§ 4. Увеличительные приборы

Определения и обозначения

Увеличительные приборы — приборы, с помощью которых рассматривают мелкие объекты и детали, неразличимые невооружённым глазом. Они помогают заметить части, которые теряются при обычном рассматривании. Например, без прибора отдельные тонкие жилки листа могут быть плохо видны. Увеличение делает их изображение заметнее.

Лупа — простой увеличительный прибор с выпуклой линзой. Ею рассматривают сравнительно небольшие детали, например жилки листа или мелкие части насекомого. Лупу держат между глазом и объектом и перемещают, пока изображение не станет чётким. Так можно увидеть детали, не приближая объект вплотную к глазу.

Микроскоп — прибор для получения увеличенного изображения очень мелких объектов. Он нужен, когда даже лупы недостаточно, например для изучения клеток. У светового микроскопа есть окуляр, объектив, тубус, предметный столик и зеркало или источник света. Каждая часть помогает получить и рассмотреть изображение.

Окуляр и объектив — линзы микроскопа, через которые получают увеличенное изображение. Объектив находится около рассматриваемого объекта, а окуляр — около глаза. Объектив первым увеличивает изображение объекта, а окуляр позволяет рассмотреть это изображение ещё крупнее. Поэтому линзы работают вместе, а не по отдельности.

Как это устроено

Мелкий объект трудно рассмотреть, потому что его детали дают слишком маленькое изображение на сетчатке глаза. Если приблизить объект, он не всегда становится яснее: глазу трудно навести резкость на слишком близкое. Увеличительный прибор помогает получить более крупное изображение. Благодаря этому можно различить детали, которые раньше сливались или были незаметны.

Выпуклая линза лупы преломляет световые лучи и создаёт увеличенное изображение объекта. Поэтому через лупу видно не просто сам предмет, а его изображение, которое кажется крупнее. При наблюдении глаз смотрит через линзу, а не прямо на объект. Лупу понемногу перемещают или меняют расстояние до предмета, чтобы изображение стало резким.

В световом микроскопе объект кладут на предметный столик, а свет направляют на него снизу зеркалом или источником света. Тубус удерживает окуляр и объектив на нужном расстоянии друг от друга. Предметный столик поддерживает препарат — объект, подготовленный для наблюдения. Если объект не освещён или расположен неправильно, свет не создаст удобного для рассматривания изображения.

Свет от объекта проходит через объектив, который расположен ближе к нему, и затем через окуляр у глаза. Объектив создаёт увеличенное изображение, а окуляр увеличивает его для наблюдателя. Поэтому совместная работа двух линз даёт большее увеличение, чем одна линза. Если перепутать их местами, микроскоп не будет работать так, как задумано.

На окуляре и объективе обычно указаны числа с обозначением ×. Чтобы определить общее увеличение микроскопа, нужно перемножить эти числа. Например, окуляр 10× и объектив 4× дают 10 × 4 = 40×. Это означает, что изображение увеличено в 40 раз по сравнению с объектом, видимым без прибора.

Увеличительные приборы и их особенности

Сначала выбери строку с прибором, чтобы сравнить его части и возможности. Затем посмотри, какие детали он помогает рассмотреть и за счёт чего увеличивает изображение. Таблица также напоминает, что для микроскопа важны не только линзы, но и освещение с правильным размещением объекта.

Разбор задач

Задача 1. Нужно рассмотреть жилки на листе. Какой увеличительный прибор выбрать и как им пользоваться? Жилки — детали небольшого, но не микроскопического размера. Поэтому сначала попробуем простой прибор, который легко направить на нужное место.

1. Выбираем лупу: её увеличения обычно достаточно, чтобы рассмотреть жилки.
2. Держим лист перед собой, а лупу располагаем между глазом и листом.
3. Медленно перемещаем лупу или лист, пока изображение не станет чётким, и направляем взгляд на жилки.

Ответ: нужно взять лупу и подобрать расстояние, при котором детали видны ясно.

Задача 2. На окуляре микроскопа указано увеличение 10×, на объективе — 4×. Каково общее увеличение? Поскольку изображение увеличивают обе линзы, их показатели нужно не складывать, а перемножать. Сначала запишем числа, а затем выполним проверку.

1. Записываем увеличение окуляра: 10×.
2. Записываем увеличение объектива: 4×.
3. Перемножаем показатели: 10 × 4 = 40.

Ответ: общее увеличение микроскопа — 40×. Проверка: при увеличении объектива в четыре раза окуляр увеличивает полученное изображение ещё в десять раз.

Задача 3. Окуляр увеличивает в 10 раз, а общий показатель прибора должен составить 400×. Какое увеличение нужно выбрать для объектива? Известны общее увеличение и увеличение одной линзы. Чтобы найти неизвестный множитель, нужно разделить общее увеличение на известный показатель.

1. Обозначаем увеличение объектива как неизвестное число.
2. Делим требуемое увеличение на показатель окуляра: 400 ÷ 10 = 40.
3. Проверяем умножением: 10 × 40 = 400.

Ответ: нужен объектив с увеличением 40×. Проверка подтверждает, что вместе с окуляром 10× он даст требуемые 400×.

Типичные ошибки

Ошибка — складывать показатели окуляра и объектива, например считать 10× и 4× увеличением 14×. Так делают, потому что две линзы воспринимаются как два числа для сложения. Но каждая линза увеличивает изображение, полученное предыдущей, поэтому показатели перемножают. Проверка: умножь числа и сравни результат с ответом.

Окуляр иногда путают с объективом, хотя они расположены по разные стороны тубуса. Названия могут казаться похожими, поэтому легко забыть, какая линза у глаза, а какая у объекта. Объектив находится ближе к объекту, окуляр — ближе к глазу. Перед наблюдением проследи, откуда смотришь и где лежит препарат.

Большое увеличение само по себе не гарантирует чёткого изображения. Можно забыть про свет или неправильно настроить прибор, и тогда детали останутся тёмными или размытыми. Освещение нужно, чтобы изображение было видно, а правильная настройка — чтобы оно стало резким. Проверь, освещён ли объект и можешь ли ты различить его очертания.

Нельзя ожидать хорошего результата, если просто поднести микроскоп к объекту, не установив его. Такой способ не подходит: объект должен быть подготовлен и помещён на предметный столик. Иначе его трудно осветить и удерживать в поле зрения. Перед наблюдением размести препарат на столике и проверь, что свет направлен на него.

Связь с другими темами

Живые организмы состоят из клеток, но клетки и некоторые их части слишком малы, чтобы увидеть их невооружённым глазом. Поэтому знание об увеличительных приборах помогает понять, как учёные изучают строение живого. Лупа и микроскоп позволяют перейти от наблюдения организма целиком к изучению мелких деталей.

Умение пользоваться лупой и микроскопом понадобится при изучении клеток, тканей и органов растений и других организмов. Оно помогает не только рассмотреть объект, но и правильно подготовить его к наблюдению. Освещение и точное размещение объекта важны для того, чтобы увидеть его строение, а не только получить крупное изображение.

Что запомнить

• Лупа и микроскоп помогают рассматривать мелкие объекты.
• Лупа увеличивает изображение с помощью выпуклой линзы.
• В световом микроскопе объектив расположен ближе к объекту, а окуляр — ближе к глазу.
• Для наблюдения микроскопом объект нужно осветить и правильно расположить.
• Общее увеличение микроскопа находят умножением увеличения окуляра на увеличение объектива.
• Увеличительные приборы позволяют рассмотреть детали, но не заменяют правильную настройку и освещение.