【转】5元一台的200多倍显微镜,让每个学生都有条件自制的显微镜

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5元一台的200多倍显微镜,让每个学生都有条件自制的显微镜
长期以来,期望学生个人能够拥有显微镜,那是不可实现的奢望。因为显微镜一直被认为是贵重物品。但在多年的教学实践中,我一直钻研显微镜的低廉而且简易的制作,期望能指导学生制作出低价实用的显微镜。分析显微镜的制造材料,光是物镜镜头,就动辄百元,并且物镜头成本占了整个显微镜制造成本的一大半。可见,显微镜的制作材料是昂贵的。
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下面简单介绍一种显微镜的制作。但是,十分抱歉,由于本人的制图水平有限,对CAD软件pro\e只是会点,所以下面的一些介绍因没图而困难,留待今后完善吧。
1、低成本显微镜的制作原理以及材料准备
1.1 创意设计
显微镜主要分为四大系统:透镜系统、调焦与载物台系统、照明系统、支架系统。设计主要有以下公式(Δ为光学筒长,f目
f物分别为目镜物镜.)
目镜倍数的视放大率G=250/f目.
物镜倍数的垂轴放大率β=-Δ/ f物
以上公式还可以转化其他形式,进一步显示出显微镜各结构的物理意义。但在这里不加讨论,或许本文修改,进一步完善时再说。管他呢,邓爷说过不管白猫黑猫,只要显微镜实用就得了。
1.2 材料准备
1.2.1镜头的材料选择: 透镜采用淘宝网购的各种凸透镜,其价格从几角到十几元不等,有塑料或玻璃的材质。
(当然,我就只用4毛或1块的,足矣)
装嵌透镜的材料用各种废弃的饮料胶瓶。(图以后补)
1.2.2
照明系统用料:LED灯采用淘宝网购,每个LED灯价格不足1毛.电池2个。
1.2.3 移动机械装置的材料选择:
a、齿轮采用淘宝网购的铁质或朔塑料材质。
b、齿条采用尼龙绑带上的齿条制作,这种齿条在市面上的五金店可购买到,以下材料来源也是市面购买。
c、两截直径大小不同的塑料管,恰好可让大小管互套滑动,一般可采用内径分别为4公分和6公分的两种管子。
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d、用作轴承支架的管码或废弃笔杆
e、废弃的固体胶水瓶。
f、做载物台用的玻璃或其它平整物体,其面积在7×7厘米左右。
2 制作方法
显微镜主要分为四大系统:透镜系统、调焦与载物台系统、照明系统、支架系统。
2.1、透镜系统:(抱歉,CAD软件pro\e只是会点,所以下面的一些介绍因没图而困难,留待今后完善吧。)
制作方法:剪裁下胶瓶口待用;在瓶盖上挖出一个与物镜透镜直径相若的小孔,把透镜挤压进小洞。还可用胶水小心粘贴加固,以防透镜脱落。
把装好透镜的瓶盖旋在瓶口上,成为物镜头。
安装目镜的瓶盖应取一个有圆环的瓶盖,这圆环直径应稍大于作目镜的透镜直径。瓶盖上挖出一个稍小于目镜透镜直径的小孔,然后把透镜放进圆环里。
又把一个瓶盖挖个小孔,瓶盖口一侧贴在做目镜的瓶盖上,再把这样的结合体旋在瓶口上,成为目镜头。
2.2、调焦与载物台系统:调整物镜头与载物台的距离。两种方案实现这一功能:让物镜头移动或让载物台移动。
而移动机构有3种方案:齿轮齿条机构,废弃固体胶水瓶的移动机构,螺丝螺母橡皮筋机构。
2.2.1、齿轮齿条机构:、
物镜头移动方案:裁取的小套管作为镜筒,长度约8厘米;大套管约4厘米,并在大管上纵向割开一条槽,槽宽稍大于尼龙齿条宽。此槽名为齿条槽。在小管上纵向贴上齿条,这齿条长度应比小管短约3厘米。(如下图)
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a、轴承支架的制法:用管码做支架——取能套上大管的管码1个,如下图在管码顶上割开一道沟槽,以按放齿轮。
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用笔杆做支架——用4载短笔杆贴在大套管的齿条槽两侧,每一侧贴2截,这两截之间留有能放置轴承的缝隙。(开头介绍的有镜筒显微镜图像就是如此)
齿条槽两侧的缝隙要相对。
把上述的小管套入大管内,在架上放入带齿轮的轴承,轴两端扣上橡皮,就装配成了一个移动机构。
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b、载物台移动方案:
把长约8厘米的小套管固定在支架上,作为镜筒。
2.2.2、废弃固体胶水瓶的移动机构(抱歉,CAD软件pro\e只是会点,所以一些介绍因没图而困难,留待今后完善吧。)
把废弃固体胶水瓶的移动圆柱向外的一端贴上一个恰当的长圆柱体物,如废弃的笔杆。
把可移动的镜筒小管与前述的圆柱体恰当相连,成为镜筒移动装置。
把载物台与前述的圆柱体恰当相连,成为载物台移动装置。
2.2.3、螺丝螺母橡皮筋机构。
一般作为载物台移动装置方案。大致如图,载物台被橡皮筋牵拉向下,而螺丝旋转向上顶着载物台移动。
2.3、照明系统:LED灯供光,或增加电位器调节光亮。
2.4、支架系统:全塑料管或木板木棍等方案。
暂作的小结:这样低成本的显微镜具有一定的作用,至少她满足完成课程标准的需要,激发学生的创新动力。
实施显微镜实验的探究教学,解决几个困境:缺乏显微镜
,课时紧张。显微镜的使用练习作为家庭作业,提高学生的动手能力,更好了解微观世界。
低成本显微镜的制作,困难是材料的成本低廉。物流网目前在全国已经兴起,好的物流网很多。这解决了材料的成本的问题,物流网为制造材料提供了价廉物美的物质条件。
我进行这样的探究教学,要实现的目的正如他人所言:“帮助和引导学生主动走进以自主学习、科学探究为主的学习活动,共同体验丰富多彩的学习生活,享用新课改和大自然赋予的机遇,回归人类与生俱来的探究需要。坚持在开展探究性学习中,集中精力,细加准备,精耕细作,扎扎实实地为学生创设良好的教育环境和适当的科学探究方法。”
参考文献:《应用光学》第三版 安连生主编
北京理工大学出版社出版
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