|
本研究的目的是根据网络上的说明制作与改进简易激光显微装置。我们比较了使用两种形状的水滴成像的优劣，并尝试取消了水滴，改进了光路。 我们还对其成的图像进行了判读，并确定了所得的像是由光的衍射产生的，不是细胞的像。 一． 研究背景 1. 查阅资料 第一次看见激光显微是在爱折腾网站上，我们详细阅读了上面的3篇关于简易激光显微装置制作的文章[1][2][3]，发现这些装置的基本原理如图
2. 进行验证实验 我们按照网络上的说明[4]，自己制作了一个简陋的装置，用它观察室外久置的茶水，如图
可以看出，即使是如此简陋的装置和低功率的激光器，其成像效果和光线强度都已经很不错，这大大增加了我们的信心。 初中物理所学的光学中，最终能发散光线的透镜有凸透镜和凹透镜，那这个装置是否能用上这两种透镜呢？我们决定以水滴为透镜进行一下实验。 两种水滴形状示意：左图为凸透镜形，右图为凹透镜形
其中凹透镜形成像如图所示：
凸透镜形水滴优点为成像效果好、使用简单，缺点为水滴易受气流影响掉落，大小不好控制，而且气流会扰动水滴，难于观察。 凹透镜形水滴的优点为水滴稳定，大小可控，缺点为成像效果不好。 但是这两种水滴都有一个共同的缺点，就是放大倍数不可控，难于测量，怎么解决这个问题呢？ 我们一次偶然把激光笔完全拆开了，去除透镜后露出其中的激光二极管，如图1.2.5所示，通电发现它在墙上投下了一个均匀的光斑，而不是我们平常看到的一点。
二． 研究与试验 1． 改进方案 我们取消了水滴，直接利用这种光斑，其原理如图所示：
这样就避免了固定水滴的麻烦，而且清晰度也可能得到提升。 因为对其大小和厚度都有要求，承载观察样本的，起光学显微镜中盖玻片和载玻片作用的玻璃片比较难找。因此我们用两张以前桶装刻录碟附带的空白无镀层光盘来承载样本。 2． 验证试验 为了验证我们的想法，我们制作了一个简陋的装置来验证。如图
图中左下角的蓝色瓶盖上的是裸露的激光二极管。它旁边用黄色夹子夹住的是两张空白无镀层光盘，用来代替载玻片和盖玻片的功能，还使用了一把尺子粗略测量光盘到激光管的距离以估测放大倍数。光屏距离激光二极管顶端距离约2m。 通电后将光盘缓慢前移，得到下列图像：
以上图像为光盘以0.5cm为单位距离逐渐远离光源所得的图像。其中所用的光盘用螺旋测微器测得厚度为0.620mm，实验时光盘紧靠着光源，螺旋测微器测得光源与光盘的距离为0.340mm，则光源与样本的距离约1mm，又知光源与光屏的距离约为2m，根据相似三角形原理算得第一张图的放大倍数约在2000～1500倍之间。 而且实验时测得投影在墙上的光斑宽度约为203cm，高度约为35cm，面积约为7105平方厘m，同样距离下使用凹透镜形水滴成像甚至无法填满一块60cm*60cm的瓷砖，凸透镜形水滴成像太大无法观察，可见无论是成像大小还是清晰度都比使用水滴要好。 而且此装置省去了使用水滴作为透镜时关门关窗关风扇的麻烦，可以简单地获得一个良好的观察环境。它也可以自由放大缩小，寻找想观察的部分，这点和光学显微镜十分相像，但它却不用换镜头。
因此我们认为这种装置具有以下的优点：
3.图像判读
我们发现，这并不是一个细胞结构，更像一个光的衍射图，我们查阅了资料并请教了老师，发现中间为亮点的衍射图形是由光被一个大小与光波长相近（在同一数量级）的物体阻挡所形成的，这种图像在光学上称为泊松光斑[6]，我们认为这物体可能是灰尘。
为什么看不见细胞呢？真核生物细胞的大小为10～100µm，按照本装置放大倍数来计算，如果有细胞存在的话其在光屏上的大
三． 研究结论
受这种装置的显示极限限制，我们认为这种装置实际用途不广。但这能锻炼制作能力和培养科学素质，也许能以这种装置为蓝本制作一些检测水中悬浮杂质的小玩具给小孩子玩 不久前给大家介绍了一种利用激光达到显微镜效果的玩法，得到很多朋友的好评。 上次的东西是以书本为支撑，随便搭起来的，显得有点凌乱。 这次有朋友设计了个小架子，把各个部件组合了一下，看起来已经挺像那么回事了。
显微镜小时候一直被我视作一个很神奇的东西，竟然能够看到平时看不到的东西
随便在办公室找一个文件夹子，一根回形针就搞定了。 真正的高手，果然草木皆可为剑。
|
