Первые увеличительные приборы. Оптические приборы. История создания

Глаз человека устроен таким образом, что не способен отчетливо разглядеть предмет и его детали, если его размеры меньше, чем 0,1 мм. А ведь в природе существуют различные микроорганизмы, клетки как растительных, так и животных тканей и множество других объектов, размеры которых значительно меньше. Чтобы видеть, наблюдать и изучать подобные объекты, человек пользуется специальным оптическим прибором, названным микроскопом , который позволяет во много сотен раз увеличить изображение предметов, не видимых человеческим глазом. Само название прибора, состоящее из двух греческих слов: малый и смотрю, говорит о его назначении. Так, оптический микроскоп способен увеличить изображение объекта в 2000 раз. Если же изучаемый объект, например вирус, слишком мал и для его увеличения оптического микроскопа недостаточно, современная наука использует электронный микроскоп, который позволяет увеличить наблюдаемый объект в 20000-40000 раз.

Изобретение микроскопа связано в первую очередь с развитием оптики. Увеличительная способность изогнутых поверхностей была известна еще 300 лет до н. э. Евклиду и Птоломею (127-151 г.), однако эти оптические свойства не нашли тогда применения. Лишь в 1285 году итальянцем Сальвинио дели Арлеати были изобретены первые очки. Имеются сведения, что первый прибор типа микроскопа был создан в Нидерландах З. Янсеном около 1590 года. Взяв две выпуклые линзы, он смонтировал их внутри одной трубки, за счет выдвижного тубуса достигалась фокусировка на изучаемом объекте. Прибор давал десятикратное увеличение предмета, что было настоящим достижением в области микроскопии. Янсен изготовил несколько таких микроскопов, значительно совершенствуя каждый последующий прибор.

В 1646 году было опубликовано сочинение А. Кирхера, в котором он описал изобретение века — простейший микроскоп, получивший название «блошиного стекла». Лупу вставляли в медную основу, на которой крепился предметный столик. Изучаемый объект помещали на столик, под которым было вогнутое или плоское зеркало, отражавшее солнечные лучи на объект и освещавшее его снизу. Лупу передвигали с помощью винта, пока изображение предмета не становилось отчетливым.

Сложные микроскопы, созданные из двух линз, появились в начале 17 века. Многие факты свидетельствуют о том, что изобретателем сложного микроскопа был голландец К. Дребель, состоявший на службе у короля Англии Иакова I. Микроскоп Дребеля имел два стекла, одно (объектив) было обращено к изучаемому предмету, другое (окуляр) — обращено к глазу наблюдателя. В 1633 году английский физик Р. Гук усовершенствовал микроскоп Дребеля, дополнив его третьей линзой, названной коллективом. Такой микроскоп получил большую популярность, по его схеме изготавливалось большинство микроскопов конца 17-го и начала 18-го веков. Рассматривая под микроскопом тонкие срезы животных и растительных тканей, Гук открыл клеточное строение организмов.

А в 1673—1677 годах голландский естествоиспытатель А. Левенгук с помощью микроскопа открыл не известный ранее огромный мир микроорганизмов. На протяжении многих лет Левенгук изготовил около 400 простейших микроскопов, представлявших собой маленькие двояковыпуклые линзы, диаметр некоторых из них был меньше 1 мм, полученных из стеклянного шарика. Сам шарик шлифовался на простейшем шлифовальном станке. Один из таких микроскопов, дающий 300-кратное увеличение, хранится в Утрехте в университетском музее. Исследуя все, что попадалось на глаза, Левенгук делал одно за другим великие открытия. Кстати, создатель телескопа Галилей, совершенствуя созданную им зрительную трубу, обнаружил в 1610 году, что в раздвинутом состоянии она значительно увеличивает мелкие предметы. Меняя расстояние между окуляром и объективом, Галилей использовал трубу как своеобразный микроскоп. Сегодня нельзя представить научную деятельность человека без использования микроскопа. Микроскоп нашел широчайшее применение в биологических, медицинских, геологических лабораториях и лабораториях материаловедения.

Уже древние римляне обратили внимание на «увеличивающую силу» сосуда, наполненного водой. Они знали, что через него на солнце можно обжечься, зажечь огонь, хотя вода в нем не закипает.

Около 400 лет назад искусные мастера Италии и Голландии научились делать очки. Изобрел их безвестный стекольный мастер. Итальянские мастера в эту эпоху славились искусством шлифования стекла. Вслед за очками изобрели лупы для рассматривания мелких предметов. Это было очень интересно и увлекательно: вдруг увидеть во всех подробностях какое-нибудь просяное зернышко или мушиную ножку!

А изобретение зрительной трубы уходит в область сказочных преданий . Согласно одной магометанской легенде, на Александрийском маяке находилось огромное зеркало, при помощи которого можно было видеть корабли, отплывавшие из Греции. Однако вследствие кривизны Земли корабли были видны с этого маяка уже будучи довольно далеко от Греции. Если верить этому преданию, то можно предположить, что там использовалась комбинация большого вогнутого зеркала с линзой.

Любители оптики, усердно занимавшиеся изучением изображений, получающихся с помощью зеркал и линз, конечно, не могли не натолкнуться на мысль соединять несколько зеркал и линз, чтобы получать изображения. Из таких комбинаций постепенно получались труба и микроскоп. Авторство этих изобретений не принадлежит одному определенному лицу, но мы можем проследить историю их появления.

Первое описание оптического прибора было найдено в трудах монаха францисканского ордена, англичанина, Роджера Бэкона. Но из них можно заключить только то, что Бэкон знал увеличивающее действие выпуклых линз, установил, что вогнутые зеркала фокусируют параллельные пучки в точку, лежащую между центром и вершиной зеркала, представлял возможность сочетания линзы и зеркала, выдвинул идею создания зрительной трубы и первым дал ее описание в 1268 г.

Реализуя свою мечту рассмотреть неуловимое глазом, итальянский художник, ученый и изобретатель Леонардо да Винчи в 1509 г. дал описание и рисунок двухлинзовой зрительной трубы, разработал станки для шлифования линз, первым выполнил графические построения хода лучей в линзах. Оптические усовершенствования его не были реализованы в то время и остались неизвестными.

Итальянский врач Фракасторо из Вероны в своем труде, появившемся в 1538 г., утверждает, что можно видеть предметы гораздо ближе и в увеличенном виде, положив одну над другой две линзы. Если понимать «над» буквально, то это означает, что им высказана идея создания микроскопа.

Еще точнее пишет итальянский изобретатель Джамбаттиста делла Порта в 1558 г. в своей «Естественной магии»: «Посредством вогнутого стекла ясно видны далекие предметы, при помощи выпуклого - близкие. Если правильно соединить оба рода этих стекол, то как близкие, так и далекие предметы кажутся больше и яснее». Зрительная труба, которую описывает Порта, должна была увеличивать очень слабо. Иначе он описал бы еще и некоторые открытия на небе, которые можно было сделать при помощи его трубы. Но его книга, получившая большую популярность, способствовала тому, что многие любители заинтересовались этим вопросом.

В результате в 1608 г. в Голландии были поданы заявки на выдачу патента на изобретение зрительной трубы почти одновременно несколькими исследователями - Липперсгеем, Я.Мециусом, Хансом и Захарией Янсенами. Однако это изобретение имело военное значение и было засекречено . Слух об изобретении трубы, позволяющей ясно видеть отдельные предметы, натолкнул Г.Галилея на размышления об устройстве такого прибора. Он независимо от голландских ученых создал свою зрительную трубу в 1609 г. и использовал ее для наблюдения на суше и на море, а главное, направив ее на небо, достиг замечательных результатов: открыл спутники Юпитера, пятна на Солнце, отдельные звезды Млечного Пути и т.д. В результате этого долгое время честь изобретения зрительной трубы приписывали Г.Галилею. В наши дни схема зрительной трубы, называемой иногда голландской или галилеевой, применяется в основном в биноклях с небольшим увеличением.

Галилей был первым ученым, серьезно отнесшимся к идее создания оптических приборов. Организовав мастерские по производству зрительных труб в 1624 г., Г.Галилей создал микроскоп. Тубусы его приборов изготавливались из бумаги, неудивительно, что такие приборы быстро приходили в негодность, линзы выпадали и разрушались. Однако эти приборы пользовались большой популярностью, ведь за короткий срок Г.Галилей стал поставщиком оптических приборов в известные европейские дворы.

А современные зрительные трубы для астрономических и наземных наблюдений обычно построены по схеме И.Кеплера. В 1611 г. И.Кеплер предложил зрительную трубу, которая состояла из двух выпуклых линз. Одна из них дает действительное изображение предмета. Это изображение увеличивает вторая линза. Получаемое изображение - обратное. Поэтому такая зрительная труба неудобна для рассматривания земных предметов.

Другую форму трубы предложил в 1645 г. капуцинский монах Ширль из Богемии. Эта труба имела преимущество перед трубой И.Кеплера, т.к. благодаря добавлению двух внутренних линз, которые переворачивают изображение, стала удобной и для наземных наблюдений. Ширль первый назвал линзу, обращенную к предмету, - объективом, а обращенную к глазу, – окуляром.

Антони Ван Левенгук, нидерландский натуралист, научился изготовлять линзы с 150-300- кратным увеличением. Использовал он их в микроскопе. В 1673 г. Левенгук первый пронаблюдал и зарисовал микроорганизмы в капельке воды, капиллярные сосуды в хвосте головастика, красные кровяные тельца и сотни других удивительных вещей, о которых никто и не подозревал.

Современные микроскопы дают увеличение в полторы-две тысячи раз, а электронные - даже в миллион раз! Настоящий микроскоп нам, конечно, с вами не сделать. Но мы можем соорудить лупу, немного похожую на ту, которой пользовались древние.

Очень простое приспособление для увеличения можно сделать из тонкой плотной бумаги, в которой нужно аккуратно проколоть отверстие булавкой и поместить на него капельку воды. Такое приспособление действует как лупа. Поднесите отверстие к самому глазу и смотрите через него хотя бы на книжную страницу, но только с расстояния около 2 см. Невооруженным глазом ничего так близко не увидеть. А через отверстие буквы покажутся очень большими, словно не в книге, а на афише.

Таким способом можно рассматривать, например, маленького жучка, мушиную лапку, да и мало ли что еще. Условие только одно: наблюдаемый предмет должен быть очень ярко освещен.

Проверьте это на опыте и объясните явление.

Презентация дает представление о видах увеличительных приборов, истории их открытия, правилам работы. Данная презентация может быть использована на уроках биологии в 6 классе, а так же на уроках природоведения в 5 классе.

Скачать:

Предварительный просмотр:

Чтобы пользоваться предварительным просмотром презентаций создайте себе аккаунт (учетную запись) Google и войдите в него: https://accounts.google.com

Подписи к слайдам:

Учитель биологии МБОУ СОШ № 73 им. А. Ф. Чернонога Сошникова Татьяна Анатольевна Увеличительные приборы

Цель урока: изучить материал об истории открытия и устройстве увеличительных приборов; правилах работы с микроскопом.

Первые микроскопы были оптическими, и первого их изобретателя не так легко выделить и назвать. Самые ранние сведения о микроскопе относят к 1590 году и городу Мидделбург, что в Голландии, и связывают с именами Иоана Липперсгея (который также разработал первый простой оптический телескоп) и Захария Янсена, которые занимались изготовлением очков

Чуть позже, в 1624 – ом году Галилео Галилей представляет свой составной микроскоп, который он первоначально назвал « оккиолино » (occhiolino итал. - маленький глаз). Годом спустя его друг по Академии Джованни Фабер предложил для нового изобретения термин микроскоп.

Историческая справка Роберт Гук (16 век)

Историческая справка Усовершенствовал микроскоп и открыл одноклеточные организмы. Антони ван Левенгук (17 век)

Микроскопы 18 века

Лупа ручная и штативная Световой микроскоп Электронный микроскоп Увеличительные приборы

Что представляет собой лупа и какое увеличение она дает?

Ручная лупа увеличительное стекло (линза) ручка Ручная лупа дает увеличение от 2 до 20 раз. оправа

Штативная лупа штатив зеркало предметный столик окуляр Штативная лупа увеличивает предметы от 10 до 25 раз.

Как определить увеличение микроскопа? Посмотри на число, указанное на окуляре.

Как определить увеличение микроскопа? Посмотри на число, указанное на объективе.

Чтобы узнать, насколько увеличивается изображение при использовании микроскопа, надо умножить число, указанное на окуляре, на число, указанное на используемом объекте.

Во время работы с микроскопом рекомендуется соблюдать следующие правила: Микроскоп поставить штативом к себе, на расстоянии 5-10 см от края стола. Свет направлять зеркалом в отверстие предметного столика. Приготовить препарат, поместить его на предметный столик и закрепить там предметное стекло двумя зажимами. Пользуясь винтом, плавно опустить тубус так, чтобы нижний край объектива оказался на расстоянии 1-2 мм от препарата. Смотря в окуляр, медленно поднимать тубус, пока не появится четкое изображение предмета. После работы микроскоп убрать в футляр.