Trải qua lịch sử phát triển gần 300 năm, kính hiển vi có lẽ đã trở thành một trong những dụng cụ quang học phổ biến nhất, được sử dụng rộng rãi trong mọi lĩnh vực hoạt động của con người. Đặc biệt khó có thể đánh giá quá cao vai trò của nó trong việc dạy học sinh tìm hiểu về thế giới vi mô xung quanh bằng chính mắt mình.
Một tính năng đặc biệt của kính hiển vi được đề xuất là việc sử dụng máy ảnh Web thông thường “không chuẩn”. Nguyên lý hoạt động là ghi trực tiếp hình chiếu của vật thể đang nghiên cứu lên bề mặt ma trận CCD khi được chiếu sáng bởi một chùm ánh sáng song song. Hình ảnh thu được được hiển thị trên màn hình PC.
So với kính hiển vi thông thường, thiết kế đề xuất không có hệ thống quang học bao gồm thấu kính và độ phân giải được xác định bởi kích thước pixel của ma trận CCD và có thể đạt tới vài micron. Sự xuất hiện của kính hiển vi được thể hiện trong hình. 1 và hình. 2. Model “Wcam 300A” của Mustek, có ma trận CCD màu với độ phân giải 640x480 pixel, được sử dụng làm máy ảnh Web. Bảng điện tử với ma trận CCD (Hình 3) được tháo ra khỏi vỏ và sau khi sửa đổi nhỏ, nó được lắp vào giữa hộp kín ánh sáng có nắp mở.Việc sửa đổi bo mạch bao gồm hàn lại đầu nối USB để có thể lắp thêm kính bảo vệ trên bề mặt ma trận CCD và bịt kín bề mặt của bo mạch.
Một lỗ xuyên qua được tạo ra trên nắp vỏ, ở giữa có một khối gồm ba đèn LED các màu phát sáng khác nhau (đỏ, lục, lam), là nguồn sáng. Khối đèn LEDlần lượt được phủ một lớp vỏ chống ánh sáng. Vị trí từ xa đèn LED từ bề mặt của ma trận cho phép bạn tạo thành một chùm ánh sáng gần như song song trên đối tượng đo.
Ma trận CCD được kết nối với PC bằng cáp USB. Phần mềm này là tiêu chuẩn và được bao gồm trong Web camera.
Kính hiển vi cung cấp độ phóng đại hình ảnh 50...100 lần, với độ phân giải quang học khoảng 10 micron với tốc độ làm mới hình ảnh là 15 Hz.
Thiết kế của kính hiển vi được thể hiện trong hình. 4 (không theo tỷ lệ).
Để bảo vệ nó khỏi hư hỏng cơ học, kính bảo vệ thạch anh 6 có kích thước 1x15x15 mm được lắp đặt trên cửa sổ đầu vào của ma trận CCD 7 để bảo vệ nó khỏi hư hỏng cơ học. Việc bảo vệ bảng điện tử khỏi chất lỏng và hư hỏng cơ học được đảm bảo bằng cách bịt kín bề mặt của nó bằng keo silicone 8. Đối tượng nghiên cứu 5 được đặt trên bề mặt kính bảo vệ 6. Ánh sáng đèn LED 2 được lắp ở giữa lỗ trên nắp 4 và được che từ bên ngoài bằng vỏ nhựa chống sáng 3. Khoảng cách giữa vật đang nghiên cứu và khối đèn LED là khoảng 50...60 mm.
Đèn LED chiếu sáng (Hình 5) được cấp nguồn bằng pin 12 trong số ba tế bào điện nối tiếp với điện áp 4,5 V.Bật nguồn bằng công tắc SA1, đèn LED HL1 (1 trong Hình 4) là đèn báo, nằm trên vỏ bảo vệ và báo hiệu sự có mặt của điện áp nguồn. Đèn LED chiếu sáng EL1–EL3 được bật và do đó màu chiếu sáng được chọn bằng cách sử dụng công tắc SA2–SA4 (13) nằm trên tường bên của vỏ 11.
Các điện trở R1, R3—R5 có chức năng hạn chế dòng điện. Điện trở R2 (14) được thiết kế để điều chỉnh độ sáng của đèn LED EL1-EL3, nó được lắp ở thành sau của vỏ. Thiết bị sử dụng điện trở không đổi S2-23, MLT, điện trở thay đổi - SPO, SP4-1. Công tắc nguồn SA1 - MT1, công tắc SA2 - SA4 - nút bấm SPA-101, SPA-102, LED AL307BM có thể thay thế bằng KIPD24A-K
Vì kích thước rõ ràng của hình ảnh đầu ra phụ thuộc vào đặc điểm của card video được sử dụng và kích thước của màn hình nên kính hiển vi cần phải hiệu chuẩn. Nó bao gồm việc đăng ký một đối tượng thử nghiệm (thước trường trong suốt), kích thước của đối tượng đó đã biết (Hình 6). Bằng cách đo khoảng cách giữa các nét thước trên màn hình điều khiển và đối chiếu chúng với kích thước thật, bạn có thể xác định tỷ lệ hình ảnh (độ phóng đại). Trong trường hợp này, 1 mm của màn hình tương ứng với 20 micron của vật được đo.
Sử dụng kính hiển vi, bạn có thể quan sát các hiện tượng khác nhau và đo lường các vật thể. Trong bộ lễ phục. Hình 7 thể hiện hình ảnh một lỗ thủng bằng tia laser trên tờ tiền 500 rúp. Đường kính trung bình của các lỗ là 100 µm và có thể nhìn thấy sự thay đổi về hình dạng của các lỗ. Trong bộ lễ phục. Hình 8 hiển thị hình ảnh mặt nạ ống hình ảnh màu của Hitachi. Đường kính của các lỗ là khoảng 200 micron.
Một con nhện, chân và ria mép của nó được chọn làm ví dụ về các vật thể sinh học; chúng được thể hiện trong hình. 9 và hình. 10, tương ứng (đường kính của râu khoảng 40 micron), tóc của tác giả (đường kính là 80 micron) - trong Hình.11, vảy cá - trong hình. 12. Thật thú vị khi quan sát quá trình hòa tan các chất trong nước. Các quá trình hòa tan muối và đường được đưa ra làm ví dụ. Trong bộ lễ phục. 13,a và hình. 14a thể hiện các hạt muối khô và tinh thể đường tương ứng, và trong Fig. 13.6 và hình. 14.6 - quá trình hòa tan chúng trong nước. Có thể thấy rõ các vùng nồng độ chất tăng lên và ảnh hưởng của việc tập trung ánh sáng tại các trung tâm hòa tan.
