Inimesed on pikka aega püüdnud mõista, kuidas neid ümbritsev maailm toimib. Viis läbi uuringuid, vaatas elusolendite sisse ja tegi järeldusi. Nii kogunes teoreetiline materjal, mis sai aluseks paljudele teadustele.
Meetodid, mida nad kasutasid, olid enamasti vaatlus ja katse. Kiiresti sai aga selgeks, et teadmistepagas jääb vaid poolenisti täis, kui just ei leiuta mingeid keerukamaid, tehniliselt arenenumaid seadmeid. Need, mis võimaldavad teil sisse vaadata, paljastada sügavad mehhanismid ja arvestada erinevate objektide ja elusolendite seadme omadustega.
Bioloogia õppemeetodid
Peamised on järgmised:
- Ajalooline meetod.
- Kirjeldus.
- Vaatlus.
- Võrdlus.
- Katse.
Enamik neist eeldab uute tehniliste seadmete sekkumist, mis võimaldaks saada mitmekordselt suurendatud pilti. See tähendab, et lihts alt öeldes tuleks kasutada teistsugustsuurendusseadmed. Seetõttu oli nende ehitamise vajadus ilmne.
Lõppude lõpuks saavad inimesed ainult nii aru, kuidas toimuvad selliste pisikeste olendite nagu algloomad ja bakterid, mikroskoopilised seened, samblikud ja muud elusorganismid eluprotsessid.
Kaasaegsed seadmed
Tehniliste disainilahenduste mitmekesisuse hulgas on suurendusseadmetel eriline koht. Lõppude lõpuks on ilma nendeta raske tõeni jõuda ja seda või teist teooriat tõestada, eriti kui tegemist on mikromaailmaga.
Kaasaegsed tehnoloogiad pakuvad järgmist tüüpi selliseid seadmeid:
1. Luubid. Seda tüüpi suurendusseadmete struktuur on üsna lihtne, seega olid need analoogseadmete hulgas esimesed.
2. Mikroskoobid. Tänapäeval on mitu sorti:
- optiline või kerge;
- elektrooniline;
- laser;
- röntgen;
- skanniv sond;
- diferentsiaalne interferoon-kontrast.
Igaüht neist kasutatakse laialdaselt mitte ainult bioloogiateadustes, vaid ka keemias, füüsikas, kosmoseuuringutes, geenitehnoloogias, molekulaargeneetikas ja nii edasi.
Luupide arengulugu
Loomulikult ei tulnud selliste seadmete selline šikk mitmekesisus ja täiuslikkus kohe. Kõige keerulisemad struktuurid, mis võimaldavad sekkuda isegi laine- ja korpuskulaarsetesse protsessidesse, tekkisid alles 20.–21. sajandil.
Väljumise lugu jaSuurendusseadmete väljatöötamise juured on ajahämaruses. Seega, kui rääkida luupidest, siis väljakaevamised on näidanud, et egiptlastel olid esimesed sellised seadmed ammu enne meie ajastut. Need olid valmistatud mäekristallist ja nii osav alt teritatud, et suurendasid kuni 1500 korda!
Hiljem hakkasid nad klaasist läätsi valmistama ja nende kaudu uurima mikroskoopilisi huvipakkuvaid objekte. See kestis kuni 16. sajandini. Seejärel kujundas suur maadeavastaja Galileo Galilei oma esimese toru, mis lahtivoldituna meenutas mikroskoopi ja andis ligi 300-kordse kasvu. See oli tänapäevase mikroskoobi eellane.
Veel hiljem, 17. sajandi teisel poolel, valmistas teadlane Tore väikseid ümaraid luupe. Need võimaldasid vaadata isegi 1500-kordse suurendusega. Suureks läbimurdeks mikroskoopia arengus olid Anthony van Leeuwenhoeki disainitud instrumendid. Ta tootis partiid mikroskoope, mis andsid piisav alt suurendust, et näha rakustruktuuri ja mikroorganismide maailma.
Sellest ajast alates on suurendusinstrumendid (luup, mikroskoop) muutunud peaaegu igat tüüpi uuringute lahutamatuks osaks nii bioloogias kui ka muudes teadustes. Kaasaegne tehniliste seadmete valik võlgneb oma olemasolu inimestele, kelle nimed on nagu:
- L. I. Mandelstam.
- D. S. Roždestvenski.
- Ernst Abbe.
- R. Richter ja teised.
Ehitusluubid: luup
MillestMis need seadmed on ja kuidas need töötavad? Suurendusseadmed – luup, mikroskoop – on põhimõtteliselt sama ehitusega. Tegevus põhineb spetsiaalsete prillide - läätsede kasutamisel.
Suurendusseadme suurendusklaas on kumer lääts, mis on raamitud spetsiaalsesse välisraami - raami. Objektiiv ise on spetsiaalne optiline klaas, millel on kahepoolne kumerus. Raam võib olla mis tahes:
- metall;
- plast;
- kumm.
Suurendusseadmed, nagu luubid, võimaldavad teil saada 25-kordseid pilte. Loomulikult on selle indikaatori järgi erinevaid seadmeid. Mõned luubid annavad 2-kordse suurenduse ning rohkem moderniseeritud ja täiuslikumad - isegi 30.
Mis on luubid?
Luubi peamine kasutusala on bioloogiatund. Seda tüüpi suurendusseadmed võimaldavad teil arvestada taimede ja loomade struktuuri peeneid struktuure. Kasutada võib erinevaid tootevalikuid.
- Statiivi luup on seade, mille objektiiv on kasutamise hõlbustamiseks kinnitatud spetsiaalsesse raami statiivile.
- Käepidemega seade. Selle valikuga on raami sisse ehitatud väike mugav nupp, millega saab seadet sisse või välja suumides pildikvaliteeti reguleerida.
- Sisseehitatud kompassiga valgustatud luup. See on kasulik väliuuringute jaoks metsa taiga piirkonnas. Dioodipirnide olemasolu võimaldab teil jälgida isegi ööselpäeva.
- Taskutüüpi luup, mis käib kokku ja sulgub kaanega. Väga mugav võimalus pidevaks kaasaskandmiseks.
Väga levinud on ka kombinatsioonid ülalnimetatute vahel: statiiv valgusega, tasku nööriga või käepidemega jne.
Mikroskoop – suurendusseade
Mis seade sellel üksusel on? Tänapäeval kasutatakse koolitundides ainult selliseid suurendusseadmeid: luup, mikroskoop. Oleme juba käsitlenud esimese seadme struktuuri, toimimist ja sorte. Kuid rakkudes toimuvate sügavamate protsesside uurimiseks, vee bakteriaalse koostise uurimiseks jne on luubi suurendusvõimsus selgelt ebapiisav.
Sel juhul saab peamiseks töövahendiks mikroskoop, enamasti tavaline, kerge või optiline. Mõelge, millised konstruktsiooniosad selle koostisse kuuluvad.
- Kogu konstruktsiooni aluseks on statiiv. See on kumer element, mille külge on kinnitatud kõik muud seadme osad. Selle lai alus toetab kogu mikroskoopi ja hoiab selle seistes stabiilsena.
- Peegel, mis kinnitatakse seadme põhjast statiivi külge. Vaja on püüda päikesevalgust ja suunata kiir lavale. See on kinnitatud mõlem alt poolt liigutatavate hingede külge, mis hõlbustab valgusti seadistamist.
- Teemalaud – statiivile kinnitatud struktuur, enamasti ümar või ristkülikukujuline, varustatudmetallist kinnitusdetailid. Just sellele paigaldatakse uuritav mikropreparaat, mis on mõlem alt poolt selgelt fikseeritud ja jääb liikumatuks.
- Siikpilt, mille ühel küljel on okulaar ja teisel pool erineva suurendusega läätsed. Kinnitatud ka kindl alt statiivi külge.
- Eesmärgid asuvad vahetult lava kohal ja aitavad pilti teravustada ja suurendada. Enamasti on neid kolm, igaüks saab vastav alt vajadusele teisaldada ja fikseerida.
- Okulaar on teleskoobi ülemine osa ja see on loodud objekti vahetuks vaatlemiseks.
- Viimane oluline osa, mis kõigil seda tüüpi suurendusseadmetel on, on makro- ja mikrokruvid. Neid kasutatakse teleskoobi liikumise reguleerimiseks, et seada parim pildikvaliteet.
Ilmselt ei ole mikroskoobi struktuur liiga keeruline. Kuid see on tüüpiline ainult optiliste mudelite jaoks. Valgusmikroskoobi keskmine suurendus ei ületa 300 korda.
Kui räägime moodsatest kujundustest, mis annavad tuhandeid kordi suurenduse, siis nende struktuur on palju keerulisem.
Mis on mikroskoobid ja kus neid kasutatakse?
Mikroskoope on erinevat tüüpi. Kõige lihtsamad neist, kerged või optilised, moodustavad suurema osa kooliõpilastele mõeldud kujundustest. Suurendusklaas ja mikroskoop on kõige vastuvõetavamad suurendusseadmed. 6. klass (bioloogia on õppeaine, milles neid tunde kasutatakseobjektid) eeldab seadme tundmist ja nende tööpõhimõtete tundmist.
Siiski tuleks õpilastele anda ülevaade mikroskoopide tüüpidest, millega teadlased, füüsikud, keemikud, bioloogid, astronoomid jne töötavad. Peamisi on 5, need olid ülalpool loetletud. Laser- ja elektroonikaseadmed võimaldavad saada pilte, mis on nende tegelikest mõõtmetest sadu tuhandeid kordi suuremad. See võimaldab teil vaadata isegi kõige väiksemate osakeste sisse ja teha palju avastusi erinevates teaduse ja tehnoloogia valdkondades.
Mikroskoobi ettevalmistamine
Tund "Suuendusseadmete seade" pole kooli õppekavas ainus, mis selliste seadmetega töötamist käsitleb. Koos ülesehituse ja kasutusreeglitega peaksid lapsed esitama ka põhiteadmised mikropreparaatide valmistamise kohta.
Selleks kasutatakse järgmisi elemente:
- libistatav klaas;
- kaaneleht;
- lahkamisnõel;
- filterpaber;
- tilguti;
- vesi.
Kui teil on vaja uurida näiteks sibula koort, siis tuleb see ettevaatlikult nõelaga lahti lõigata ja asetada õhukese kilena klaasplaadile. Peate selle asetama pipetiga eelnev alt moodustatud veetilga sisse. Ülev alt kaetakse preparaat õhukese katteklaasiga ja surutakse tugevasti kinni. Liigne vedelik eemaldatakse filterpaberit puudutades. Tuleb jälgida, et katteklaasi all ei oleks õhumulle, vastasel juhul on need mikroskoobi all nähtavad.
Tehase ravimid või fikseeritud
Lisaks "elus" preparaatide valmistamisele kasutatakse koolides sageli valmis, fikseeritud preparaate. Need on värvilised ja informatiivsem alt küllastunud, kuna need on valmistatud spetsiaalsete tehnoloogiate abil, millel on kõrge loomulikkus. Nende järgi saab valdada nii loomade kui ka taimede kõigi teadaolevate struktuurielementide mikrostruktuuri. Lisaks võimaldavad fikseeritud preparaadid uurida baktereid, mikroskoopilisi seeni, algloomi ja muid väikeseid olendeid.
Luupide õppimine koolis
Nagu eespool märkisime, õpitakse suurendusseadmeid koolis tingimata. 6. klass on tööpõhimõtte, seadmete ehituse põhitõdede valdamise algus.
Sellel perioodil luuakse ka võimalus preparaati iseseisv alt objektilauale asetada, valgust tabada ja pilti uurida, saavutades häälestuses kõrglahutuse. Järgmistel haridusetappidel kasutavad lapsed juba enesekindl alt mitmesuguste uuringute jaoks mikroskoope ja luupe, kuna nad valdavad täielikult seadmete kasutamise tehnikat.
Laboritööd koolis valgusmikroskoopidega
Neid on tegelikult päris palju. Iga õpetaja otsustab ise, milliseid töid ta peab tegema. Lõppude lõpuks sõltub kõik seadmete hulgast ja selle jõudlusest. Kõige levinumad laboriuuringud, mis nõuavad luupide kasutamist, on järgmised:
- Taimelehe struktuuri uurimine.
- Taimede transpiratsiooniprotsessi uurimine. Stoomi struktuur.
- Hallitushüüfid.
- Taimede eosed, nende struktuur.
- Raku sisemise koostise ja muu uurimine.
