Почему лупа и микроскоп увеличительные приборы. Увеличительные приборы (6 класс)

Оптические приборы помогают нам исследовать окружающий мир. Телескоп позволяет обнаружить и рассмотреть очертания и детали далеких космических тел, а микроскоп раскрывает тайны нашей планеты, такие как строение живых клеток.
Когда появились увеличительные стекла, люди, естественно, попытались использовать вместо одного два таких стекла, чтобы получить еще большее увеличение. Экспериментальным путем было обнаружено, что при определенном расстоянии между линзами отдаленный объект можно увидеть со значительным увеличением. Такое расположение линз послужило основой для создания первого телескопа, который в то время назывался зрительной трубой. Изобретение этого прибора иногда приписывают жившему в XIII веке английскому философу и естествоиспытателю Роджеру Бэкону. Но, возможно, пальма первенства принадлежит арабским ученым.
Зрительная труба, созданная в 1608 году голландским оптиком Хансом Липперши, привлекла внимание итальянского ученого Галилея. В течение короткого времени ученый усовершенствовал конструкцию Липперши и создал несколько труб с улучшенными характеристиками. С их помощью он совершил ряд открытий, включая горы и долины на Луне, а также четыре спутника Юпитера.
Открытия Галилея показали важность телескопа, а используемый им тип прибора получил известность как телескоп Галилея. Выпуклая линза его объектива собирала свет от наблюдаемого объекта. А вогнутая линза окуляра отклоняла световые лучи таким образом, что они создавали увеличенное прямое изображение. Линзы устанавливались в трубах, одна из которых (меньшего диаметра) скользила внутри другой. Это позволяло регулировать расстояние между линзами, получая при этом четкое изображение.
Телескоп Галилея работает с использованием принципа преломления (отклонения) света и поэтому известен также как телескоп-рефрактор. Другой вид телескопа-рефрактора характеризуется выпуклостью обеих линз. Такая конструкция создает увеличенное, но перевернутое изображение и известна как астрономический телескоп.
При использовании ранних телескопов-рефракторов возникала одна существенная проблема, которая обусловлена дефектом линз, называемым хроматической аберрацией и приводящим к появлению вокруг изображений нежелательных цветных ореолов. Для устранения этого недостатка английский ученый Исаак Ньютон в 1660-е годы сконструировал телескоп-рефлектор. Для концентрации световых лучей и создания изображения в нем вместо линзы объектива используется вогнутое зеркало, не образующее цветных ореолов. Плоское зеркало отражает свет в выпуклую линзу окуляра, установленную на главной трубе сбоку. Прибор такого типа известен как телескоп Ньютона.
Увеличительное стекло иногда называют простым микроскопом, т. к. его используют при наблюдении мелких объектов.
Сложный микроскоп состоит из двух выпуклых линз. Линза объектива создает увеличенное изображение, которое затем снова увеличивается линзой окуляра. Как и в астрономическом телескопе, это изображение перевернуто. Многие сложные микроскопы имеют комплект объективных линз с различной степенью увеличения.

Слайд 2

Основное содержание урока

• Лупа, микроскоп.
• Строение микроскопа.
• Работа с микроскопом.

Посмотреть все слайды

5 класс средней школы - это время, когда мы впервые знакомимся с ними. На уроках детям рассказывают самое основное об их устройстве и создателях. Не хотите ли вы углубить свои знания о них? А может быть, вы готовите урок на тему "Увеличительные приборы" (5 класс)? В любом случае нам есть о чем вам рассказать.

Древние линзы

История открытия увеличительных приборов начинается в далеком прошлом. До нас дошла большая плосковыпуклая линза - одна из самых древних. Ее диаметр - 55 мм, а фокусное расстояние - около 150 мм. Она была изготовлена из горного хрусталя за 2,5 тыс. лет до н. э. Ее обнаружил в 1890 году Г. Шлиман при раскопках Трои. Примерно в 600-400 гг. до н. э. начали изготавливать стеклянные линзы. Они были обнаружены в Саргоне (это Месопотамия). В Швеции в 1877 г. была найдена двойная линза диаметром 5 см, выпуклая с обеих сторон. Она относится к 500 году н. э. Можно долго продолжать список древних линз, которые удалось обнаружить исследователям. История открытия увеличительных приборов располагает множеством фактов. Несмотря на это, о том, как они использовались в те времена, можно лишь строить предположения.

Вклад Роджера Бэкона

Современные ученые ознакомились с доскональным описанием линз, выполненным Роджером Бэконом, (годы жизни - 1214-1294 гг.). Он был выпускником Оксфордского университета, а также прославился как видный мыслитель и ученый. Линзы, согласно его труду, использовались для увеличения изображения. Из перевода фрагмента сочинения следует, что Бэкону удалось правильно описать действие линз, которые служили обратным телеобъективом (речь идет об описании зрительной однокомпонентной трубы).

Заслуга Галилео Галилея

История открытия увеличительных приборов немыслима без имени этого человека. Примерно через 300 лет после смерти Бэкона Галилео Галилей, известный ученый из Италии, создал похожую трубу. Она была не трех-, а двухкомпонентной. Практически "сверстником" такой является микроскоп. Принято считать, что он обязан своим появлением Галилею. Галилео раздвинул зрительную трубу и заметил, что мелкие предметы в таком состоянии можно хорошо увеличить. Д. Вивиани подтверждает, что микроскоп изобрел именно Галилей. Вивиани, кстати, написал биографию этого итальянского ученого.

Важным для науки событием была отмечена история открытия увеличительных приборов в 1625 году. Именно тогда Фабер, член римской Академии, впервые употребил сам термин "микроскоп" по отношению к сделанному Галилеем изобретению.

Что создали Дребель и Алькмар, разработки Торе и Гука

История открытия микроскопа продолжается работами К. Дребеля и Алькмара. Эти голландские ученые сконструировали прибор, который состоял из двух выпуклых линз. Благодаря этому изображение предмета, который рассматривался под ним, было представлено в перевернутом виде. Этот сложный микроскоп, имевший двояко- или плосковыпуклый окуляр, а также двояковыпуклый объектив, считается предшественником сложных микроскопов более позднего времени (один из них представлен на фото ниже).

Итальянец Торе примерно в 1660 году изготовил шарообразные лупы из застывших капель стекла. История открытия микроскопа немыслима без этого имени, поскольку созданные итальянцем лупы позволили увеличивать предметы в полторы тысячи раз.

Говорит ли вам о чем-то еще одно имя - Роберт Гук? Этот английский ученый внес большой вклад в открытие увеличительных приборов. Роберт Гук усовершенствовал их настолько, что это стало одним из знаменательных событий в истории оптики. Схема микроскопа Гука представлена на фото ниже.

Благодаря этому изобретению в 1665 году Роберту удалось впервые увидеть клетки на срезе пробки. Так, важное техническое средство получила такая наука, как биология. Увеличительные приборы продолжил совершенствовать Левенгук. Расскажем и о нем.

Левенгук и его достижения

Заметный вклад в историю развития увеличительных приборов внес А. В. Левенгук, голландец, проживавший в таком городе, как Дельфт. Годы его жизни - 1632-1723 гг. Он самостоятельно сконструировал и использовал в исследованиях простые микроскопы (одна из моделей таких приборов представлена ниже), способные увеличивать до трехсот крат.

Именно Левенгук первым составил описание микроскопических организмов (включая и одноклеточных бактерий), опираясь на свои наблюдения. В 1698 году Петр I, русский царь, нанес визит этому знаменитому исследователю. Петр находился в то время в Голландии и, как известно, интересовался всем новым. Для своей Кунсткамеры, открытой им в Петербурге, он закупил несколько сложных и простых микроскопов. А гораздо позже, уже после открытия Академии наук, они были переданы в распоряжение этой организации.

Работы русских ученых из Академии наук

В урок "Увеличительные приборы" следует включить также рассказ о достижениях в оптике представителей нашей страны. Перспективные русские ученые, работой которых руководил М. В. Ломоносов, стали применять в биологических исследованиях купленные Петром I микроскопы. А впоследствии они активно участвовали в их усовершенствовании.

Открытие увеличительных приборов продолжилось в 1747 году. Именно тогда Л. Эйлер, член Академии наук Петербурга (годы жизни - 1707-1783 гг.), предложил использовать для микроскопа ахроматический объектив. Фундаментальный труд этого ученого в сфере геометрической оптики - "Диоптрика". Он состоит из трех томов, которые были изданы в 1769-1771 гг. Новый микроскоп, уже ахроматический, был выпущен в 1802 году, после того, как была опубликована работа Элинуса (тоже члена Академии наук г. Петербурга).

Такой микроскоп в то время считался совершенным до такой степени, что ученые даже не допускали мысли о том, что его можно улучшить. Открытие это наделало много шума в то время. Устройство увеличительных приборов Элинуса было следующим. Они были снабжены шестью объективами, имелась возможность изменения увеличения плавно, менялось расстояние от предмета до изображения. Именно в нашей стране родилась и воплотилась в жизнь важная для науки идея ахроматического микроскопа, имеющего переменное увеличение. Однако этот замысел в дальнейших разработках не прижился. Изменение увеличения прибора с помощью регулирования длины тубуса, тем не менее, было важной идеей, внесшей существенный вклад в историю развития Сегодня один из микроскопов, созданных Элинусом, можно увидеть в Политехническом музее Москвы, который относится к Институту истории, естествознания и техники. На фото ниже представлены увеличительные приборы, относящиеся к 18-му веку.

Дальнейшее усовершенствование микроскопов

И. Г. Тидеман, немецкий оптик из города Штутгарта, в начале 19-го века принялся за создание двух ахроматических микроскопов. Университет Дерпта (сегодня он носит название Тарту) выделил ему денежные средства на осуществление работ. В 1808 году были выпущены эти приборы.

В 1807 году, за год до создания ахроматических микроскопов, Ван Дейл, голландский оптик, опубликовал свой труд. В нем было представлено описание конструкции ахроматического микроскопа, созданного им. Западноевропейские историки считают, что первым таким прибором удовлетворительного качества был созданный именно этим ученым микроскоп. Однако он по всем параметрам уступал сконструированному Элинусом. Кстати, ахроматические микроскопы И. Фраунгофера, выпущенные в 1811 г., отличались еще более несовершенной конструкцией, если сравнивать их с микроскопами Элинуса.

Русские микроскопы в 19-м веке

В первой половине 19-го века увеличительные приборы выпускались уже во многих местах на земле. В России их производство началось еще в 18-м веке, однако поутихло к началу 19-го столетия. Известно, что примерно в 1820 году довольно высокого качества микроскопы производила мастерская по изготовлению оптики, находившаяся при Казанском университете. Однако в России все-таки не наблюдалось бурного развития этой отрасли промышленности, поскольку правительство того времени полагало, что оптимальным вариантом является покупка увеличительных приборов за рубежом.

Вклад в оптику Джамбаттиста и Амичи

Амичи Джамбаттиста (годы жизни - 1786-1863 гг.) - известный итальянский ученый-оптик, астроном и ботаник. Многие годы своей жизни он посвятил развитию микроскопии. В 1827 году Амичи сам сконструировал и сделал ахроматический объектив, имевший апертуру 0,60 и хорошую коррекцию аберраций. Этот же ученый в 1844 году приступил к опытам по применению водной и масляной иммерсий. Благодаря им был начат выпуск объективов с числовой апертурой 1,30 и водной иммерсией.

Микроскопы Аббе

Приборы с масляной иммерсией, имеющие апертуру 1,50 (которые используются и по сей день), начали выпускаться благодаря работе Эрнста Аббе, немецкого оптика. Он изобрел закон синусов, с помощью которого была устранена кома, наблюдавшаяся в малых линейных полях. Э. Аббе продолжил развивать теорию формирования изображения в увеличительном приборе. Он прояснил и вопрос этих аппаратов. Аббе был руководителем работ по созданию целой серии ахроматических микрообъективов высокого качества. Их числовая апертура достигала 1,50. Эти приборы были выпущены в Йене фирмой "К. Цейс" (в 1872 году). Эта же компания под руководством Э. Аббе сделала 8 апохроматов. А в 1888 году ее сотрудники разработали апохромат, который обладал апертурой 1,60 и имел монобромнафталиновую иммерсию.

Последние крупные достижения в оптике

Русские ученые Д. С. Рождественский и Л. И. Мандельштам развили теорию Эрнста в своих трудах. Важная заслуга Рождественского состояла в том, что он ввел понятие относительной некогерентности освещения. Р. Рихтер, сотрудник фирмы "К. Цейс", разработал и получил патент на особое осветительное устройство, используемое в микроскопе. Однако и по сей день актуальна проблема оптимального соотношения параметров сменных объективов и системы освещения. Отечественные микроскопы сегодня ничем не уступают по техническому исполнению и оптическим параметрам приборам, созданным известными компаниями за границей.

Итак, мы кратко изложили историю возникновения современных микроскопов. Разрабатывая урок "Увеличительные приборы" (5 класс), вы можете воспользоваться представленной в статье информацией.

Класс: 6 класс

Дата: _19.09.2016г.

Тема урока: « Увеличительные приборы: микроскоп, лупа. Приёмы пользования увеличительными приборами. Приготовление препарата. Материалы и оборудование. Техника безопасности . » ЛР №2 « Знакомство с

Тип урока: комбинированный

Цель: формирование у учащихся представлени я о строении и принципах работы увеличительных приборов, о значении их изобретения для развития биологических наук.

Задачи:

Образовательные : сформировать у учащихся представление о строении и принципах работы увеличительных приборов, о тработать навыки работы с увеличительными приборами

Развивающие : развивать логическое мышление через умение анализировать, обобщать материалы, делать выводы, сравнивать; развивать наблюдательность;

Воспитательные : воспитывать интерес к предмету.

Оборудование: учебник «Биология» 6 кл., презентация к уроку , ручная лупа, штативная лупа, микроскоп, покровное и предметное стекла, готовый микропрепарат.

Подготовка к работе (проверка готовности учащихся к уроку)

Проверка наличия учащихся

Приветствуют учителя.

Доклад деж.

Проверка д/з

Устный опрос у доски

Экологические факторы

Среда обитания растений.

Отвечают у доски

Актуализация знаний

Глаз человека способен различать предметы различной величины. Но есть такие мелкие структуры, которые человек не может увидеть невооруженным глазом. Каким же образом люди смогли изучить микроскопические структуры?

Какие увеличительные приборы вы знаете?

В каких случаях ими пользуются?

Отвечают. Записывают число и тему.

Изучение нового материала

История создания микроскопа и значение этого изобретения

Первый простой микроскоп был изобретен в 1590 году в Голландии Янсеном . Об устройстве этого прибора известно, что он состоял из трубы, прикреплённой к подставке с двумя увеличительными стеклами. Усовершенствовал этот прибор другой голландец - Антонии ванн Левенгук . Но первым, кто понял и оценил огромное значение микроскопа, был англичанин Роберт Гук - физик, метеоролог, биолог, инженер и архитектор. Он впервые применил микроскоп для исследования растительных и животных тканей . Роберт Гук немного усовершенствовал микроскоп, а потом с его помощью рассматривал различные предметы и зарисовывал их. Однажды Гук сделал тонкий срез растительной пробки и стал рассматривать его под микроскопом. Ученый увидел, что кусочек пробки состоит из множества ячеек, которые он назвал «клетками». Это произошло в 1665г. Шло время, совершенствовались микроскопы ученые все больше и больше узнавали о клетках, их строении и функциях. Оказалось, не только растения, но и все другие живые организмы: животные, грибы, бактерии состоят из клеток, т.е. имеют клеточное строение. Современная наука создала сверхмощные электронные микроскопы, позволяющие увидеть ультрамелкие структуры, дающие возможность изучать процессы на субклеточном уровне.

Устройство лупы и микроскопа Лупа - самый простой увеличительный прибор. Главная его часть - увеличительное стекло , выпуклое с двух сторон и вставленное в оправу. С помощью лупы мы видим изображение предмета, увеличенное в 2-25 раз. Лупу берут за рукоятку и приближают к предмету на такое расстояние, при котором изображение предмета становится наиболее четким.
Микроскоп - это прибор, увеличивающий изображение предмета в несколько сот и даже в тысячи раз. Главная часть светового микроскопа, с которым вы работаете в школе,- увеличительные стекла , вставленные в трубку, или тубус (по-латыни «тубус» значит «трубка»). В верхнем конце тубуса находится окуляр, состоящий из оправы и двух увеличительных стекол. Название «окуляр» происходит от латинского слова «окулус», что значит «глаз». Рассматривая предмет с помощью микроскопа, глаз приближают к окуляру. На нижнем конце тубуса помещается объектив, состоящий из оправы и нескольких увеличительных стекол. Название «объектив» происходит от латинского слова «объектум», что значит «предмет».
Тубус прикреплен к штативу. К штативу прикреплен также предметный столик , в центре которого имеется отверстие, и под ним зеркало.
Пользуясь микроскопом, можно рассмотреть клетки всех органов растения. Свет направлять зеркалом в отверстие предметного столика.
Приготовленный препарат, помещают на предметный столик и закрепляют там предметное стекло двумя зажимами.
Пользуясь винтом, плавно опускают тубус так, чтобы нижний край объектива оказался на расстоянии 1- 2 мм от препарата.
Смотря в окуляр, медленно поднимают тубус, пока не появится четкое изображение предмета.

Как нужно работать с микроскопом? (формулировка правил работы с микроскопом, демонстрация)

Этапы приготовления препарата из прозрачной кожицы лука (стр. 21)

ЛР №2 « Знакомство с увеличительными приборами и лабораторными инструментами».

Цель: познакомиться с устройством увеличительных приборов. Научиться пользоваться микроскопом.

Оборудование: микроскоп, ручная и штативная лупа, предметное и покровное стекла, готовый микропрепарат.

Ход рабты:

1.Изучить устройство микроскопа (рис.13)

2.Определить последовательность приготовления препарата из луковицы. (стр. 22 «Я»)

3.Определить функции составных частей микроскопа (стр. 23 таблица)

Стр. 22 «Я»

Накрывают препарат покровным стеклом – 5

Очищают луковицу от шелухи – 2

Снимают тонкую кожицу с выпуклой стороны луковицы – 3

На предметное стекло наносят немного воды – 1

Препаровальной иглой расправляют тонкую кожицу – 4

Устанавливают препарат на предметный столик – 6

Стр. 23 таблица

Слушают рассказ учителя

Изучают строение микроскопа

Выполняют лабораторную работу

Закрепление

1. Какие увеличительные приборы ты знаешь?

2. Что представляет собой лупа и какое увеличение она дает?

3. Как устроен микроскоп?

4. Как узнать, какое увеличение дает микроскоп?

Отвечают на вопросы

Рефлексия

Итог

Рефлексия

Я узнал…

Мне понравилось…

Я затруднялся…

Выставление оценок

Подводят итоги урока.

Д/ з

оформить ЛР

Записывают д.з.

Афанасьева Н.В.