กล้องจุลทรรศน์
สาระการเรียนรู้ที่ 2 เรื่อง กล้องจุลทรรศน์
หน่วยการเรียนรู้ที่ 1 หน่วยของสิ่งมีชีวิต
เครื่องมือช่วยขยายขอบเขตของประสาทสัมผัสทางตา
มนุษย์เรามีประสาทสัมผัสทางตาที่มีขอบเขตจำกัด ดังนั้น ถ้านักเรียนต้องการศึกษาสิ่งที่มีขนาดเล็ก ๆ นักเรียนจะต้องใช้เครื่องมือช่วยขยายขอบเขตทางประสาทสัมผัสทางตา เช่น แว่นขยาย กล้องจุลทรรศน์
แว่นขยาย ใช้สำหรับดูวัตถุขนาดเล็กให้เห็นขนาดขยายขึ้น เช่น ดูแมลงเล็กๆ ดูลายมือ ดูตัวหนังสือเล็กๆ หรือดูเพชรพลอย ที่พอจะมองเห็นด้วยตาเปล่าได้เท่านั้น ถ้าต้องการให้เห็นรายละเอียดเพิ่มเติมขึ้น หรือสิ่งมีชีวิตเซลล์เดียวขนาดเล็กมากๆ ที่มองไม่เห็นด้วยตาเปล่า นักเรียนไม่สามารถใช้แว่นขยายดูสิ่งเหล่านี้ให้เห็นชัดเจนได้ นักเรียนจะต้องใช้เครื่องมือชนิดใด เพื่อช่วยให้มองเห็นสิ่งที่มีชีวิตที่มองไม่เห็นด้วยตาเปล่าได้
กล้องจุลทรรศน์ ทำให้มนุษย์มีความรู้เพิ่มมากขึ้นในเรื่องของเซลล์และสิ่งมีชีวิต เป็นเวลากว่า 200 ปีมาแล้ว ที่มนุษย์ใช้กล้องจุลทรรศน์ชนิดใช้แสง เพื่อจะได้เห็นวัตถุมีขนาดใหญ่และชัดเจนขึ้น
กล้องจุลทรรศน์เป็นอุปกรณ์ที่ช่วยในการมองเห็นวัตถุขนาดเล็กที่ไม่สามารถมองเห็นได้ด้วยตาเปล่า ส่วนประกอบสำคัญของกล้องจุลทรรศน์ที่ช่วยขยายขนาดของวัตถุ คือ เลนส์ใกล้ตาและเลนส์ใกล้วัตถุ ส่วนประกอบอื่นได้แก่ ฐาน แขน แท่นวางวัตถุที่หนีบสไลด์ ลำกล้อง แหล่งกำเนิดแสง ไดอะเฟรม ปุ่มปรับภาพหยาบ ปุ่มปรับภาพละเอียด ซึ่งเป็นส่วนที่ช่วยในการใช้กล้องจุลทรรศน์ส่องดูวัตถุ การใช้กล้องจุลทรรศน์ต้องศึกษาวิธีการใช้ให้ถูกต้องเพื่อให้มองเห็นภาพได้ชัดเจนและใช้ได้คงทน
วิธีการคำนวณกำลังขยาย
กําลังขยายของกล้อง = กำลังขยายของเลนส์ใกล้ตา X กำลังขยายของเลนส์ใกล้วัตถุ
เช่น กำลังขยายของกล้อง = 10 X 40 = 400
หมายความว่า ภาพที่มองเห็นจากกล้องจุลทรรศน์มีขนาดใหญ่กว่าวัตถุจริง 400 เท่า
ส่วนประกอบของกล้องจุลทรรศน์
ฐาน เป็นส่วนที่ใช้วางบนโต๊ะและรองรับน้ำหนักของตัวกล้องจุลทรรศน์
แขน เป็นส่วนที่เชื่อมระหว่างตัวกล้องจุลทรรศน์กับฐาน
แท่นวางวัตถุ เป็นแท่นสำหรับวางวัตถุหรือสไลด์ มีช่องกลมอยู่ตรงกลางเพื่อให้แสงจากด้านล่างส่งผ่านขึ้นมาได้
ที่หนีบสไลด์ เป็นแผ่นโลหะอยู่บนแท่นวางวัตถุ ทำหน้าที่หนีบสไลด์ให้อยู่กับที่
ลำกล้อง เป็นท่อเชื่อมระหว่างเลนส์ใกล้ตากับเลนส์ใกล้วัตถุ
เลนส์ใกล้ตา เป็นเลนส์นูน ทำหน้าที่ขยายภาพของวัตถุ สามารถถอดเปลี่ยน
7. เลนส์ใกล้วัตถุ เป็นเลนส์นูน ทำหน้าที่ขยายภาพของวัตถุให้เลนส์ใกล้ตา โดยทั่วไปมีกำลังขยายให้เลือก 3 ขนาด
8. แหล่งกำเนิดแสง ทำหน้าที่ให้แสงส่องที่วัตถุ ปัจจุบันใช้หลอดไฟเป็นแหล่งกำเนิดแสง
9. ไดอะเฟรม ทำหน้าที่ปรับสภาพแสงให้เข้าสู่ลำกล้องในปริมาณที่เหมาะสม
10. ปุ่มปรับภาพหยาบ ใช้สำหรับหมุนภาพของวัตถุก่อนใช้ปุ่มปรับภาพละเอียด
11. ปุ่มปรับภาพละเอียด ใช้สำหรับหมุนปรับภาพของวัตถุให้ชัดเจนยิ่งขึ้น
วิธีใช้กล้องจุลทรรศน์ชนิดใช้แสง
ยกกล้องขึ้นโดยใช้มือหนึ่งจับแขนกล้องและอีกมือหนึ่งรองรับที่ฐาน ต้องยกในสภาพที่กล้องตั้งตรงเสมอ เพื่อป้องกันส่วนประกอบของกล้อง เช่น กระจกเงา เลนส์ใกล้ตาเลือนหลุด
หมุนให้เลนส์ใกล้วัตถุอันที่มีกำลังขยาย-ต่ำสุดอยู่ตรงกลางลำกล้อง
ปรับกระจกเงาใต้แท่นวางวัตถุให้แสงเข้าลำกล้องเต็มที่หรือเปิดไฟถ้าใช้หลอดไฟฟ้าเป็นแหล่งกำเนิดแสง
นำสไลด์สำเร็จของเซลล์หรือเนื้อเยื่อที่เตรียมจะศึกษาวางบนแท่นวางวัตถุให้เซลล์เนื้อเยื่ออยู่กึ่งกลางบริเวณที่แสงผ่าน ตรวจดูแผ่นสไลด์และกระจกปิดให้แห้งทุกครั้งก่อนวางบนแท่น
มองด้านข้างตามแนวระยะแท่นวางวัตถุ ค่อยๆหมุนปุ่มปรับภาพหยาบให้ลำกล้องเลื่อนลงทุนเลนส์ใกล้ตาวัตถุอยู่ใกล้กระจกปิดสไลด์ แต่ระวังอย่าให้เลนส์สัมผัสกับกระจกปิดสไลด์
มองผ่านเลนส์ใกล้ตา หมุนปุ่มปรับภาพหยาบให้เลนส์ใกล้วัตถุเลื่อนห่างจากสไลด์จนกระทั่งเห็นภาพวัตถุ(ต้องใช้เลนส์ใกล้วัตถุกำลังขยาย-ต่ำสุดก่อนเสมอ เพราะจะปรับหาภาพได้สะดวก)
มองที่เลนส์ใกล้ตา โดยฝึกลืมในตาทั้งสองข้าง หมุนปรับปรุงภาพละเอียดเพื่อปรับภาพให้ชัดเจนยิ่งขึ้น นักเรียนอาจเลื่อนสไลด์ไปมาเล็กน้อย เพื่อให้วัตถุที่ต้องการศึกษาปรากฏอยู่ตรงกลาง
ถ้าต้องการขยายภาพให้ใหญ่ขึ้น หมุนแป้นที่เลนส์ใกล้วัตถุติดอยู่ ให้เลนส์ใกล้วัตถุที่มีกำลังขยายปานกลางและกำลังขยายสูงเข้าแนวลำกล้องตามลำดับ (จะมีเสียงดังคลิก) มองที่เลนส์ใกล้ตาแล้วปรับภาพให้ชัดด้วยปุ่มปรับภาพละเอียดทุกครั้ง
ระบุขนาดขยายของวัตถุที่นำมาศึกษา ซึ่งคำนวณได้จากกำลังขยายของเลนส์ใกล้วัตถุ X กำลังขยายของเลนส์ใกล้ตา
การหากำลังขยายของภาพ ใช้สูตรดังนี้ กำลังขยายของภาพ = ขนาดของภาพ / ขนาดของวัตถุ
หลังจากใช้กล้องจุลทรรศน์แล้ว ควรดูแลความเรียบร้อยของส่วนต่าง ๆ ดังนี้ ใช้ผ้านุ่มทำความสะอาดกล้องโดยเฉพาะส่วนที่เป็นโลหะ ใช้กระดาษเช็ดเลนส์ทำความสะอาดเลนส์ทุกครั้ง เลื่อนที่หนีบสไลด์ให้ตั้งได้ฉากกับแท่นวางวัตถุปรับกระจกเงาให้อยู่ในแนวดิ่งและตั้งได้ฉากกับตัวลำกล้อง หมุนเลนส์ใกล้วัตถุที่มีกำลังขยายต่ำสุดให้อยู่ตรงกลับลำกล้อง แล้วเลื่อนให้อยู่ในระดับต่ำสุด
กล้องจุลทรรศน์ที่ใช้กันในโรงเรียนมีจำนวนเลนส์ใกล้วัตถุต่างกัน เช่น 1 อัน 2 อัน 3 อัน และมีกำลังขยายต่างกันด้วย กำลังขยายต่ำสุด x4 กำลังขยายขนาดกลาง x10 กำลังขยายขนาดสูง x40 หรือ x80 หรืออาจมีกำลังขยายสูงมากๆ คือ x100 สำหรับกำลังขยายของเลนส์ใกล้ตานั้น จะมีกำลังขยายอยู่ที่ x10 หรือ x15
กล้องจุลทรรศน์ชนิดใดใช้แสงมีขีดความสามารถจำกัด ช่วยให้เห็นภาพวัตถุเล็กที่สุด เพียง 0.2 ไมโครเมตรเท่านั้น ไม่สามารถมองวัตถุที่มีขนาดเล็กกว่า 0.2 ไมโครเมตร ดังนั้น จึงต้องใช้กล้องโทรทรรศน์ที่มีประสิทธิภาพมากกว่านี้
เด็กควรรู้
พ.ศ 2475 นักวิทยาศาสตร์ชาวเยอรมัน 2 ท่าน ชื่อแม็กซ์ นอลล์ และเอินสต์ รุสกา ประดิษฐ์กล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนที่สามารถดูวัตถุเล็กๆได้ ต่อมาปีพ.ศ 2493 ได้มีการปรับปรุงกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอน 0.0005 ไมโครเมตรได้ และทำให้สามารถมองเห็นรายละเอียดของส่วนประกอบเล็กๆในเซลล์ได้ กล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนในปัจจุบัน มีกำลังขยายสูงสุด 500,000 เท่าหรือมากกว่า
กล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนมีส่วนประกอบคล้ายกับกล้องจุลทรรศน์ชนิดใช้แสง คือ มีแหล่งกำเนิดแสง เลนส์รวมแสง เลนส์ใกล้วัตถุ และเลนส์ใกล้ตา แต่ใช้ลำอิเล็กตรอนที่มองไม่เห็นด้วยตาเปล่าแผนแสงสว่างธรรมดาที่มองเห็นด้วยตาเปล่า และใช้เลนส์แม่เหล็กไฟฟ้าแทนเลนส์แก้วในกล้องจุลทรรศน์ชนิดใช้แสง
กิจกรรมที่ 1
เมื่อใช้กล้องเพื่อส่องดูเซลล์ควรวางกล้องที่ตำแหน่งใดจึงจะเหมาะสม (2 Point)
ถ้าส่องดูเลนส์ใกล้ตาพบว่าภาพเห็นด้านมืดจะทำอย่างไร (2 Point)
การส่องดูภาพจากกล้องจุลทรรศน์จะหมุนปรับปุ่มปรับภาพหยาบหรือปุ่มปรับภาพละเอียดก่อน (2 Point)
การหมุนปุ่มปรับภาพหยาบมีหลักการอย่างไร (2 Point)
กำลังขยายของกล้องจุลทรรศน์เท่ากับ 10 x 60 เท่า ตัวเลข 10 และ 60 หมายถึงอะไร (2 Point)