กล้องจุลทรรศน์
กล้องจุลทรรศน์ แบบทดสอบก่อนเรียน
โดยทั่วไปแล้วสามารถแบ่งออกได้เป็น 2 ประเภท คือ กล้องจุลทรรศน์แบบใช้แสงและกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอน เมื่อพูดถึงเซลล์ อุปกรณ์ที่จะขาดไม่ได้ที่จะใช้ศึกษาเซลล์คือ กล้องจุลทรรศน์ กล้องจุลทรรศน์ที่ใช้ล ำแสงอิเล็กตรอนแทนแสงสว่ำง ล ำแสงอิเล็กตรอน นี้มีควำมยำวช่วงคลื่นสั้นมำกประมำณ 0.005-0.0003 นำโนเมตร ท ำให้ กล้องมีก ำลังขยำยสูงมำกจนมองเห็นวัตถุที่มีขนำดเล็กถึง 0.003 ไมโครเมตร ได้ซึ่งมีอยู่ 2 แบบ คือกล้องจุลท ร รศน์อิเล็กตรอนแบบส่องผ่ ำน (Transmission Electron Microscope: TEM) และแบบส่องกรำด (Scanning Electron Microscope: SEM)
โดยในการศึกษาโดยทั่วไปจะใช้กล้องจุลทรรศน์แบบใช้แสง มี 2 แบบ คือ 1) กล้องจุลทรรศน์ใช้แสงเชิงประกอบ ใช้ศึกษาโครงสร้างภายในของ สิ่งมีชีวิตระดับเนื้อเยื่อ และเซลล์ การเรียนตามโรงเรียนจะใช้แบบนี้กัน 2) กล้องจุลทรรศน์ใช้แสงแบบสเตอริโอ ใช้ศึกษาโครงสร้างภายนอกของ วัตถุที่ทึบแสง มีก่าลังขยายที่ต่่ากว่ากล้องจุลทรรศน์ใช้แสงเชิงประกอบ โดยทั่วไปแล้วสามารถแบ่งออกได้เป็น 2 ประเภท คือ กล้องจุลทรรศน์แบบใช้แสงและกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอน เมื่อพูดถึงเซลล์ อุปกรณ์ที่จะขาดไม่ได้ที่จะใช้ศึกษาเซลล์คือ กล้องจุลทรรศน์
กล้องจุลทรรศน์ใช้แสงแบบสเตอริโอ ใช้ศึกษำ โครงสร้ำงภายนอกของวัตถุที่ทึบแสง มี ก ำลังขยำยที่ต่ ำกว่ำกล้องจุลทรรศน์ใช้แสงเชิง ประกอบรูปที่เห็นเป็นภำพ 3 มิติ โดยทั่วไปจะมี ก ำลังขยำยประมำณ 4x ถึง 70x นอกจำกนี้ยัง สำมำรถใช้ประโยชน์ในกำรผ่ำตัดสิ่งที่มีขนำดเล็ก ภำยใต้กล้องได้ เช่น แมลง เป็นต้น กล้องจุลทรรศน์ กล้องจุลทรรศน์ใช้แสง แบบสเตอริโอ
ภาพที่ได้นั้นจะเป็น “ภาพเสมือนหัวกลับ” กล้องจุลทรรศน์ใช้แสงเชิงประกอบสามารถใช้ศึกษาวัตถุที่มีขนาดเล็กมากๆ โดยสามารถขยายวัตถุได้ถึง 1,000 เท่า แต่วัตถุที่จะท่าการศึกษานั้นแสงจะต้อง ส่องผ่านได้
1. ล ากล้อง (Body tube) เป็นส่วนที่เชื่อมโยงอยู่ระหว่างเลนส์ใกล้ตากับเลนส์ใกล้วัตถุมีหน้าที่ ป้องกันไม่ให้แสงจากภายนอกรบกวน 3. ที่หนีบสไลด์ (Stage clip) ใช้หนีบสไลด์ให้ติดอยู่กับแท่น วางวัตถุ ในกล้องรุ่นใหม่จะมี Mechanical stage แทนเพื่อ ควบคุมการเลื่อนสไลด์ให้สะดวกขึ้น โดยตัวกล้องมีส่วนประกอบและหน้าที่ต่างๆ ดังนี้ 2. แขน (Arm) คือ ส่วนที่ท่าหน้าที่ยึดระหว่างส่วนล่า กล้องกับฐาน เป็นต่าแหน่งที่จับเวลายกกล้อง 4. แท่นวางวัตถุ (Specimen stage) เป็นแท่นใช้วางแผ่น สไลด์ที่ต้องการศึกษา 6. ฐาน (Base) เป็นส่วนที่ใช้ในการตั้งกล้อง ท่าหน้าที่รับน้่าหนักตัวกล้องทั้งหมด 5. ตัวปรับเลื่อนสไลด์ (Mechanical stage controls) เป็นตัว เลื่อนสไลด์ แกน X แกน Yส่าหรับเลือกต่าแหน่งของภาพที่ต้องการดู
10. ปุ่มปรับภาพหยาบ (Coarse adjustment) ท่าหน้าที่ปรับภาพโดย เปลี่ยนระยะโฟกัสของเลนส์ใกล้วัตถุ (เลื่อนล่ากล้องหรือแท่นวางวัตถุขึ้น ลง) เพื่อท่าให้เห็นภาพชัดเจน 8. แหล่งก าเนิดแสง (light source) หลอดไฟ 9. ไดอะแฟรม (Diaphragm) อยู่ใต้เลนส์รวมแสงท่าหน้าที่ปรับปริมาณแสงให้เข้าสู่เลนส์ในปริมาณที่ต้องการ 7. เลนส์รวมแสง (Condenser) ท่าหน้าที่รวมแสงให้เข้มขึ้นเพื่อส่งไป ยังวัตถุที่ต้องการศึกษา 11. ปุ่มปรับภาพละเอียด (Fine adjustment) ท่าหน้าที่ปรับ ภาพ(ท่าให้ได้ภาพที่ชัดเจนมากขึ้น จากการปรับภาพหยาบ) 12. เลนส์ใกล้วัตถุ (Objective lens) จะติดอยู่กับจานหมุนซึ่งจานหมุนนี้ท่า หน้าที่ในการเปลี่ยนก่าลังขยายของ เลนส์ใกล้วัตถุ ตามปกติเลนส์ใกล้วัตถุ มีก่าลังขยาย 3-4 ระดับ เช่น 4x, 10x, 40x และ 100x ภาพที่เกิดจาก เลนส์ใกล้วัตถุเป็นภาพจริงหัวกลับ 13. เลนส์ใกล้ตา (Eye piece) เป็นเลนส์ที่ อยู่บนสุดของล่ากล้อง โดยทั่วไปมีก่าลัง ขยาย 10x หรือ 15x ท่าหน้าที่ขยายภาพที่ได้ จากเลนส์ใกล้วัตถุให้มีขนาดใหญ่ขึ้น ท่าให้ เกิดภาพที่ตาผู้ศึกษาสามารถมองเห็นได้ โดย ภาพที่ได้เป็นภาพเสมือนหัวกลับ โดยตัวกล้องมีส่วนประกอบและหน้าที่ต่างๆ ดังนี้
การใช้กล้องจุลทรรศน์ 1. วางกล้องให้ฐานอยู่บนพื้นรองรับที่เรียบสม่ าเสมอเพื่อให้ล ากล้องตั้งตรง 2. หมุน objective lens ก าลังขยายต่ าสุดอยู่ตรงกับล ากล้อง 3. เปิดไฟเพื่อให้แสงเข้าล ากล้องได้เต็มที่ 4. น าสไลด์ที่จะศึกษาวางบนแท่นวางวัตถุ ให้วัตถุอยู่กลางบริเวณที่แสงผ่าน 5. ค่อยๆ หมุนปุ่มปรับภาพหยาบให้แท่นวางวัตถุเลื่อนขึ้นช้าๆ เพื่อหาระยะภาพ โดยระวัง ไม่ให้ เลนส์ใกล้วัตถุสัมผัสกับสไลด์ตัวอย่าง เพราะจะท าให้เลนส์แตกได้ 6. ปรับภาพให้ชัดเจนขึ้นด้วยการหมุนปุ่มปรับภาพละเอียด 7. ถ้าต้องการให้ภาพขยายใหญ่ขึ้น ให้หมุนเลนส์ใกลวัตถุที่มีก าลังขยายสูงขึ้น มาอยู่ในต าแหน่ง แนวของล ากล้อง จากนั้นหมุนปุ่มปรับภาพละเอียดเพื่อปรับภาพให้ชัดเจนขึ้น 8. การปรับแสงที่เข้าในล ากล้องให้มากหรือน้อยให้หมุนปุ่มปรับ ไดอะแฟรมปรับแสงตามต้องการ ****ทั้งนี้การใช้กล้องเป็นทักษะกระบวนการ จึงจ าเป็นอย่างยิ่งที่จะต้องฝึกปฏิบัติกับ กล้องจริงๆ ส่วนประกอบกล้องจุลทรรศน์ และกำรใช้งำนกล้องจุลทรรศน์
การใช้กล้องจุลทรรศน์ 1. วางกล้องให้ฐานอยู่บนพื้นรองรับที่เรียบสม่ าเสมอเพื่อให้ล ากล้องตั้งตรง 2. หมุน objective lens ก าลังขยายต่ าสุดอยู่ตรงกับล ากล้อง 3. เปิดไฟเพื่อให้แสงเข้าล ากล้องได้เต็มที่ 4. น าสไลด์ที่จะศึกษาวางบนแท่นวางวัตถุ ให้วัตถุอยู่กลางบริเวณที่แสงผ่าน 5. ค่อยๆ หมุนปุ่มปรับภาพหยาบให้แท่นวางวัตถุเลื่อนขึ้นช้าๆ เพื่อหาระยะภาพ โดยระวัง ไม่ให้ เลนส์ใกล้วัตถุสัมผัสกับสไลด์ตัวอย่าง เพราะจะท าให้เลนส์แตกได้ 6. ปรับภาพให้ชัดเจนขึ้นด้วยการหมุนปุ่มปรับภาพละเอียด 7. ถ้าต้องการให้ภาพขยายใหญ่ขึ้น ให้หมุนเลนส์ใกลวัตถุที่มีก าลังขยายสูงขึ้น มาอยู่ในต าแหน่ง แนวของล ากล้อง จากนั้นหมุนปุ่มปรับภาพละเอียดเพื่อปรับภาพให้ชัดเจนขึ้น 8. การปรับแสงที่เข้าในล ากล้องให้มากหรือน้อยให้หมุนปุ่มปรับ ไดอะแฟรมปรับแสงตามต้องการ ****ทั้งนี้การใช้กล้องเป็นทักษะกระบวนการ จึงจ าเป็นอย่างยิ่งที่จะต้องฝึกปฏิบัติกับ กล้องจริงๆ ส่วนประกอบกล้องจุลทรรศน์ และกำรใช้งำนกล้องจุลทรรศน์
การค านวณก าลังขยายของกล้องจุลทรรศน์ใช้แสงเชิงประกอบ เราสามารถทราบก่าลังขยายของกล้องได้ว่า ณ ตอนที่เราส่องดูนั้นมีก่าลังขยายกี่เท่า จากสูตร ก าลังขยาย = ก าลังขยายของเลนสใกล้ตา X ก าลังขยายเลนส์ใกล้วัตถุ เช่น ใช้เลนส์ใกล้ตาก าลังขยาย 10X มองวัตถุด้วยก าลังขยายของเลนส์ ใกล้วัตถุ 40x จะได้ภาพที่ใหญ่กว่าความเป็นจริง 400 เท่า
การหาขนาดของวัตถุ 1. การหาขนาดของวัตถุจากก าลังขยายของภาพ ตัวอย่าง 1.1 ถ้าขนาดจริงของเซลล์สาหร่ายวัดได้ 200 ไมโครเมตร เมื่อน่าไปศึกษาดูด้วย ก่าลังขยายของเลนส์ใกล้ตาและเลนส์ใกล้วัตถุ 10x จะเห็นภาพพารามีเซียมมีความยาว เพิ่มขึ้นกี่เท่าและภาพของเซลล์สาหร่ายมีความยาวกี่เซ็นติเมตร 1.1.1 ภาพเซลล์สาหร่ายมีความยาวเพิ่มขึ้นกี่เท่า วิธีท่า : หาก่าลังขยายของกล้อง = 10 x 10 = 100 เท่า ขนาดจริงวัดได้ 1 ไมโครเมตร ก่าลังขยายภาพ = 100 เท่า แต่ขนาดจริงวัดได้ 200 ไมโครเมตร = 200 x 100 เท่า เห็นภาพเซลล์สาหร่ายยาวเพิ่มขึ้น 20,000 เท่า การเทียบหน่วย 1 เซนติเมตร = 10 มิลลิเมตร 1 มิลลิเมตร = 1000 ไมโครเมตร 1 ไมโครเมตร = 1000 นาโนเมตร
1.1.2 ภาพของพารามีเซียมมีความยาวกี่เซ็นติเมตร วิธีท่า : ความยาว 1000 ไมโครเมตร = 1 มิลลิเมตร เซลล์สาหร่ายมีความยาว 200 ไมโครเมตร = 0.2 มิลลิเมตร เซลล์สาหร่ายมีความยาว 0.2 มิลลิเมตร = 0.2x1/100 cm. = 2/100 cm. หรือ 0.02 cm. แต่ก่าลังขยายของกล้อง = 10 x 10 = 100 เท่า ดังนั้น : ภาพเซลล์สาหร่ายมีความยาว = 100 x 2/100 = 2 cm. การเทียบหน่วย 1 เซนติเมตร = 10 มิลลิเมตร 1 มิลลิเมตร = 1000 ไมโครเมตร 1 ไมโครเมตร = 1000 นาโนเมตร
2. การหาขนาดของวัตถุจากเส้นผ่านศูนย์กลางของจอภาพ ถ้ากล้องจุลทรรศน์ที่ใช้มีก่าลังขยายเป็น 40x 100x และ 400x เมื่อใช้ไม้บรรทัดใสวัดเส้น ผ่านศูนย์กลางก่าลังขยายต่่า (40x) ได้ 4.5 มิลลิเมตร (4,500 ไมโครเมตร) อยากทราบว่า เส้นผ่านศูนย์กลางของจอภาพ เมื่อก่าลังขยายของเลนส์ 100x เท่ากับเท่าใด วิธีท่า : เส้นผ่านศูนย์กลางของจอภาพ 100x แทนค่า = 40 x 4,500 / 100 ตอบ = 1,800 mm. การเทียบหน่วย 1 เซนติเมตร = 10 มิลลิเมตร 1 มิลลิเมตร = 1000 ไมโครเมตร 1 ไมโครเมตร = 1000 นาโนเมตร
ขอถามต่อ หากส่องเซลล์สาหร่ายด้วยก่าลังขยาย 40X พบว่าเห็นสาหร่ายยาวเรียงกัน 10 เซลล์ ดังภาพ ถามว่า เซลล์สาหร่ายยาวเซลล์ละกี่เซนติเมตร และเมื่อส่องด้วยก่าลังขยาย 100x จะเห็นสาหร่ายกี่เซลล์ (ค่าตอบอยู่ด้านล่าง แต่ท่าก่อนค่อยไปดู) การเทียบหน่วย 1 เซนติเมตร = 10 มิลลิเมตร 1 มิลลิเมตร = 1000 ไมโครเมตร 1 ไมโครเมตร = 1000 นาโนเมตร
กิจกรรมการทดลองที่ 1 กำรศึกษำ ส่วนประกอบของกล้องจุลทรรศน์แบบ ใช้แสงธรรมดำให้นักเรียนศึกษำ ส่วนประกอบของกล้องจุลทรรศน์พร้อม หน้ำที่กำรท ำงำนอย่ำงคร่ำวๆ พร้อมทั้ง บันทึกข้อมูลลงในรำยงำนกำร ปฏิบัติงำน
กิจกรรมการทดลองที่ 2 กำรเตรียมสไลด์สดและ กำรใช้กล้องจุลทรรศน์แบบใช้แสงธรรมดำ วิธีกำรเตรียมสไลด์สด
กิจกรรมการทดลองที่ 3 ศึกษาวิธีการใช้ การถือ กล้อง และการเก็บกล้องจุลทรรศน์
กิจกรรมการทดลองที่ 4 การศึกษารูปที่เกิด จากกล้องจุลทรรศน์ 1. น ำแผ่นสไลด์สะอำด 1 แผ่น เขียนตัวอักษร ก และ ข ขนำดเล็กมำกๆ โดยใช้ปำกกำเขียนแผ่นใส ลงบนต ำแหน่งกลำงแผ่นสไลด์ โดยให้มีระยะห่ำงกันเล็กน้อย 2. น ำแผ่นสไลด์ไปวำงลงบนแท่นวำงวัตถุของกล้องจุลทรรศน์ 3. เลื่อนต ำแหน่งตัวอักษรให้ตรงต ำแหน่งของเลนส์ใกล้วัตถุ 4. ใช้เลนส์ใกล้วัตถุก ำลังขยำย 4x ส่องดู ปรับภำพให้คมชัด 5. เลื่อนแผ่นสไลด์โดยใช้กลไกเลื่อนแผ่นสไลด์ไปทำงซ้ำย-ขวำ เลื่อนจำก ก ไป ข 6. สังเกตลักษณะของตัวอักษรที่มองเห็นในกล้องกับตัวอักษรจริง ทิศทำงกำรเลื่อนของแผ่นสไลด์ จริงกับรูปที่เห็นในกล้องจุลทรรศน์ บันทึกผลในรำยงำนปฏิบัติกำร ข
กิจกรรมการทดลองที่ 5 Measurement of microscopic structure (การประมาณขนาดของ วัตถุที่มองเห็นจากกล้องจุลทรรศน์) กำรหำขนำดของวัตถุภำยใต้ กล้องจุลทรรศน์ใช้แสงเชิง ประกอบโดยใช้ไมโครมิเตอร์ กำรหำขนำดของวัตถุภำยใต้ กล้องจุลทรรศน์ใช้แสงเชิง ประกอบโดยใช้ไม้บรรทัด
กล้องจุลทรรศน์ แบบทดสอบหลังเรียน