Данная работа заключалась в попытке создать устройство на основе обычной лазерной указки, позволяющее рассмотреть мелкие объекты, например, бактерии. В основе устройства лежит простое наблюдение, что луч от лазерной указки, проходя через ёмкость с водой проецирует на стену увеличенное изображение мельчайших пузырьков, находящихся в воде и едва различимых глазом. В результате многократных экспериментов была выстроена установка, состоящая из лазерной указки, прямоугольного контейнера с исследуемым бактериальным раствором, лупы (затем заменённой на окуляр от микроскопа для получения большего увеличения) и экрана. Лазерный луч, проходя через контейнер с бактериальным раствором и окуляр проецировал увеличенное изображение бактериальных объектов на экран. Увеличение расстояния между окуляром и экраном до 10 метров привело к увеличению изображения объектов на экране в 1500 раз. Чтобы убедиться в достоверности изображения и для исключения ошибочных выводов описанный выше эксперимент проводился также с пустым стеклянным контейнером и затем с контейнером, заполненным дистиллированной водой. В этих случаях движущихся объектов обнаружено не было.
Поскольку такой предмет как физика в общеобразовательной школе начинают изучать с 7 класса, а раздел оптика – с 8 класса, то работа выполненная ученицей 6 класса носит пока эмпирический характер и не может быть подтверждена расчетами. Но, безусловно обнаруженный ею эффект, а также экспериментальные работы заслуживают внимания. Тем более, что поставленная цель была достигнута. Собранная ею установка позволила получить увеличительный эффект в 1500 раз и увидеть на экране изображение движущихся ацидофильных бактерий и сенных палочек.
Вложение | Размер |
---|---|
"Как сделать невидимое видимым"-проектная работа ученицы 6 класса | 725.8 КБ |
РЕГИОНАЛЬНАЯ НАУЧНО-ПРАКТИЧЕСКАЯ КОНФЕРЕНЦИЯ
«ТВОРЧЕСТВО ЮНЫХ»
ПРОЕКТНАЯ РАБОТА
ТЕМА: «КАК СДЕЛАТЬ НЕВИДИМОЕ ВИДИМЫМ»
Выполнила: Черевко Валерия Александровна
Г. Клин, МОУ-СОШ №13, класс: 6Г
Научный руководитель:
Мисакян Гаянэ Александровна
Должность: учитель химии
Оглавление
Литература………………………………………………………………...12
Приложение 1……………………………………………………………..13
Приложение 2……………………………………………………………..14
1.Введение
Цель работы: создать новое устройство, на основе лазерной указки, позволяющее сделать невидимое человеческому глазу видимым.
Задачи:
Обоснование выбора темы:
То, что за границами видимого невооруженному глазу лежит множество непознанного, человек понял давно. Его любопытство, а также стремление проникнуть в суть вещей и явлений привело к созданию множества устройств, позволяющих проникнуть в загадочный невидимый мир. В процессе работы над данным проектом я ознакомилась с устройствами, позволяющими увидеть невидимое невооруженным глазом и убедилась, что устройства подобного моему не существует. В основе моего устройства лежит простое наблюдение, что луч от лазерной указки, проходя через ёмкость с водой проецирует на стену увеличенные изображения мельчайших пузырьков, находящихся в воде и едва различимых глазом. Я заинтересовалась данным эффектом и решила проверить можно ли увидеть таким образом другие малые объекты, например, бактерии. На уроке биологии в 5 классе мы рассматривали их под микроскопом. Мое же устройство могло бы сделать доступным микромир не одному наблюдателю, а целой аудитории. Упростило бы работу с мелкими объектами, их фотографирование и видеосъемку. Мои эксперименты увенчались успехом, о чем я подробно хочу рассказать в данной работе.
2. Основная часть
2.1.Что такое микромир?
«Практической иллюстрацией пределов остроты человеческого зрения может являться расположенный на расстоянии вытянутой руки объект площадью с ноготь, с нанесенными на нем 60 горизонтальными и 60 вертикальными линиями попеременно белого и черного цветов, образующими подобие шахматной доски. По всей видимости, это самый мелкий рисунок, который еще в состоянии различить человеческий глаз» [7].
На самом деле даже маленькому ребенку ясно, что возможности человеческого зрения ограничены. Мы не можем увидеть ультрафиолетовых лучей, под которыми загораем. Не видим тепловых солнечных лучей, в которых греется муха на стене. Не видим магнитного поля вокруг притягивающихся магнитов и, может поэтому их движение навстречу друг другу нам кажется чудом. Мы удивляемся радуге и пытаемся осознать откуда берется это разноцветие. Нам говорят: «При чихании прикрывайте рот платком, чтобы не распространять бактерии и вирусы и не заражать других людей». А где они? Какие они? Как они летают? А в кефире и йогурте живут полезные молочнокислые бактерии – мы их едим и они живут в нас - ужас какой! Я хочу видеть того, кто живет во мне. Но невооруженному глазу этот мир недоступен. Бактерии, одноклеточные, вирусы и т.п.- это микромир, который можно увидеть только через специальные устройства - [8] (приложение 1 рис. 1,2,3).
2.2 Как люди пытались увидеть микромир.
То, что изогнутые поверхности дают увеличительный эффект было известно еще 300 лет до н. э. древнегреческом ученым: математику Евклиду и Птоломею – математику, астроному, механику [2], [1] (приложение 1 рис. 4,5), однако в то время эти свойства не нашли применения. Об удивительных возможностях изогнутых поверхностей вспомнили лишь в 1285 году. Тогда итальянцем Сальвинио дели Арлеати (приложение 1 рис. 6) были изобретены первые очки. А в 16 веке Леонардо да Винчи считал, что мелкие объекты лучше изучать с помощью лупы.
Идея собрать несколько линз в один тубус пришла в голову Захариусу Янсену (Йансену) из Нидерландов, создавшему первый прибор типа микроскопа около 1590 года (приложение 1 рис. 7) [6]. Первый микроскоп давал десятикратное увеличение предмета, что было тогда настоящим достижением в области микроскопии. Так началось совершенствование оптического микроскопа датскими, английскими и итальянскими исследователями. Кстати, термин «микроскоп» был предложен И. Фабером – членом Римской «Академии зорких» в 1625 году.
Первые успехи применения микроскопа для изучения биологических объектов принадлежат англичанину Р.Гуку (приложение 1 рис.8), подробно рассмотревшему и описавшему растительную клетку и голландцу А.Левенгуку, рассмотревшему живых обитателей капли воды, настоя перца, ила реки и даже дупла своего зуба. Лучшие приборы Левенгука (приложение 1 рис.9) увеличивали уже в 270 раз. Были открыты и зарисованы спермотазоиды, кровеносные тельца, движение крови, различные простейшие, изучено строение костной ткани, бактерии и многое другое. Оптические микроскопы открывали людям неведомый мир и предоставляли широкое поле деятельности для постижения принципов работы микроскопа и путей его усовершенствования.
Сегодня на смену простым оптическим пришли электронные, сканирующие, рентгеновские и интерференционные микроскопы, волновые передающие и увеличивающие устройства, принцип действия которых отличается от созданных ранее микроскопов, дающих максимально 2000 кратное увеличение [3]. Теперь увеличение в 10000 раз превосходит получаемые ранее.
Но ни в одном устройстве не был использован принцип получения увеличенного изображения с помощью лазерного излучения. Я допускаю, что не достигну увеличения, позволяющего увидеть совсем маленькие объекты, например, молекулы. Но это и не всегда необходимо. Например, увидеть на уроке простейших и бактерии, я думаю, вполне возможно.
2.3 Зачем человеку видеть микромир
На самом деле ответ очень прост- чтобы понять этот мир и себя в этом мире. Постичь суть предметов и явлений и научиться управлять ими. Так узнав о строении и функционировании своего организма, о существовании и роли бактерий и вирусов человек научился справляться со множеством заболеваний. Средняя продолжительность жизни возросла.
Открытие строения атома подарило нам множество новых химических элементов, объяснило суть химических и ядерных реакций, происходящих вокруг и в нас самих. Позволило создать атомные электростанции, корабли, сэкономить природные ресурсы- нефть, газ, уголь, древесину.
Строение металлов позволило разгадать секрет электрического тока. Теперь мы сами создаем и используем его. И магнитное поле для человека уже совсем не секрет. Он создал новые материалы, лекарства, электродвигатели и многое другое. Он осваивает космос и изучает невидимое. И если физические возможности человека ограничены, то разум и стремление исследовать неизведанное-безграничны. Это доказывает история.
2.4.Кое-что об обитателях микромира. Бактерии.
Так как я надеюсь, что моё увеличительное устройство позволит рассмотреть бактерии, я собрала некоторую информацию именно о них и узнала следующее:
Микромир бактерий тесно связан с нашим миром, хотя и не сильно зависит от нас. А вот нам без них не прожить. Наши миры находятся в своеобразном равновесии выгодном обеим сторонам.
3.Практическая часть
Цель: создать устройство на основе лазерной указки, позволяющий увидеть ацидофильные лактобактерии и сенные палочки в прозрачной среде.
Оборудование и вещества:
Ход работы:
Полученный результат
Выстроенная мною система из контейнера с исследуемым бактериальным раствором, лазерной указки, лупы (затем объектива от микроскопа) и экрана позволила увидеть невооруженным глазом множество хаотично и быстро передвигающихся бактерий. С целью расчета кратности увеличения были сделаны замеры диаметра лазерного луча, выходящего из контейнера с бактериальным раствором и диаметра луча на экране. Наиболее полярные результаты представлены в таблице:
Расстояние от оптического устройства до экрана | Использованное оптическое устройство | Диаметр лазерного луча на выходе из контейнера | Диаметр лазерного луча на экране | Кратность увеличения | Характеристика полученного изображения на экране |
50 см (0,5м) | Линза | Около 1 мм | Около 30 см (300 мм) | Наблюдаем броуновское движение бактерий | |
10 м | Объектив от микроскопа | Около 1 мм | Более 1,5 м (1500 мм) | Наблюдаем четкое изображение хаотичного движения бактерий в конвекционных потоках нагретой лучом воды, видим сенные палочки. |
Сравнить внешний вид ацидофильных бактерий с увиденными в оптический микроскоп в ходе данного эксперимента не удалось в виду их огромной концентрации и недостаточного увеличения. Более четко прослеживается форма сенных палочек.
В случае исследования контрольного раствора с дистиллированной водой, а также с пустым контейнером передвигающихся объектов не обнаружено.
4. Заключение
Все, что человеческий глаз не способен увидеть относится к объектам микромира. Это могут быть живые объекты и неживые, но все они оказывали и оказывают огромное влияние на видимый мир, качество жизни человека, определяют само его существование. Обитатели микромира как первокирпичики выстраивают видимый мир. Именно поэтому так важно было проникнуть в его тайны, постичь его законы, что в конечном итоге определяет эволюцию человечества и скорость его технического прогресса.
Для достижения поставленной цели человек создал множество устройств, позволяющих увидеть и изучить невидимое. Целью моей работы было создание нового устройства, позволяющего сделать невидимое человеческому глазу видимым. Данное устройство, состоящее из контейнера с бактериальным раствором, лазерной указки, лупы и экрана, позволяет увидеть бактерии в прозрачной среде и продемонстрировать их в режиме он-лайн большому количеству зрителей, облегчает фото- и видеосъемку, экономит время и действительно не имеет аналогов. Но нуждается в существенной доработке. А именно:
В целом считаю, что цель достигнута и рассматриваю данный проект, как начало большой исследовательской работы по созданию экспресс - прибора по обнаружению отдельных объектов микромира, позволяющего сэкономить время, упростить и сделать более качественной работу с микрообъектами, а возможно и послужить основой для создания нового поколения приборов.
Литература и интернет – источники
1. Википедия. Евклид. 08.01.2018.
https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%95%D0%B2%D0%BA%D0%BB%D0%B8%D0%B4
2. Википедия. Клавдий Птолемей. 09.01.2018. https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%9A%D0%BB%D0%B0%D0%B2%D0%B4%D0%B8%D0%B9_%D0%9F%D1%82%D0%BE%D0%BB%D0%B5%D0%BC%D0%B5%D0%B
3. Википедия. Микроскоп.10.10.2017.
https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%9C%D0%B8%D0%BA%D1%80%D0%BE%D1%81%D0%BA%D0%BE%D0%BF
4. Дикий дикий мир. Кто такие бактерии. Евгений Мартыненко16 Фев 2015 http://wildwildworld.net.ua/why/kto-takie-bakterii
5. Мартыненко Е. Дикий дикий мир. Полезные и вредные бактерии человека. 3.03. 2015 http://wildwildworld.net.ua/articles/poleznye-i-vrednye-bakterii-cheloveka
6. Основы здоровья. История микроскопии http://vita-club.ru/micros1.htm
7. Хадхази А. Каковы пределы человеческого зрения? BBC Future. 4.08.2015 http://www.bbc.com/russian/science/2015/08/150804_vert_fut_limits_of_human_vision
8. Хочу всё знать http://1bon.ru/371/
Рис. 1 вирусы | Рис. 2 амёба (простейшие) | Рис.3 бактерии |
Рис.4 Евклид | Рис.5 Птолемей | Рис. 6 Сальвинио Арлеати |
Рис. 7 Захарий Янсен | Рис. 8 Р.Гук | Рис. 9 А. Левенгук |
Приложение 1
Рис. 10 Экспериментальная установка для получения увеличенного изображения микрообъектов в прозрачной среде. | Приложение 2 Рис.13 Изображение увеличенных объектов на экране. |
Рис. 11 Экспериментальная установка для получения увеличенного изображения микрообъектов в прозрачной среде. | Рис.14 Изображение увеличенных объектов на экране. |
Рис. 12 Экспериментальная установка для получения увеличенного изображения микрообъектов в прозрачной среде. | Рис.15 Изображение на экране при пропускании лазерного луча через пустой контейнер. |
Новый снимок Юпитера
Дымковский петушок
Астрономический календарь. Январь, 2019 год
Лесная сказка о том, как согреться холодной осенью
Как представляли себе будущее в далеком 1960-м году