящие через иммерсионное масло, не рассеиваются и, не меняя своего направления, попадают в объектив, обеспечивая четкую видимость исследуемого объекта. При отсутствии кедрового масла используют заменители: персиковое масло (n = 1,49); касторовое масло (1,48-1,49); гвоздичное масло (1,53); иммерсиол, в состав которого входят персиковое масло (50 г), канифоль{10 г), нафталин (10 г), салол (1 г); смесь равных объемов касторового (n = 1,47) и укропного (n - 1,52) масел.

Объективы масляной иммерсии имеют маркировку «МИ» черную полосу на цилиндре и утопающую фронтальную линзу, что предохраняет ее от повреждения в случае неосторожного соприкосновения объектива с препаратом. Степень увеличения изображения у масляных иммерсионных объективов может быть 80 х,90 х,95 х,100 х и120 х.

Объективы водной иммерсии имеют степень увеличения изображения 40Х. Они маркируются буквами «ВИ» и белой полосой на цилиндре. Такие объективы очень чувствительны к изменению толщины покровного стекла, так как коэффициент преломления воды отличается от коэффициента преломления стекла. Наилучшее качество изображения наблюдается при использовании покровных стекол толщиной 0,17 мм.

Большинство микроскопов снабжено тремя типами объективов (10 х, 20 х, 40 х и 90 х), обеспечивающих соответственно малое, среднее и большое увеличение. Наименьшая кратность увеличения объектива - 8 х. При длительной обработке объектива ацетоном или бензином с целью удаления иммерсионного масла, клей, соединяющий линзы, разрушается. Это приводит в негодность оптическую систему объектива.

Окуляр находится в верхней части тубуса и увеличивает изображение, данное объективом. Он состоит из двух плоско-выгнутых линз: верхней линзы (глазной) и нижней, обращенной к объекту, собирающей линзы. Глаз исследователя, как бы продолжая оптическую систему микроскопа, преломляет лучи, вышедшие из окуляра и строит увеличенное изображение объекта на сетчатке.

Обе линзы заключены в металлическую оправу. На оправе окуляров гравируется цифра, показывающая, во сколько раз окуляр повышает увеличение объектива. В монокулярном микроскопе используют один объектив, а в бинокулярном микроскопе - два. Соответственно, изображение объекта получается плоским или стереоскопическим. Бинокулярный тубус можно настроить на любые межзрачковые расстояния в диапазоне от 55 до 75 см.

Кратность увеличения окуляра обозначена на металлической оправе глазной линзы (7 х, 10 х или 15 х). Общее увеличение микроскопа равно произведению коэффициента увеличения объектива и коэффициента увеличения окуляра. Таким образом, наименьшее увеличение биологических микроскопов – 56 раз (8 - увеличение объектива, умноженное на 7 – увеличение окуляра), а наибольшее - 1800 (120х15).

Однако увеличенное изображение объекта может четким и нечетким. Четкость изображения определяется разрешающей способностью микроскопа (полезным увеличением) т.е. минимальным расстоянием между двумя точками, когда они еще не сливаются в одну. Чем больше разрешающая способность микроскопа, тем меньший объект можно увидеть.

Показатель разрешающей способности микроскопа зависит от длины волны используемого света и суммы числовых апертур объектива и конденсора:

где α - минимальное расстояние между двумя точками;

А 1 - числовая апертура объектива;

А 2 - числовая апертура конденсора;

λ - длина волны используемого света.

Числовые апертуры объектива и конденсора указаны на их корпусе. Повысить разрешающую способность микроскопа можно, используя ультрафиолетовое облучение. Однако ультрафиолетовые микроскопы очень дорогие, что затрудняет их использование. Чаще всего для повышения разрешающей способности микроскопа применяют иммерсионную систему.

Микроскоп световой - это оптический инструмент, предназначенный для исследования объектов, невидимых невооруженным глазом. Световые микроскопы можно разделить на две основные группы: биологические и стереоскопические. также часто называют лабораторными, медицинскими - это микроскопы для исследования тонких прозрачных образцов в проходящем свете. Биологические лабораторные микроскопы имеют большое увеличение, наиболее распространенное - 1000х, но некоторые модели могут иметь увеличение до 1600х.

Используют для исследования непрозрачных объемных объектов (монет, минералов, кристаллов, электросхем и пр.) в отраженном свете. Стереоскопические микроскопы обладают небольшим увеличением (20х, 40х, некоторые модели – до 200х), но при этом они создают объемное (трехмерное) изображение наблюдаемого объекта. Данный эффект очень важен, например, при исследовании поверхности металла, минералов и камней, так как позволяет обнаружить углубления, трещины и прочие элементы структуры.

В данной статье мы более детально рассмотрим строение , для чего рассмотрим отдельно оптическую, механическую и осветительную системы микроскопа.

2. Насадка

4. Основание

5. Револьверная головка

6. Объективы

7. Координатный столик

8. Предметный столик

9. Конденсор с ирисовой диафрагмой

10. Осветитель

11. Переключатель (вкл./выкл.)

12. Винт макрометрической (грубой) фокусировки

13. Винт микрометрической (точной) фокусировки

Оптическая система микроскопа

Оптическая система микроскопа состоит из объективов, расположенных на револьверной головке, окуляров, также может включать в себя призменный блок. С помощью оптической системы собственно и происходит формирование изображения исследуемого образца на сетчатке глаза. Поэтому важно обращать внимание на качество оптики, используемой в оптической конструкции микроскопа. Заметим, что изображение, полученное с помощью биологического микроскопа, - перевернутое.

УВЕЛИЧЕНИЕ = УВЕЛИЧЕНИЕ ОБЪЕКТИВА Х УВЕЛИЧЕНИЕ ОКУЛЯРА.

Сегодня во многих детских микроскопах используется линза Барлоу, с коэффициентом увеличения 1.6х или 2х. Ее применение позволяет дополнительно плавно повысить увеличение микроскопа свыше 1000крат. Польза от такой линзы Барлоу весьма сомнительна. Ее практическое применение приводит к существенному ухудшению качества изображения, и в редких случаях может оказаться полезным. Но производители детских микроскопов успешно используют ее в качестве маркетингового хода по продвижению своей продукции, ведь часто родители, досконально не разобравшись в технических параметрах микроскопа, выбирают его по ошибочному принципу "чем больше увеличение, тем лучше". И, конечно же, ни один профессиональный лабораторный микроскоп не будет иметь в комплекте такой линзы, заведомо ухудшающей качество изображения. Для изменения увеличения в профессиональных микроскопах используется исключительно комбинация различных окуляров и объективов.

В случае наличия линзы Барлоу формула расчета увеличения микроскопа принимает следующий вид:

УВЕЛИЧЕНИЕ = УВЕЛИЧЕНИЕ ОБЪЕКТИВА Х УВЕЛИЧЕНИЕ ОКУЛЯРА Х КОЭФФИЦИЕНТ УВЕЛИЧЕНИЯ ЛИНЗЫ БАРЛОУ.

Механическая система микроскопа

Механическая система состоит из тубуса, штатива, предметного столика, механизмов фокусировки, револьверной головки.

Механизмы фокусировки используют для фокусировки изображения. Винт грубой (макрометрической) фокусировки используют при работе с малыми увеличениями, а винт точной (микрометрической) фокусировки – при работе с большими увеличениями. Детские и школьные микроскопы, как правило, имеют только грубую фокусировку. Однако, Вы выбираете биологический микроскоп для лабораторных исследований, наличие тонкой фокусировки является обязательным. Обратите внимание, на рисунке приведен пример биологического микроскопа с раздельными точной и грубой фокусировкой, при этом в зависимости от конструктивных особенностей многие микроскопы могут иметь коаксиальные винты макро- и микрометрической регулировки фокуса. Отметим, что стереомикроскопы имеют только грубую фокусировку.

В зависимости от конструктивных особенностей микроскопа фокусировка может осуществляться перемещением предметного столика в вертикальной плоскости (вверх/вниз) либо тубуса микроскопа с его оптическим блоком также в вертикальной плоскости.

На предметном столике размещается исследуемый объект. Существует несколько видов предметных столиков: неподвижный (стационарный), подвижный, координатный и другие. Наиболее комфортным для работы является именно координатный столик, с помощью которого Вы можете перемещать исследуемый образец в горизонтальной плоскости по осям Х и У.

На револьверной головке расположены объективы. Поворачивая ее, Вы можете выбирать тот или иной объектив, и таким образом менять увеличение. Недорогие детские микроскопы могут быть оснащены несменными объективами, в то время как в профессиональных биологических микроскопах используются сменные объективы, вкручивающиеся в револьверную головку по стандартной резьбе.

В тубус микроскопа вставляется окуляр. В случае бинокулярной или тринокулярной насадки имеется возможность регулировки межзрачкового расстояния и коррекции диоптрий для подстройки под индивидуальные анатомические особенности наблюдателя. В случае детских микроскопов в тубус сначала может быть установлена "вредительница" линза Барлоу, а уже в нее - окуляр.

Осветительная система микроскопа

Осветительная система состоит из источника света, и диафрагмы.

Источник света может быть встроенный или внешний. Биологические микроскопы имеют нижнюю подсветку. Стереоскопические микроскопы могут быть оснащены нижней, верхней и боковой подсветкой для разных типов освещения препаратов. Детские биологические микроскопы могут иметь дополнительную верхнюю (боковую) подсветку, практическое применение которой, на самом деле, как правило, является бессмысленным.

С помощью конденсора и диафрагмы можно регулировать освещение препарата. Конденсоры бывают однолинзовые, двухлинзовые, трехлинзовые. Поднимая или опуская конденсор, Вы соответственно конденсируете или рассеиваете свет, попадающий на образец. Диафрагма может быть ирисовой с плавным изменением диаметра отверстия или ступенчатой с несколькими отверстиями различных диаметров. Так уменьшая или увеличивая диаметр отверстия, Вы соответственно ограничиваете либо увеличиваете поток света, падающий на исследуемый объект. Также отметим, что конденсор может быть оснащен фильтродержателем для установки различных светофильтров.

На этом можно закончить первое знакомство с микроскопом. Надеемся, что выше изложенный материал поможет Вам определиться с для Ваших целей.

с доставкой по Харькову, Киеву или любой другой город Украины вы можете в нашем магазине OpticalMarket, предварительно получив профессиональную консультацию у наших специалистов.

Лабораторное занятие по ботанике №1

Тема: «Строение микроскопа. Приготовление временных препаратов. Строение растительной клетки. Плазмолиз и деплазмолиз.»

Цель: 1. Изучить строение микроскопа (марок - МБР, МБИ, Биолам), назначение его частей. Усвоить правила работы с микроскопом.

2. Усвоить методику приготовления временных препаратов.
3. Изучить структурные основные компоненты растительной клетки: оболочку, цитоплазму, ядро, пластиды.
4. Познакомиться с явлением плазмолиза и деплазмолиза.
5. Научиться сравнивать между собой клетки различных тканей, находить в них одинаковые и различные черты.

Оборудование: микроскоп, набор для микрокопирования, раствор хлористого натрия или сахарозы, раствор йода в йодистом калии, полоски фильтровальной бумаги, глицерин, метиленовый синий, ломтики арбуза, томата, лук с антоцианом. микроскоп препарат клетка

1. Ознакомиться с устройством биологического микроскопа МБР - 1 или Биолам. Записать назначение основных частей.
2. Ознакомиться с устройством стереоскопических микроскопов МБС - 1.
3. Записать правила работы с микроскопом.
4. Усвоить методику изготовления временных препаратов.
5. Изготовить препарат эпидермы сочной чешуи лука и рассмотреть при малом увеличении участок эпидермы, состоящий из одного слоя клеток с хорошо заметными ядрами.
6. Изучить строение клетки при большом увеличении, сначала в капле воды, затем в растворе йода в йодистом калии.
7. В клетках чешуи лука вызвать плазмолиз, воздействуя раствором хлористого натрия. Затем перевести в состояние деплазмолиза. Зарисовать.

Общие замечания

Биологический микроскоп - это прибор, с помощью которого можно рассмотреть различные клетки и ткани растительного организма. Устройство этого прибора довольно просто, однако неумелое пользование микроскопом приводит к его порче. Вот почему необходимо усвоить строение микроскопа, основные правила работы с ним. В микроскопе любой марки выделяют следующие части: оптическую, осветительную и механическую. К оптической части относят: объективы и окуляры.

Объективы служат для увеличения изображения объекта и состоят из системы линз. Степень увеличения объектива находятся в прямой зависимости от числа линз. Объектив с большим увеличением имеет 8 - 10 линз. Первую линзу, обращенную к препарату, называют фронтальной. Микроскоп МБР - 1 снабжен тремя объективами. Увеличение объектива обозначено на нем цифрами: 8х, 40х, 90х. Различают рабочее состояние объектива, т. е. расстояние от покровного стекла до фронтальной линзы. Рабочее расстояние при объективе 8х равно 13,8 мм, при объективе 40х - 0,6 мм, при объективе 90х - 0,12 мм. Необходимо очень аккуратно и бережно обращаться с объективами большего увеличения, чтобы ни в коем случае не повредить фронтальную линзу. С помощью объектива в тубусе получают увеличенное, действительное, но обратное изображение объекта и выявляют детали его структуры. Окуляр служит для увеличения изображения, идущего от объектива и состоит из 2 - 3 линз, вмонтированных в металлический цилиндр. Увеличение окуляра обозначено на нем цифрами 7х, 10х,15х.

Для определения общего увеличения следует умножить увеличение объектива на увеличение окуляра.

Осветительное устройство состоит из зеркала, конденсора с ирисовой диафрагмой и предназначено для освещения объекта пучком света.

Зеркало служит для собирания и направления лучей света, падающего от зеркала на объект. Ирисовая диафрагма расположена между зеркалом и конденсором, состоит из тонких металлических пластинок. Диафрагма служит для регулирования диаметра светового потока, направляемого зеркалом через конденсор на объект.

Механическая система микроскопа состоит из подставки микро - и макровинтов, тубусодержателя, револьвера и предметного столика. Микрометрический винт служит для незначительного перемещения тубусодержателя, а и объектива, на расстояния, измеряемые микрометрами (мкм). Полный оборот микровинта передвигает тубусодержатель на 100 мкм, а поворот на одно деление на 2 мкм. Во избежание порчи микрометрического механизма разрешается поворачивать микрометрический винт в сторону не более чем на половину оборота.

Макровинт используют для значительного перемещения тубусодержателя. Обычно пользуются им при фокусировке объекта на малом увеличении. В тубус - цилиндр сверху вставляют окуляры. Револьвер предназначен для быстрой смены объективов, которые ввинчены в его гнезда. Центрированное положение объектива обеспечивает защелка, расположенная внутри револьвера.

Предметный столик предназначен для расположения на нем препарата, который фиксируется на нем с помощью двух замков.

Правила работы с микроскопом

1. мягкой салфеткой протирают оптическую часть микроскопа.
2. ставят микроскоп у края стола так, чтобы окуляр находился на против левого глаза экспериментатора и в течение работы микроскоп не передвигают. Тетрадь и все предметы, необходимые для работы располагают справа от микроскопа.
3. открывают полностью диафрагму. Конденсор ставят в полуопущенное положение.
4. при помощи зеркала настраивают солнечный «зайчик», глядя в отверстие предметного столика. Для этого линза конденсора, находящегося под отверстием предметного столика, должна быть ярко освещена.
5. переводят микроскоп при малом увеличении (8х) в рабочее положение - устанавливают объектив на расстоянии 1 см от предметного столика и, глядя в окуляр, проверяют освещенность поля зрения. Оно должно быть ярко освещено.
6. на предметный столик помещают изучаемый объект и медленно поднимают тубус микроскопа до появления четкого изображения. Просматривают весь препарат.
7. для изучения какого - либо участка объекта при большом увеличении сначала ставят этот участок в центр поля зрения малого объектива. После этого поворачивают револьвер так, чтобы объектив 40х занял рабочее положение (объектив не поднимать!). С помощью микроскопа добиваются четкой видимости изображения объекта.
8. после окончания работы переводят револьвер с большого увеличения на малое. Снимают с рабочего столика объект, переводят микроскоп в нерабочее состояние.

Методика приготовления микропрепарата

1. на предметное стекло наносят каплю жидкости (вода, спирт, глицерин).
2. препаровальной иглой берут часть объекта и помещают его в каплю жидкости. Иногда делают срез изучаемого органа при помощи бритвы. Затем, выбрав самый тонкий срез, кладут его на предметное стекло в каплю жидкости.
3. закрывают объект покровным стеклом так, чтобы под него не попал воздух. Для этого покровное стекло берут двумя пальцами за грани, проводят нижнюю грань к краю капли жидкости и плавно опускают, придерживая его препаровальной иглой.
4. препарат помещают на предметный столик и рассматривают.

Ход лабораторного занятия

Из мясистой чешуи луковицы скальпелем вырезать небольшой кусочек (около 1 см 2). С внутренней стороны (вогнутой) пинцетом снять прозрачную пленку (эпидерму). Положить в приготовленную каплю и наложить покровное стекло.

При слабом увеличении найти наиболее освещенное место (наименее поврежденное, без складок и пузырьков). Перевести на сильное увеличение. Рассмотреть и зарисовать одну клетку. Отметить оболочку с порами, постенный слой цитоплазмы, ядро с ядрышками, вакуоль с клеточным соком. Затем с одной стороны покровного стекла капают раствор хлористого натрия (плазмолитик). С противоположной стороны, не сдвигая препарата, начинают отсасывать воду кусочками фильтровальной бумаги, при этом необходимо смотреть в микроскоп и следить за тем, что происходит в клетках. Обнаруживают постепенное отхождение протопласта от оболочки клетки, вследствие выхода воды из клеточного сока. Наступает такой момент, когда протопласт внутри клетки отделяется от оболочки полностью и принимает полный плазмолиз клетки. Затем меняют плазмолитик водой. Для этого осторожно помещают каплю воды на границу покровного стекла с предметными медленно отмывают препарат от плазмолитика. Наблюдают, что постепенно клеточный сок заполняет весь объем вакуоли, цитоплазма применяется к оболочке клетки, т.е. наступает деплазмолиз.

Следует зарисовать клетку в плазмолированном и деплазмолированном состояниях, обозначить все части клетки: ядро, оболочку, цитоплазму.

По таблицам зарисовать схему субмикроскопического строения растительной клетки, обозначить все компоненты.

Кожица лука

Цитоплазма ядро оболочка

Кожица лука. Органоиды клетки.

Цитоплазма - это обязательная составная часть клетки, в которой происходят сложные и разнообразные процессы синтеза, дыхания, роста.

Ядро - одно из важнейших органоидов клетки.

Оболочка - это поверхностный слой, обтягивающий покрывающий что - нибудь.

Плазмолиз при добавлении раствора натрий хлор

Плазмолиз - это отставание цитоплазмы от клеточной оболочки, которое происходит в результате потери воды вакуолью.

Деплазмолиз

Деплазмолиз - это явление при котором протопласт возвращается в обратное состояние.

Плазмолиз при добавлении сахарозы

Деплазмолиз при добавлении сахарозы

Вывод: Сегодня мы ознакомились с устройством биологического микроскопа, так же усвоили методику приготовления временных препаратов. Мы изучали основные структурные компоненты растительной клетки: оболочку, цитоплазму, ядро на примере кожицы лука. И ознакомились с явлением плазмолиза и деплазмолиза.

Вопросы для самоконтроля

1. Какие части клетки можно рассмотреть в оптический микроскоп?
2. Субмикроскопическое строение растительной клетки.
3. Какие органеллы составляют субмикроскопическую структуру ядра?
4. Каково строение цитоплазматической мембраны?
5. Отличия растительной клетки от животной?
6. Как доказать проницаемость клеточной мембраны?
7. Значение плазмолиза и деплазмолиза для растительной клетки?
8. Как осуществляется связь между ядром и цитоплазмой?
9. Место изучения темы «Клетка» в курсе общей биологии средней школы.

Литература

1. А.Е. Васильев и др. Ботаника (анатомия и морфология растений), «Просвещение», М,1978, с.5-9, с.20-35
2. Киселева Н.С. Анатомия и морфология растений. М. «Высшая школа»,1980, с.3-21
3. Киселева Н.С., Шелухин Н.В. Атлас по анатомии растений. . «Высшая школа»,1976
4. Хржановский В.Г. и др. Атлас по анатомии и морфологии растений. «Высшая школа», М., 1979, с.19-21
5. Воронин Н.С. Руководство к лабораторным занятиям по анатомии и морфологии растений. М., 1981, с.27-30
6. Тутаюк В.Х. Анатомия и морфология растений. М. «Высшая школа»,1980, с.3-21
7. Д.Т. Конысбаева ПРАКТИКУМ ПО АНАТОМИИ И МОРФОЛОГИИ РАСТЕНИЙ

Тема 1. КЛЕТКА

§6. СТРОЕНИЕ МИКРОСКОПА

Вы ознакомиться со строением микроскопа и узнаете, как рассчитывать его увеличение.

Будем ли мы работать с микроскопом?

Что можно увидеть в микроскоп, кроме бактерия?

Микроскоп (от греческого «микрос»- малый и «скопео» - смотреть, рассматривать) - где увеличительный прибор, который позволяет рассматривать предмет и очень малого размера. Конструкция школьного микроскопа почти такая же, как в лучших исследовательских микроскопов первой половины XX века. (мл. 6). При правильной настройке школьный микроскоп позволяет увидеть не только клетку, но и отдельные ее внутренние структуры. А при наличии определенного опыта - даже выполнять некоторые интересные эксперименты.

Микроскоп состоит а корпуса и элементов оптической системы, через которые проходит свет.

Частями корпуса являются:

✓ основание;

Рис. в. Внешний вид и основные составляющие школьного микроскопа

✓ предметный столик, на котором размещается опытный образец, закрепляется на столике с помощью двух гибких держателей;

В штатив с изменяемым углом наклона, на котором находятся большой винт грубой настройки четкости (макрогвинт), и меньший винт точной настройки четкости (мікрогвинт);

✓ тубус, на нижней части которого крепится револьверная насадка с объективами, а в верхнюю часть укладывается окуляр.

К элементам оптической системы микроскопа относятся:

✓ вогнутое зеркало, которое можно поворачивать;

В диафрагма, что находится под предметным столиком;

✓ револьверная насадка с объективами разного увеличения;

✓ окуляр, в который наблюдают объект исследования.

Зеркало используют для настройки наилучшего освещения препарата. Диафрагмой регулируют контрастность и яркость изображения: если диафрагма закрыта, изображение очень контрастное, однако темное; если диафрагма полностью открыта, то контрастность мала, а света много, поэтому изображение переосвітлене.

Рис. 7. Объективы (а), окуляр (б) школьного микроскопа и их маркировка

Объектов. Школьный микроскоп имеет три объектива: очень малого (4-кратного), малого (10-кратного) и большого (40-кратного) увеличения. Для легкой их смены они вкручены в револьверную насадку. Объектив, который расположен вертикально вниз, в направлении к объекту исследования, включенный в оптическую систему, другие - выключены. Поворачивая револьверную насадку, можно менять рабочий объектив и, таким образом, переходить от одного увеличения к другому. При включении другого объектива в оптическую систему слышен легкий щелчок - это срабатывает пружинный фиксатор револьверной насадки.

Объектив является главным элементом оптической системы микроскопа. На объективе цифрами обозначены его технические характеристики.

В верхней строке первой цифрой обозначается увеличение объектива (жал. 7).

Произведение увеличения объектива и увеличения окуляра показывает общее увеличение микроскопа. Например, при включенном 4-кратном объективе и 10-кратном окуляре общее увеличение микроскопа составляет: 4 ∙ 10 = 40 (раз).

При работе с микроскопом на предметный столик кладут опытный образец, закрепляют его держателями, включают объектив малого увеличения (10-кратннй). Вращая зеркальце, направляют на препарат свет, и макрогвинтом настраивают четкость. Далее, при необходимости, включают объектив большого увеличения, підрегульовують четкость мікрогвинтом и контрастируют изображение диафрагмой.

Работая с микроскопом, придерживайтесь таких правил:

1. Линзы окуляров и объективов нужно предохранять от загрязнения и механических повреждений: не касаться пальцами и твердыми предметами, не допускать попадания на них воды и других веществ.

2. Запрещается раскручивать оправы окуляра и объективов, разбирать механические детали микроскопа - их ремонтируют только в специальных мастерских.

3. Переносить микроскоп надо двумя руками в вертикальном положении, держа прибор одной рукой за штатив, а другой - за его основу.

ТЕРМИНЫ И ПОНЯТИЯ, КОТОРЫЕ НУЖНО УСВОИТЬ

Объектив, общее увеличение микроскопа.

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ

1. Из каких элементов состоит оптическая система микроскопа?

2. Элементы оптической системы микроскопа обеспечивают общее увеличение?

3. Для чего используется вогнутое зеркало?

4. Каково назначение диафрагмы?

5. Объектив включают в начале работы с микроскопом?

6. Какое максимальное увеличение можно получить игры применении объективов и окуляра, изображенных на рисунке 7?

7. Каких правил нужно придерживаться при работе с микроскопом?

ЗАДАЧИ

Внимательно рассмотрите ваш школьный микроскоп, найдите все его составляющие. Запишите увеличения окуляра и объектива. Рассчитайте увеличение микроскопа для каждого из объективов. Результаты запишите в таблицу в тетради.

ДЛЯ ЛЮБОЗНАТЕЛЬНЫХ

Как определить размер наименьших объектов, которые можно увидеть в оптический микроскоп?

Размер минимального объекта, который можно увидеть с помощью глаза или увеличительного прибора, определяется его разрешением.

Разрешающая способность - это наименьшее расстояние между двумя точками, на котором их изображения еще разделены и не сливаются в одно. Разрешающая способность глаза человека составляет 200 мкм (0,2 мм), оптического микроскопа - 0,2 мкм (0,0002 мм), электронного микроскопа - 0,0002 мкм (0,0000002 мм). Если размер объекта меньше разрешения, то этот объект рассмотреть уже невозможно, и наоборот. Таким образом, именно от разрешения зависит, что можно увидеть в микроскоп, а что - нет.

Значение показателя, по которому рассчитывают разрешающую способность объектива, нанесено на его корпусе сразу после показателя увеличение объектива. Он называется апертурой объектива.

За апертурой рассчитывают разрешающую способность объектива:

Разрешающая способность (в мкм) = 0,3355 /апертура объектива.

Полученное значение округляют до десятых.

Пример: на объективе с красным кольцом (рис. 7) в верхней строке нанесена маркировка: «4 / 0,10». Цифра «4» указывает на увеличение объектива - четырехкратное, а «0,10» - апертуру. Разрешающая способность этого объектива

будет такая:

0,3355 / 0,10 = 3,355 « 3,4 (мкм).