Naujos sąvokos:
- regėjimo kam̃pas
- lupà
- lupõs kampinis didinimas
- mikroskòpas
- mikroskòpo kampinis didinimas
Daiktų dydis ir regėjimo kampas
Kartais smalsu pažvelgti į mažų objektų pasaulį – mikropasaulį. Jį pamatyti padeda daiktų atvaizdus didinantys prietaisai. Prieš aiškindamiesi, kaip veikia tokie optiniai prietaisai, panagrinėkime, kaip akis suvokia daiktų dydį. Šviesa atsispindi nuo mus supančių daiktų ir patenka į akis. Daikto atvaizdas atrodo tuo didesnis, kuo daugiau akies tinklainės nervo galūnių apima. Pavyzdžiui, stebint arčiau esančią rodyklę, akies tinklainėje susidaro didesnis jos atvaizdas, stebint esančią toliau – mažesnis. Daikto dydį galime susieti su regėjimo kampu (5.1.1 pav.). Stebint arčiau esančius daiktus, regėjimo kampas yra didesnis, todėl daiktai atrodo didesni. Stebint toliau esančius daiktus, regėjimo kampas yra mažesnis ir daiktai atrodo mažesni. Pavyzdžiui, aukštai danguje skrendantis lėktuvas, tolumoje plaukiantis laivas atrodo daug mažesni, nei yra iš tikrųjų. Arčiau stovintys elektros perdavimo linijų stulpai atrodo didesni, o stovintys toliau – mažesni.
Lupa
Glaudžiamasis lęšis gali padidinti regėjimo kampą ir daikto atvaizdą, tik daiktą reikia pastatyti arti. Glaudžiamasis lęšis glaudžia nuo daikto kraštinių taškų sklindančius lygiagrečius spindulius (5.1.2 pav., a). Lūžusių spindulių tęsinyje (pažymėta punktyrine linija) matome padidintą daikto atvaizdą (5.1.2 pav., b).
Kaip jau žinote, įrėmintas glaudžiamasis lęšis vadinamas lupà arba didinamúoju stiklù (5.1.3 pav.). Per lupą apžiūrimas daiktas AB yra tarp lupos ir pagrindinio jos židinio (5.1.4 pav.). Lupa sukuria padidintą, neapverstą, menamąjį daikto atvaizdą A1B1. Jis matomas geriausio matymo nuotoliu (d = 25 cm) nuo akies.
Lupos kampinis didinimas gali būti išreiškiamas geriausio matymo nuotolio (d) ir lupos židinio nuotolio (F) santykiu:
(5.1.)
Vadinasi, kuo mažesnis lupos židinio nuotolis, tuo ji geriau didina daiktus. Taigi lupà yra trumpo židinio nuotolio glaudžiamasis lęšis. Mažiausias galimas lupos židinio nuotolis yra 2 cm (labai mažo židinio nuotolio lupa pradeda iškraipyti daiktų atvaizdus). Padaliję geriausio matymo nuotolio skaitinę vertę iš mažiausio lupos židinio nuotolio, įsitikiname, kad lupa gali didinti daugiau nei 10 kartų (25 cm : 2 cm = 12,5 karto).
Mikroskopas
Labai mažų matmenų elementams, organizmams stebėti naudojamas mikroskòpas (gr. mikros – mažas, skopeō – žiūriu, stebiu). Mikroskopai gali didinti net 1200 kartų, t. y. beveik 100 kartų daugiau nei lupa. Mikroskopo sandara yra sudėtingesnė nei lupos. Jį sudaro du glaudžiamieji lęšiai: objektỹvas ir okuliãras. Lęšis, prieš kurį dedamas daiktas ant mikroskopo stalelio, vadinamas objektyvù (5.1.5 pav.). Okuliarù vadinamas lęšis, per kurį stebima (5.1.5 pav.). Abu lęšiai būna įtvirtinti metaliniame vamzdyje.
Mikroskope daiktas didinamas du kartus. Pirmą kartą didina objektyvas. Jis sukuria padidintą daikto MN atvaizdą M1N1 (5.1.6 pav.). Antrą kartą didina okuliaras. Jis sureguliuojamas taip, kad daikto atvaizdas būtų tarp okuliaro ir jo pagrindinio židinio. Okuliaras veikia kaip lupa – sukuria padidintą, neapverstą, menamąjį daikto MN atvaizdą M2N2 (5.1.6 pav.). Mikroskopo lęšiai suderinami taip, kad atvaizdas susidarytų geriausio matymo nuotoliu (d = 25 cm) nuo akies.
Vadinasi, mikroskopo kampinį didinimą lemia objektyvo ir okuliaro didinimas. O šių lęšių didinimas priklauso nuo jų židinio nuotolio. Kuo trumpesnis objektyvo ir okuliaro židinio nuotolis, tuo geriau didina mikroskopas. Mikroskopo didinimas dar priklauso nuo atstumo (L) tarp objektyvo ir okuliaro (5.1.6 pav.). Kuo didesnis šis atstumas, tuo mikroskopas geriau didina.
Mikroskopų įvairovė ir istorija
Šiuolaikiniame technologijų amžiuje gaminami įvairiausi mikroskopai. Jie skiriasi pagal:
- lęšių skaičių (paprastieji ir sudėtiniai);
- apšvietimo pobūdį (poliarizuota šviesa, fluorescencija);
- šviesos pralaidumą (skleidžiamos ir atspindėtos šviesos);
- okuliarų skaičių (monokuliariniai, binokliniai, trinokuliariniai);
- gamybos technologiją (skaitmeniniai, stereoskopiniai).
Iš mikroskopų kūrimo istorijos žinoma, kad 1590 m. olandų akinių gamintojai tėvas ir sūnus Hansas ir Zacharijas Jansenai (Hans Janssen ir Zacharias Janssen) sukūrė pirmąjį mikroskopą. Pagrindinė šio mikroskopo detalė buvo 45 cm ilgio ir 5 cm skersmens vamzdis, kurio abiejuose galuose buvo įtaisyti išgaubtieji lęšiai. Mikroskopu buvo galima pažvelgti į gyvąjį mikropasaulį.
Mikrobiologijos pradininku laikomas olandų drabužių prekybininkas Antonis van Levenhukas (Antonie van Leeuwenhoek, 1632–1723). 1670 m. jis pradėjo tyrinėti mikrobų gyvenimą savo sukonstruotu vieno lęšio mikroskopu. Van Levenhukas pirmasis pamatė gyvąjį mikropasaulį ir nustatė bakterijų, mikrobų matmenis. Už nuveiktus darbus jis laikomas mikrobiologijos tėvu. Savo atradimus tyrėjas aprašė laiškuose (rasta apie 200 laiškų) Londono karališkajai draugijai. Viename, rašytame 1674-aisiais, jis išdėstė įspūdžius, patirtus stebint bakterijas ežero vandenyje: „Labai aiškiai pamačiau, kad tai maži unguriai ar kirminai. Jie buvo susispietę ir raičiojosi taip, lyg plika akimi matytum visą kubilą mažų ungurių, besirangančių vandenyje. Atrodė, vanduo su šiais įvairiais gyviais tapo gyvas. Tai buvo nuostabiausias mano gamtoje atrastas stebuklų.“
Klausimai ir užduotys
- Ką vadiname regėjimo kampu? Kaip nuo regėjimo kampo priklauso daikto dydžio suvokimas?
- Kuris lęšis – glaudžiamasis ar sklaidomasis – gali padidinti regėjimo kampą?
- Kokio lęšio reikia norint pasigaminti didinamąjį stiklą – lupą?
- Kaip didinimas priklauso nuo lupos židinio nuotolio?
- Lupos židinio nuotolis lygus 5 cm. Kiek kartų didina lupa?
- Naudodami buitines priemones, pasigaminkite lupą. Jums reikės tuščio plastikinio butelio, klijų ir vandens. Iš plastikinio butelio lenktosios dalies iškirpkite du apskritimus ir suklijuokite iškiląja puse į išorę. Gautą iškilojo lęšio formos kūną pripildykite vandens ir sandariai užklijuokite skylutę, pro kurią leidote vandenį. Apžiūrėkite aplinką per pasigamintą lupą.
- Apibūdinkite mikroskopo sandarą, paaiškinkite, kaip jis veikia. Kas lemia, kiek kartų didina mikroskopas?
- Paslaugą teikia UAB "Biznio mašinų kompanija" ir "Star Cloud OÜ"