אנשים ניסו כבר זמן רב להבין איך העולם סביבם עובד. ערכו מחקר, הסתכלו פנימה יצורים חיים והסיקו מסקנות. כך הצטבר חומר תיאורטי, שהפך לבסיס למדעים רבים.
השיטות שבהן השתמשו היו בעיקר תצפית וניסוי. עם זאת, מהר מאוד התברר שאוצר הידע יישאר רק חצי מלא, אלא אם יומצאו כמה מכשירים מורכבים יותר ומתקדמים טכנית. אלו שיאפשרו לכם להביט פנימה, לחשוף את המנגנונים העמוקים ולהתחשב בתכונות המכשיר של חפצים ויצורים חיים שונים.
שיטות לימוד בביולוגיה
העיקריים כוללים את הדברים הבאים:
- שיטה היסטורית.
- Description.
- תצפית.
- Comparison.
- ניסוי.
רובם דורשים התערבות של מכשירים טכניים חדשים שיאפשרו לקבל תמונה בגודל מוגדל. כלומר, בפשטות, צריך להשתמש בשונהמכשירי הגדלה. לכן הצורך לבנות אותם היה ברור.
אחרי הכל, זו הדרך היחידה שבה אנשים יכולים להבין איך מתרחשים תהליכי החיים של יצורים זעירים כמו פרוטוזואה וחיידקים, פטריות מיקרוסקופיות, חזזיות ושאר אורגניזמים חיים.
זנים מודרניים של מכשירים
בין מגוון העיצובים הטכניים, מכשירי הגדלה תופסים מקום מיוחד. הרי קשה להגיע לאמת ולהוכיח תיאוריה כזו או אחרת בלעדיהם, במיוחד כשמדובר בעולם המיקרו.
טכנולוגיות מודרניות מציעות את הסוגים הבאים של מכשירים כאלה:
1. לפפות. המבנה של מכשירי הגדלה מסוג זה די פשוט, ולכן הם היו הראשונים מבין אלה האנלוגיים בפעולה.
2. מיקרוסקופים. כיום ישנם מספר זנים:
- אופטי או קל;
- electronic;
- laser;
- רנטגן;
- בדיקה סריקה;
- ניגודיות אינטרפרון דיפרנציאלית.
כל אחד מהם נמצא בשימוש נרחב לא רק במדעי הביולוגיה, אלא גם בכימיה, פיזיקה, חקר החלל, הנדסה גנטית, גנטיקה מולקולרית וכן הלאה.
היסטוריית הפיתוח של מגדליות
כמובן, מגוון כל כך שיקי ושלמות של מכשירים כאלה לא הגיע מיד. המבנים המורכבים ביותר המאפשרים להפריע אפילו לתהליכים של גלים וגוף הופיעו רק במאות ה-20-21.
סיפור ההופעה ושורשיו של פיתוח מכשירים להגדלה בערפילי הזמן. אז אם אנחנו מדברים על מגדלת, החפירות הראו שלמצרים היו את המכשירים הראשונים כאלה הרבה לפני תקופתנו. הם היו עשויים קריסטל סלע וחודדים בצורה כל כך מיומנת שהם נתנו הגדלה של עד פי 1500!
מאוחר יותר הם החלו לייצר עדשות זכוכית ולבחון באמצעותן חפצים מיקרוסקופיים מעניינים. זה נמשך עד המאה ה-16. אז עיצב החוקר הגדול גלילאו גליליי את הצינור הראשון שלו, שכאשר נפרש, דומה למיקרוסקופ ונתן גידול של כמעט פי 300. זה היה האב של המיקרוסקופ המודרני.
אפילו מאוחר יותר, במחצית השנייה של המאה ה-17, המדען תור ייצר מגדילים מעוגלים קטנים. הם אפשרו לצפות אפילו בהגדלה של פי 1500. פריצת דרך גדולה בפיתוח המיקרוסקופיה הייתה המכשירים שתוכנן על ידי אנתוני ואן לוונהוק. הוא ייצר קבוצות של מיקרוסקופים שנתנו הגדלה מספקת כדי לראות את המבנה התא ואת עולם המיקרואורגניזמים.
מאז, מכשירי הגדלה (לופה, מיקרוסקופ) הפכו לחלק בלתי נפרד כמעט מכל סוגי המחקר, הן במדעים הביולוגיים והן במדעים אחרים. המגוון המודרני של מכשירים טכניים חייב את קיומו לאנשים בעלי שמות כמו:
- L. I. Mandelstam.
- D. S. Rozhdestvensky.
- ארנסט אב.
- R. ריכטר ואחרים.
מגדלות בניין: זכוכית מגדלת
ממהמהם המכשירים הללו וכיצד הם פועלים? מכשירי הגדלה - זכוכית מגדלת, מיקרוסקופ - הם בעצם אותו מבנה, באופן עקרוני. הפעולה מבוססת על שימוש במשקפיים מיוחדות - עדשות.
זכוכית מגדלת מכשיר מגדלת היא עדשה קמורה, אשר ממוסגרת במסגרת חיצונית מיוחדת - מסגרת. העדשה עצמה היא זכוכית אופטית מיוחדת בעלת קמור דו צדדי. המסגרת יכולה להיות כל:
- metal;
- פלסטיק;
- rubber.
מכשירי הגדלה כגון זכוכית מגדלת מאפשרים לך לקבל תמונות בגודל פי 25. כמובן, ישנם מכשירים שונים על פי מחוון זה. יש מגדילים שנותנים הגדלה של פי 2, ויותר מודרנית ומושלמת - אפילו 30.
מהן מגדלתות?
השימוש העיקרי בזכוכית מגדלת הוא שיעור ביולוגיה. מכשירי הגדלה מסוג זה מאפשרים לשקול את המבנים העדינים של המבנה של צמחים ובעלי חיים. ניתן להשתמש באפשרויות מוצר שונות.
- מגדיל חצובה הוא מכשיר שבו העדשה מקובעת במסגרת מיוחדת על חצובה לנוחות השימוש.
- מכשיר עם ידית. עם אפשרות זו, כפתור קטן נוח מובנה במסגרת, בעזרתה ניתן להתאים את איכות התמונה על ידי התקרבות או הרחקה מהמכשיר.
- זכוכית מגדלת מוארת עם מצפן מובנה. זה שימושי עבור חקר שדה באזור הטייגה ביער. הנוכחות של נורות דיודה תאפשר לך להתבונן גם בלילהימים.
- זכוכית מגדלת מסוג כיס המתקפלת ונסגרת עם מכסה. אפשרות נוחה מאוד לנשיאה מתמדת איתך.
זה גם נפוץ מאוד שיש שילובים בין הנ ל: חצובה עם אור, כיס עם חוט או עם ידית, וכן הלאה.
מיקרוסקופ - מכשיר מגדלת
איזה מכשיר יש לפריט זה? כיום משתמשים רק במכשירי הגדלה כאלה בכיתות בית הספר: זכוכית מגדלת, מיקרוסקופ. כבר עסקנו במבנה, תפעול וזני המכשיר הראשון. עם זאת, לחקר תהליכים עמוקים יותר המתרחשים בתאים, בחינת הרכב החיידקים של מים וכן הלאה, עוצמת ההגדלה של זכוכית מגדלת אינה מספיקה בעליל.
במקרה זה, כלי העבודה העיקרי הופך למיקרוסקופ, לרוב קונבנציונלי, קל או אופטי. שקול אילו חלקים מבניים כלולים בהרכבו.
- הבסיס של המבנה כולו הוא חצובה. זהו אלמנט מעוקל אליו מחוברים כל שאר חלקי המכשיר. הבסיס הרחב שלו הוא התומך במיקרוסקופ כולו ושומר אותו יציב בעמידה.
- מראה המחוברת לחצובה מתחתית המכשיר. יש צורך ללכוד אור שמש ולכוון את הקרן אל הבמה. הוא מקובע משני הצדדים על צירים ניתנים להזזה, מה שמקל על תהליך הגדרת האור.
- שולחן נושא - מבנה קבוע על חצובה, לרוב מעוגל או מלבני, מצויד עםמחברי מתכת. עליו מותקן המיקרו-הכנה הנחקרת, אשר קבועה בבירור משני הצדדים ונשארת ללא תנועה.
- סקופ נקודתי שמסתיים עם עינית בצד אחד ועדשות בהגדלות שונות בצד השני. גם מחובר היטב לחצובה.
- המטרות ממוקמות מיד מעל הבמה ומשמשות למיקוד ולהגדלה של התמונה. לרוב יש שלושה מהם, כל אחד מהם ניתן להזזה ולתקן בהתאם לצורך.
- העינית היא החלק העליון של הטלסקופ, והיא נועדה לצפות ישירות באובייקט.
- החלק החשוב האחרון שיש לכל מכשירי ההגדלה מהסוג הזה הוא ברגי מאקרו ומיקרו. הם משמשים לכוונון תנועת הטלסקופ על מנת להגדיר את איכות התמונה הטובה ביותר.
ברור שהמבנה של מיקרוסקופ אינו מסובך מדי. עם זאת, זה אופייני רק לדגמים אופטיים. ההגדלה הממוצעת שמיקרוסקופ אור מסוגל לה היא לא יותר מפי 300.
אם מדברים על עיצובים מודרניים שנותנים הגדלה של אלפי פעמים, אז המבנה שלהם הרבה יותר מסובך.
מהם מיקרוסקופים והיכן משתמשים בהם?
ישנם סוגים שונים של מיקרוסקופים. הפשוט שבהם, קל או אופטי, מהווה את עיקר העיצובים לשימוש תלמידי בית הספר. זכוכית מגדלת ומיקרוסקופ הם מכשירי ההגדלה המקובלים ביותר. כיתה ו' (ביולוגיה היא מקצוע בית ספרי בו משתמשים בשיעורים אלוחפצים) מרמז על היכרות עם המכשיר, עקרונות הפעולה של מכשירים אלה.
עם זאת, יש לתת לתלמידים מושג לגבי סוגי המיקרוסקופים שאיתם עובדים מדענים, פיזיקאים, כימאים, ביולוגים, אסטרונומים וכן הלאה. ישנם 5 עיקריים, הם הופיעו למעלה. מכשירי לייזר ואלקטרוניקה מאפשרים להשיג תמונות גדולות פי מאות אלפי מונים מהממדים האמיתיים שלהן. זה מאפשר לך להסתכל פנימה אפילו את החלקיקים הקטנים ביותר ולגלות הרבה תגליות בתחומים שונים של מדע וטכנולוגיה.
הכנת מיקרוסקופ
השיעור "מכשיר ההגדלה" אינו היחיד במסלול הלימודים בבית הספר העוסק בעבודה עם מכשירים כאלה. יחד עם המבנה וכללי השימוש, על הילדים להניח את הידע הבסיסי של הכנת מיקרו-תכשירים לבחינה.
הרכיבים הבאים משמשים לכך:
- זכוכית שקופית;
- תלוש כיסוי;
- מחט לנתח;
- נייר סינון;
- dropper;
- מים.
אם אתה צריך לבחון, למשל, עור של בצל, אז אתה צריך לנתח אותו בזהירות עם מחט ולשים אותו על שקף זכוכית בצורת סרט דק. אתה צריך להניח אותו בטיפת מים שנוצרה מראש עם פיפטה. מלמעלה מכסים את התכשיר בכוס כיסוי דקה ולוחצים היטב. נוזל עודף מוסר על ידי נגיעה בנייר הסינון. יש להקפיד שלא יהיו בועות אוויר מתחת לכיסוי הכיסוי, אחרת רק הן יהיו גלויות במיקרוסקופ.
תרופות מפעל או קבוע
בנוסף לייצור תכשירים "חיים", משתמשים לרוב בבתי הספר בתכשירים מוכנים וקבועים. הם צבעוניים ורוויים יותר באופן אינפורמטיבי, מכיוון שהם עשויים בטכנולוגיות מיוחדות עם רמה גבוהה של טבעיות. לדבריהם, אפשר לשלוט במיקרו-מבנה של כל האלמנטים המבניים הידועים של בעלי חיים וצמחים כאחד. בנוסף, תכשירים קבועים מאפשרים לחקור חיידקים, פטריות מיקרוסקופיות, פרוטוזואה ושאר יצורים קטנים.
לימוד מגדלת בבית הספר
כפי שציינו למעלה, מכשירי הגדלה נלמדים בהכרח בבית הספר. כיתה ו' היא ההתחלה בשליטה בעקרון הפעולה, יסודות מבנה המכשירים
גם בתקופה זו מונחת היכולת להניח את ההכנה באופן עצמאי על שולחן האובייקטים, לתפוס את האור ולבחון את התמונה, תוך השגת High Definition בכיוונון. בשלבים הבאים של החינוך, ילדים כבר משתמשים בביטחון עצמי במיקרוסקופים ובמגדילים למגוון מחקרים, שכן הם שולטים במלואם בטכניקת השימוש במכשירים.
עבודת מעבדה בבית הספר באמצעות מיקרוסקופי אור
למעשה יש לא מעט כאלה. כל מורה מחליט בעצמו אילו סוגי עבודה יש לבצע. אחרי הכל, הכל תלוי בכמות הציוד ובביצועים שלו. בדיקות המעבדה הנפוצות ביותר הדורשות שימוש במגדילים הן:
- לימוד המבנה של עלה צמח.
- מחקר של תהליך הטרנספירציה של הצמח. מבנה הסטומטה.
- היפיות עובש.
- צמח נבגים, המבנה שלהם.
- מחקר של ההרכב הפנימי של התא ואחרים.
