«Занимательный микроскоп»

«Занимательный микроскоп»

                                                                                            Автор: Качайло

                                                                                                    Валерия Евгеньевна

                                                                                                           Фотостудия «Трёхгорье»

                                                                                                   МБУДО «ЦДТ»

                                                                                                                      Руководитель:

                                                                                       Мыльникова

                                                                                                            Людмила Владимировна

                                                                                                             Педагог доп. образования

Трёхгорный  2018

Оглавление

1.Введение..................................................................................................................3

2.Основное содержание............................................................................................5

      Глава 1.  Исторический обзор……….................................................................5

      Глава 2.  Создание собственного микроскопа……..........................................5

      Эксперимент 1......................................................................................................6

      Эксперимент 2   ...................................................................................................7

        Глава 3. Эксперименты для детей......................................................................8

3.Вывод.......................................................................................................................9

4.Список литературы................................................................................................10        

5.Приложение 1.........................................................................................................11

6.Приложение 2.........................................................................................................12

7.Приложение 3………………………………………………………………….....13

8.Приложение 4………………………………………………………………….....15

9.Приложение 5………………………………………………………………….....16

«Занимательный микроскоп»

 (эксперименты для детей)

Качайло Валерия Евгеньевна

Челябинская область г. Трехгорный

  МБУДО «ЦДТ» 9 класс

1. Введение

Обычно то, что можно увидеть под микроскопом сильно отличается от привычных картин, наблюдаемых невооруженным глазом. При большом увеличении обнаруживаются  неизвестные  объекты, невидимые без  микроскопа.  С помощью микроскопа были сделаны самые важные открытия в области медицины. Около ста лет назад удалось установить, что большинство болезней вызвано микробами.   Под микроскопом даже привычные предметы выглядят необычно. Невооруженный человеческий глаз воспринимает пыль как серые хлопья, а под микроскопом видно, что это собрание крошечных частичек всего,  что находится в доме.

Актуальность исследования состоит в заинтересованности и развитии познавательного интереса к микроскопическим экспериментам.

Объект нашего исследования: микроскопия.

Предмет  исследования – микроскоп.

Цель исследования: создание микроскопов из подручных материалов для развития познавательного интереса к микромиру.

Задачи: - Изучить литературу посвящённую микромиру;

- Классифицировать информацию о микрофотографии;

- Расмотреть принцип создания микрофотографии;

- Провести экспериментальную фотосъёмку;

- Создать микроскопы из подручных материалов;

- Провести  анализ микрофотосъёмки съёмки  и дать сравнительную характеристику полученных данных;

- Описать полученные результаты макросъёмки;  

- Провести опыты с детьми дошкольного возраста.

Методы: поисковые, экспериментальные.

Гипотеза: мы предполагаем, что с помощью самодельных микроскопов можно развить у детей познавательный интерес к экспериментам.  

 «Занимательный микроскоп»

 (эксперименты для детей)

Качайло Валерия Евгеньевна

Челябинская область г. Трехгорный

  МБУДО «ЦДТ» 9 класс

2. Основное содержание

Глава 1. Исторический обзор

Микроскоп (от греч. слов — «малый» и  «смотрю») — оптический прибор для получения увеличенных изображений объектов, невидимых невооружённым глазом. Микроскопы помогают в ситуациях, когда нам необходимо увидеть увеличенное изображение исследуемого объекта с высокой контрастностью, четкостью и глубиной резкости.

Первый микроскоп был  изобретён в 1590 году очковым мастером  голландцем Захарием Янсеном.  В 1609 году распространились слухи, что в Голландии имеется некое устройство для рассматривания крошечных объектов, узнав про это, Галилей уже на следующий день понял общую идею конструкции и сделал микроскоп в своей лаборатории, а в 1612 году он уже наладил изготовление микроскопов.  Созданную конструкцию  назвали  конспицилией (от слов «телескоп» и «микроскоп») .  В 1697 году Левенгуку удалось добиться увеличения в 300 раз, а это превосходило возможности лучших сложных микроскопов XVII века, имевших и объектив, и окуляр. В 1716 году чудесный прибор появился в России. В первой половине XVIII в. широкое распространение получил  маленький «карманный» микроскоп, сконструированный английским оптиком Дж. Вильсоном.

Глава 2.     Создание собственного микроскопа

     Любознательные дети интересуются  всем: из чего состоят животные и растения,  почему одни листочки гладкие, а другие – пушистые и так далее.   Поэтому  микроскоп дает возможность получить ответы на вопросы. Увидеть чудо своими  глазами. Когда мы искали сведения об истории микроскопов, то на одном из сайтов узнали, что можно сделать свой микроскоп разными способами. И тогда я решила попробовать провести эксперимент по созданию микроскопов.  

В современном понимании фотография - это система фотографических методов, используемых для фиксации изображения, одним из которых является микрофотография.

Микрофотосъёмка -  это метод фотографирования  микроструктуры.

Чтобы изучить технологию создания микроизображения, мы провели исследовательскую работу в ходе, которой решались следующие задачи: изучалась и анализировалась информация о микрофотографии; рассматривались методы создания микроизображения с различными вариантами микроскопов. В ходе проведения экспериментов нами было использовано следующее оборудование: цифровая фотокамера «SONY L 3000»,  осветительные приборы, фотоштатив, объектив  «Гелиос-44–2», WEB-камера.

Для выявления наиболее оптимальных вариантов микрофотосъёмки мы провели эксперименты по созданию различных микроскопов. Разработали технологическую карту.

Существуют несколько способов создания микроскопа:

 1.Создание микроскопа с использованием объектива фотоаппарата.    

 2. Создание микроскопа с использованием веб-камеры.

Эксперимент № 1. Создание микроизображения с использованием микроскопа №1.

В ходе эксперимента для микрофотосъёмки мы использовали: цифровую фотокамеру «SONY L 3000»   и  объектив  «Гелиос-44–2» (Приложение 2). Объектив «Гелиос-44–2» развернуть  задней  частью к объективу фотоаппарата. В качестве осветителя использовали линзовый осветительный прибор, дающий направленный и фокусирующий пучок света –  диодный фонарик. При микрофотосъёмке замер экспозиции проводился TTL-системой фотокамеры через объектив. Также использовался метод экспозиционной вилки: фотосъёмка с выдержками с разницей на одно деление. Наводка на резкость осуществляется по         ЖК-экрану фотокамеры. Апертура диафрагмы на объективе микроскопа постоянна.

При косом освещении (одностороннем) – световой пучок направлен наклонно к оптической оси микроскопа.

1. Таблица параметров микрофотосъёмки

Мы получили на фотоснимке притемнённое поле изображения, изображение  проработано рельефно. Следовательно, с использованием микроскопа №1 можно получить более контрастное изображение, передать объём и форму снимаемого объекта.

Вывод: При создании микроскопа с использованием объектива «Гелиос-44–2». Мы получили  контрастное изображение, выявляющее объём и форму снимаемого объекта.  Так как объектив фотокамеры "SONY L 3000" имеет высокую светосилу (большой диаметр передней линзы объектива) и светосильный «Гелиос-44-2» (относительное отверстие 2) при крайнем длиннофокусном положении зума объектива фотоаппарата даёт некоторое виньетирование.

  Эксперимент № 2.   Создание микрофотоизображения с использованием WEB-камеры.

В ходе эксперимента для микрофотосъёмки мы использовали: WEB-камеру, осветители и аксессуары (Приложение 2). Апертура диафрагмы веб-камеры постоянна. В качестве осветителя использовали линзовый осветительный прибор, дающий направленный и фокусирующий пучок света – диодный фонарик.

WEB–камера состоит из следующих компонентов: ПЗС-матрица, объектив, оптический фильтр, плата видеозахвата, блок компрессии (сжатия) видеоизображения, центральный процессор и встроенный WEB-сервер, ОЗУ, флэш-память, сетевой интерфейс, последовательные порты, тревожные входы/выходы.

В ходе эксперимента мы использовали следующие компоненты:

         Кристаллы сахара: 1мм  (1 шт)

         Кристаллы соли : 6мм  (1 шт)

         Шерстяная нитка: 2мм  (1 шт)

Микрофотосъёмка производилась при косом освещении (одностороннем) – световой пучок направлен наклонно к оптической оси микроскопа.

2. Таблица параметров микрофотосъёмки

При проведении эксперимента мы максимально выдвинули от плоскости матрицы фотообъектив, чтобы сфокусировать на микрообъект. Небольшой размер матрицы, а также небольшой вес и компактность WEB-камеры дают оптимальную возможность снимать  предметы. Отсутствие дополнительных оптических компонентов обеспечило высокое качество изображения в плоскости матрицы. Мы получили оптимальный вариант разрешения 640х480. При микрофотосъёмке необходима устойчивость всей установки, так как при увеличении снимка сдвиги изображения видны.  

Вывод: Таким образом, увеличение расстояния между передней линзой объектива и матрицей даёт возможность снимать микрообъекты. При создании микроизображения с использованием микроскопа №2 мы получили на фотоснимке притемнённое поле изображения, изображение при косом освещении более контрастное, объёмное и передает  форму снимаемого  объекта.

На основании  анализа  съёмки  и сравнительной  характеристики, полученных данных  мы получили следующие  результаты экспериментов №1 и №2:

1. Освещение проходящим светом, по методу светлого поля, позволяет выявить объём и форму снимаемого  объекта.

2.Качественные фотоснимки с использованием микроскопа №1 получаются при соблюдении

 всех экспопараметров: выдержка 1/60 сек., 1/250 сек., диафрагма постоянна  по

методу светлопольного освещения.

3.Качественные фотоснимки с использованием микроскопа №2 получаются с

помощью расстояния между передней линзой объектива и матрицей.

Результаты  позволяют сделать следующий вывод: цель эксперимента достигнута.

Глава 3. Эксперименты для детей

Для подтверждения нашей гипотезы, что с помощью микроскопа можно развить

познавательный  интерес к микромиру, мы провели несколько опытов с детьми

дошкольного возраста.   ( Приложение 3. Рис. 1, 2, 3)

Опыт 1. «Шерсть». Цель: установить фактуру шерстяных ниток.

Кусочек шерстяной нити, кладем на предметное стекло. Мы рассматривали  увеличенное изображение.  Мы увидели фактуру, и переплетение волокон шерсти. Также мы рассматривали и другие ткани, сравнивая строение нити.

Опыт 2. «Кристаллы соли».  Цель нашего опыта: установить форму кристаллов пищевой соли.

Кристаллы соли, выложили на предметное стекло. Мы рассматривали  увеличенное изображение.  Соль чистая пищевая имеет вид  кубических кристаллов.

Опыт 3. «Сахар» Цель: установить форму кристаллов сахара.  В своём опыте мы рассматривали  кристаллы тростникового и обычного сахара.

Кристаллы сахара, выложили на предметное стекло. Мы рассматривали  увеличенное изображение.  Форма кристаллов сахара правильной прямоугольной формы.  

Кристаллы отличаются по цвету.

Во время проведения опытов с помощью самодельного цифрового микроскопа

можно сделать фотографии увеличенного изображения объектов,

 а затем создать альбом маленького исследователя.

3. Вывод.

Опираясь на полученные экспериментальные результаты, мы пришли к выводу, что с помощью самодельных микроскопов можно получить качественные микрофотоснимки.

В ходе проведения  исследовательской работы «Занимательный микроскоп»  нами  была разработана технология создания микроскопов из подручных материалов.

На основании проведения опытов  с детьми, мы пришли к выводу, что познавательный интерес у детей  к  экспериментам можно развить с помощью самодельных микроскопов.

Наше исследование может быть полезно для занятий с учащимися начальных классов и дошкольниками.  

4. Список литературы

1.  Рябцева А. «Что такое микроскоп?» 2013г. Сайт https://elhow.ru/ucheba/opredelenija/m/chto-takoe-mikroskop

2.  Пономаренко Ю. «Микроскоп. Что такое микроскоп?». Сайт http://www.topauthor.ru/mikroskop__chto_takoe_mikroskop_2088.html

3.  Павлович Д., Сергеевич А. «Микроскоп» 2012г. Сайт https://infourok.ru/issledovatelskaya-rabota-po-fizike-usbmikroskop-570433.html

4.  Егорова В. «Методическое пособие по работе на световых микроскопах» 2003г.

5.  Тудупов А.  «Что такое микроскоп» 2013г. Сайт http://zazdoc.ru/docs/2800/index-1716808.html

6.  Роджерс К.  Энциклопедия «Все о микроскопе» 2000г.

7.  Плотникова М. «Микроскоп в домашних условиях» 2016г. Сайт http://kzdocs.docdat.com/docs/index-2644.html

8.  «Самодельный микроскоп. Как сделать микроскоп из оптики от старого фотоаппарата» Сайт http://www.idea-master.ru/Samodelnyi-mikroskop.html

9.  «USB-микроскоп для пайки своими руками» 2016г. Сайт http://usamodelkina.ru/7976-usb-mikroskop-dlya-payki-svoimi-rukami.html

10. «Микроскоп из веб-камеры для радиолюбителя» 2014г. Сайт https://masterlomaster.samodelkinoblog.com/278761363253495974/mikroskop-iz-veb-kamery-dlya-radiolyubitelya/

Приложение 1

Рисунок  1.

 Первый микроскоп Янсена.

Рисунок  2.

Первый крупный сложный  микроскоп

сделал  английский  физик Роберт Гук  в 17 веке.

Рисунок 3.

«Карманный»  или «ручной»  микроскоп сконструированный

 английским оптиком Дж. Вильсоном.

Рисунок  4.

Микроскопы 18 века

Рисунок 5

Строение WEB-камер

        Приложение 2

Снимок 1.WEB-камера;

Камера.

 Снимок 2.  

Объекстив «Гелиос-44–2»;

Камера.

Снимок 3.

WEB-камера;

Объекстив «Гелиос-44–2»;

Камера.

Приложение 3

  Снимок 1.  Поверхность листка.

Микросъёмка по методу светлого поля. Съёмка через микроскоп № 1. Цифровая  фотокамера «SONY L 3000»   и  объектив  «Гелиос-44–2».

Экспозиционные параметры при съёмке: выдержка 1/60 сек., диафрагма F/4, ISO2000. Подсветка с помощью осветительного прибора.

                   Снимок 2.

Поверхность морской звезды.

Микросъёмка по методу светлого поля. Съёмка через микроскоп № 1. Цифровая  фотокамера «SONY L 3000»   и  объектив  «Гелиос-44–2».

Экспозиционные параметры при съёмке: выдержка 1/60 сек., диафрагма F/4, ISO3200. Подсветка с помощью осветительного прибора.

Снимок 3.

Поверхность ракушки.

Микросъёмка по методу светлого поля. Съёмка через микроскоп № 1. Цифровая  фотокамера «SONY L 3000»   и  объектив  «Гелиос-44–2». Экспозиционные параметры при съёмке: выдержка

1/60 сек., диафрагма F/4, ISO2500.

Подсветка с помощью осветительного прибора.

Снимок 4.   Кристаллы соли.

Микросъёмка по методу светлого поля. Съёмка через микроскоп № 1. Цифровая  фотокамера «SONY L 3000»   и  объектив  «Гелиос-44–2».

Экспозиционные параметры при съёмке: выдержка 1/250сек., диафрагма F/4, ISO800. Подсветка с помощью осветительного прибора.

Снимок 5.    Кристаллы сахара.

 Микросъёмка по методу светлого поля. Съёмка через микроскоп № 2. WEB-камера.

Экспозиционные параметры при съёмке: 2,0мПикс, F/1,8.

Подсветка с помощью осветительного прибора.

Снимок 6.   Кристаллы соли.

Микросъёмка по методу светлого поля. Съёмка через микроскоп № 2. WEB-камера.

Экспозиционные параметры при съёмке: 2,0мПикс, F/1,8.

Подсветка с помощью осветительного прибора.

Снимок 7. Шерстяная нитка

Микросъёмка по методу светлого поля. Съёмка через микроскоп № 2. WEB-камера. Экспозиционные параметры при съёмке: 2,0мПикс, F/1,8.

Подсветка с помощью осветительного прибора.

Приложение  4

Рисунок 1.

Рисунок 2.

Рисунок 3.

Приложение  5

Глоссарий

ПЗС-матрица (ПЗС, CCD – прибор с зарядовой связью) – прямоугольная светочувствительная полупроводниковая пластинка с отношением сторон 3 : 4, которая преобразует падающий на нее свет в электрический сигнал.

Объектив – это линзовая система, предназначенная для проецирования изображения объекта наблюдения на светочувствительный элемент веб-камеры.

Оптические инфракрасные отсекающие фильтры, которые устанавливают в веб-камеры, представляют собой оптически точные плоскопараллельные пластинки, монтируемые сверху ПЗС-матрицы.

Карта флэш-памяти позволяет обновлять управляющие программы веб-камеры и хранить пользовательские HTML-страницы.

ОЗУ служит для хранения временных данных, которые генерируются при выполнении управляющих программ и пользовательских скриптов

Тревожные входы/выходы служат для подключения к веб-камере датчиков тревоги.