على مدار تاريخ تطوره الذي يبلغ 300 عام تقريبًا، أصبح المجهر على الأرجح أحد أكثر الأدوات البصرية شيوعًا، ويستخدم على نطاق واسع في جميع مجالات النشاط البشري. من الصعب بشكل خاص المبالغة في تقدير دورها في تعليم تلاميذ المدارس الذين يتعلمون بأعينهم عن العالم الصغير من حولهم.
السمة المميزة للمجهر المقترح هي الاستخدام "غير القياسي" لكاميرا الويب التقليدية. مبدأ التشغيل هو التسجيل المباشر لإسقاط الكائنات قيد الدراسة على سطح مصفوفة CCD عند إضاءتها بحزمة ضوئية متوازية. يتم عرض الصورة الناتجة على شاشة الكمبيوتر.
بالمقارنة مع المجهر التقليدي، لا يحتوي التصميم المقترح على نظام بصري يتكون من عدسات، ويتم تحديد الدقة من خلال حجم البكسل لمصفوفة CCD ويمكن أن تصل إلى عدة ميكرونات. يظهر مظهر المجهر في الشكل. 1 والتين. 2. تم استخدام طراز "Wcam 300A" من Mustek، والذي يحتوي على مصفوفة CCD ملونة بدقة 640x480 بكسل، ككاميرا ويب. تتم إزالة اللوحة الإلكترونية مع مصفوفة CCD (الشكل 3) من العلبة، وبعد إجراء تعديلات طفيفة، يتم تثبيتها في وسط العلبة الخفيفة مع غطاء مفتوح.يتألف تعديل اللوحة من إعادة لحام موصل USB لإتاحة تركيب زجاج واقي إضافي على سطح مصفوفة CCD وإغلاق سطح اللوحة.
يتم عمل ثقب في غطاء السكن، في وسطه كتلة من ثلاثة المصابيح ألوان مختلفة من الوهج (الأحمر، الأخضر، الأزرق)، وهو مصدر للضوء. حاجز المصابيح، بدوره، مغطى بغلاف مقاوم للضوء. مكان بعيد المصابيح من سطح المصفوفة يسمح لك بتكوين شعاع ضوئي متوازي تقريبًا على كائن القياس.
يتم توصيل مصفوفة CCD بالكمبيوتر باستخدام كابل USB. البرنامج قياسي ومضمن مع كاميرا الويب.
يوفر المجهر تكبير الصورة 50...100 مرة، مع دقة بصرية تبلغ حوالي 10 ميكرون مع معدل تحديث للصورة 15 هرتز.
يظهر تصميم المجهر في الشكل. 4 (ليس على نطاق واسع).
لحمايته من التلف الميكانيكي، تم تثبيت زجاج الكوارتز الواقي 6 بأبعاد 1x15x15 ملم على نافذة الإدخال لمصفوفة CCD 7 لحمايته من التلف الميكانيكي. يتم ضمان حماية اللوحة الإلكترونية من السوائل والأضرار الميكانيكية عن طريق إغلاق سطحها بمادة مانعة للتسرب من السيليكون 8. يتم وضع الجسم قيد الدراسة 5 على سطح الزجاج الواقي 6. الإضاءة المصابيح 2 يتم تثبيتها في وسط الفتحة الموجودة في الغطاء 4 وتغطى من الخارج بغلاف بلاستيكي عازل للضوء 3. المسافة بين الجسم قيد الدراسة والكتلة المصابيح حوالي 50...60 ملم.
يتم تشغيل مصابيح LED للإضاءة (الشكل 5) بواسطة بطارية 12 من ثلاث خلايا كلفانية متصلة بسلسلة بجهد 4.5 فولت.يتم تشغيل الطاقة باستخدام المفتاح SA1، وLED HL1 (1 في الشكل 4) هو ضوء مؤشر موجود على الغلاف الواقي ويشير إلى وجود جهد الإمداد. يتم تشغيل مصابيح الإضاءة LED EL1 – EL3 وبالتالي يتم تحديد لون الإضاءة باستخدام المفاتيح SA2 – SA4 (13) الموجودة على الجدار الجانبي للمبيت 11.
المقاومات R1، R3—R5 تحد من التيار. تم تصميم المقاوم R2 (14) لضبط سطوع مصابيح LED EL1-EL3، ويتم تثبيته على الجدار الخلفي للعلبة. يستخدم الجهاز مقاومات ثابتة S2-23، MLT، مقاومات متغيرة - SPO، SP4-1. مفتاح الطاقة SA1 - MT1، المفاتيح SA2 - SA4 - يمكن استبدال زر الضغط SPA-101، SPA-102، LED AL307BM بـ KIPD24A-K
وبما أن الحجم الظاهري للصور الناتجة يعتمد على خصائص بطاقة الفيديو المستخدمة وحجم الشاشة، فإن المجهر يتطلب المعايرة. يتكون من تسجيل كائن اختبار (مسطرة مدرسية شفافة) أبعادها معروفة (الشكل 6). من خلال قياس المسافة بين حدود المسطرة على شاشة المراقبة وربطها بالحجم الحقيقي، يمكنك تحديد مقياس الصورة (التكبير). في هذه الحالة، 1 مم من شاشة الشاشة يتوافق مع 20 ميكرون من الجسم المقاس.
باستخدام المجهر، يمكنك مراقبة الظواهر المختلفة وقياس الأشياء. في التين. يوضح الشكل 7 صورة لثقب الليزر لورقة نقدية بقيمة 500 روبل. يبلغ متوسط قطر الثقوب 100 ميكرومتر، ويمكن رؤية اختلاف في شكل الثقوب. في التين. يوضح الشكل 8 صورة لقناع أنبوبي للصور الملونة من شركة هيتاشي. قطر الثقوب حوالي 200 ميكرون.
تم اختيار العنكبوت وساقه وشاربه كأمثلة للأشياء البيولوجية؛ تظهر في الشكل. 9 والتين. 10 على التوالي (قطر الشارب حوالي 40 ميكرون)، شعر المؤلف (قطره 80 ميكرون) - في الشكل 10.11- قشور السمك - في الشكل. 12. من المثير للاهتمام ملاحظة عمليات ذوبان المواد في الماء. يتم إعطاء عمليات إذابة الملح والسكر كمثال. في التين. 13، أ والتين. يُظهر الشكل 14 أ جزيئات الملح الجاف وبلورات السكر، على التوالي، وفي الشكل 1. 13.6 والتين. 14.6- عملية ذوبانها في الماء. تظهر بوضوح مناطق زيادة تركيز المواد وتأثيرات تركيز الضوء في مراكز الذوبان.
