MICROSCóPIO SEM LENTES.

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Ao longo de seus quase 300 anos de história de desenvolvimento, o microscópio provavelmente se tornou um dos dispositivos ópticos mais populares amplamente utilizados em todas as áreas da atividade humana. É especialmente difícil superestimar seu papel no ensino de alunos que conhecem o microcosmo circundante com seus próprios olhos.

Uma característica distintiva do microscópio proposto é o uso "não-padrão" de uma câmera Web convencional. O princípio de operação consiste no registro direto da projeção dos objetos estudados na superfície da matriz do CCD, quando iluminado por um feixe de luz paralelo. A imagem resultante é exibida em um monitor de PC.

Comparado com um microscópio convencional, o projeto proposto carece de um sistema óptico composto por lentes, e a resolução é determinada pelo tamanho do pixel da matriz CCD e pode atingir unidades de mícrons. A aparência do microscópio é mostrada na Fig. 1 e fig. 2. O modelo Wcam 300A da Mustek firm foi usado como uma câmera Web. Possui um CCD colorido com uma resolução de 640x480 pixels. Uma placa eletrônica com uma matriz CCD (Fig. 3) é removida da caixa e, após um pouco de refinamento, é instalada no centro da caixa à prova de luz com uma tampa de abertura. A finalização da placa consistiu em soldar novamente o conector USB para fornecer a possibilidade de instalar vidro protetor adicional na superfície da matriz do CCD e selar a superfície da placa.

Foi feito um orifício de passagem na tampa da caixa, no centro da qual existe um bloco de três LEDs de diferentes cores de brilho (vermelho, verde, azul), que é uma fonte de luz. O bloco de LED, por sua vez, é fechado por uma caixa opaca. A localização remota dos LEDs da superfície da matriz permite a formação de um feixe de luz aproximadamente paralelo no objeto de medição.

O CCD está conectado a um PC usando um cabo USB. Software - em tempo integral, incluído na entrega da câmera Web.

O microscópio fornece uma ampliação de imagem de 50 a 100 vezes, com uma resolução óptica de cerca de 10 mícrones com uma taxa de atualização de imagem de 15 Hz.

O design do microscópio é mostrado na Fig. 4 (sem escala).

Para a janela de entrada da matriz CCD 7, para proteção contra danos mecânicos, foi instalado um vidro protetor de quartzo 6 com dimensões 1x15x15 mm. A proteção da placa eletrônica contra líquidos e danos mecânicos é garantida pela vedação de sua superfície com selante de silicone 8. O objeto de teste 5 é colocado na superfície do vidro de proteção 6. Os LEDs de iluminação 2 são instalados no centro da abertura da tampa 4 e fechados externamente por uma caixa de plástico à prova de luz 3. A distância entre o objeto de teste e o bloco de LEDs é de aproximadamente 50 ... 60 mm.

Os LEDs de energia (Fig. 5) são alimentados por uma bateria de 12 de três células de 4,5 V. conectadas. A energia é ligada pela chave SA1, o LED HL1 (1 na Fig. 4) é um indicador, localizado na tampa de proteção e sinaliza a presença de tensão de alimentação. Os LEDs de iluminação EL1-EL3 são acesos e, assim, a cor da iluminação é selecionada pelos interruptores SA2-SA4 (13) localizados na parede lateral do alojamento 11.

Resistores R1, R3-R5 - limitadores de corrente. O resistor R2 (14) foi projetado para ajustar o brilho dos LEDs EL1-EL3, ele é instalado na parede traseira do alojamento. O dispositivo usa resistores constantes C2-23, MLT, variável - SPO, SP4-1. Interruptor de alimentação SA1 - MT1, interruptores SA2-SA4 - botão SPA-101, SPA-102, LED AL307BM pode ser substituído por KIPD24A-K

Como o tamanho aparente das imagens de saída depende das características da placa de vídeo usada e do tamanho do monitor, o microscópio requer calibração. Consiste em registrar um objeto de teste (régua escolar transparente), cujas dimensões são conhecidas (Fig. 6). Medindo a distância entre os traços da régua na tela do monitor e correlacionando-os com o tamanho real, você pode determinar a escala da imagem (ampliação). Nesse caso, 1 mm da tela do monitor corresponde a 20 μm do objeto medido.

Usando um microscópio, você pode observar vários fenômenos e medir objetos. Na fig. 7 mostra uma imagem de perfuração a laser de uma nota de denominação de 500 rublos. O diâmetro médio dos furos é de 100 μm, a dispersão dos furos em forma é visível. Na fig. 8 é uma imagem de uma máscara de máscara de imagem colorida Hitachi. O diâmetro dos furos é de cerca de 200 microns.

Como exemplo de objetos biológicos, uma aranha, sua pata e bigode são selecionados; eles são mostrados na fig. 9 e fig. 10, respectivamente (o diâmetro do bigode é de cerca de 40 mícrons), o cabelo do autor (diâmetro - 80 mícrones) - na Fig. 11, escamas de peixe - na fig. 12. É interessante observar os processos de dissolução de substâncias na água. Como exemplo, são apresentados os processos de dissolução de sal e açúcar. Na fig. 13a e fig. A Fig. 14a mostra partículas de sal seco e cristais de açúcar, respectivamente, e a Fig. 13.6 e fig. 14.6 - o processo de sua dissolução em água. As zonas de maior concentração de substâncias e os efeitos de focalizar a luz nos centros de dissolução são claramente visíveis.