Історія відкриття збільшувальних приладів
Як добре вам знайомі збільшувальні прилади? 5 клас середньої школи – це час, коли ми вперше знайомимося з ними. На уроках дітям розповідають найголовніше про їхній пристрій та творців. Чи не хочете ви поглибити знання про них? А може, ви готуєте урок на тему "Збільшувальні прилади" (5 клас)? У будь-якому випадку нам є про що розповісти.
Стародавні лінзи
Історія відкриття збільшувальних приладів починається у минулому. До нас дійшла велика плосковипукла лінза - одна з найдавніших. Її діаметр – 55 мм, а фокусна відстань – близько 150 мм. Вона була виготовлена із гірського кришталю за 2,5 тис. років до н. е. Її виявив у 1890 році Г. Шліман під час розкопок Трої. Приблизно 600-400 гг. до зв. е. почали виготовляти скляні лінзи. Вони були виявлені у Саргоні (це Месопотамія). У Швеції 1877 р. було знайдено подвійну лінзу діаметром 5 см, випукла з обох боків. Вона належить до 500 н. е. Можна довго продовжувати перелік давніх лінз, які вдалося виявити дослідникам. Історія відкриття збільшувальних приладів має у своєму розпорядженні безліч фактів. Незважаючи на це, про те, як вони використовувалися в ті часи, можна лише робити припущення.
Внесок Роджера Бекона
Сучасні вчені ознайомилися з досконалим описом лінз, виконаним Роджером Беконом, ченцем францисканського ордену (роки життя – 1214-1294 рр.). Він був випускником Оксфордського університету, а також прославився як видатний мислитель та вчений. Лінзи, згідно з його роботою, використовувалися для збільшення зображення. З перекладу фрагмента твору випливає, що Бекон вдалося правильно описати дію лінз, які служили зворотним телеоб'єктивом (мовайдеться про опис зорової однокомпонентної труби).
Заслуга Галілео Галілея
Історія відкриття збільшувальних приладів немислима без імені цієї людини. Приблизно через 300 років після смерті Бекона Галілео Галілей, відомий вчений із Італії, створив схожу трубу. Вона була не три-, а двокомпонентною. Практично "однолітком" такої зорової труби є мікроскоп. Вважають, що він зобов'язаний своєю появою Галілею. Галілео розсунув зорову трубу і помітив, що дрібні предмети у такому стані можна добре збільшити. Д. Вівіані підтверджує, що мікроскоп винайшов саме Галілей. Вівіані, до речі, написав біографію цього італійського вченого.
Важливою для науки подією було відзначено історію відкриття збільшувальних приладів у 1625 році. Саме тоді Фабер, член римської Академії, вперше вжив сам термін "мікроскоп" стосовно зробленого Галілеєм винаходу.
Що створили Дребель та Алькмар, розробки Торе та Гука
Історія відкриття мікроскопа продовжується роботами К. Дребеля та Алькмара. Ці голландські вчені сконструювали прилад, що складався з двох опуклих лінз. Завдяки цьому зображення предмета, що розглядався під ним, було представлено у перевернутому вигляді. Цей складний мікроскоп, що мав двояко-або плоскопуклий окуляр, а також двоопуклий об'єктив, вважається попередником складних мікроскопів пізнішого часу (один з них представлений на фото нижче).
Італієць Торе приблизно в 1660 році виготовив кулясті лупи із застиглих крапель скла. Історія відкриття мікроскопа немислима без цього імені, оскільки створені італійцем лупи дозволили збільшувати предмети у півтори тисячі разів.
Чи каже вам про щось ще одне ім'я – Роберт Гук? Цейанглійський вчений зробив великий внесок у відкриття збільшувальних приладів. Роберт Гук удосконалив їх настільки, що це стало однією із знаменних подій в історії оптики. Схема мікроскопа Гука представлена нижче.
Завдяки цьому винаходу в 1665 Роберту вдалося вперше побачити клітини на зрізі пробки. Так, важливе технічне засіб отримала така наука, як біологія. Збільшувальні прилади продовжив удосконалювати Левенгук. Розповімо і про нього.
Левенгук та його досягнення
Помітний внесок у історію розвитку збільшувальних приладів зробив А. В. Левенгук, голландець, який проживав у місті, як Дельфт. Роки його життя – 1632-1723 гг. Він самостійно сконструював та використовував у дослідженнях прості мікроскопи (одна з моделей таких приладів представлена нижче), здатні збільшувати до трьохсот кратів.
Саме Левенгук першим склав опис мікроскопічних організмів (включно з одноклітинними бактеріями), спираючись на свої спостереження. 1698 року Петро I, український цар, здійснив візит до цього знаменитого дослідника. Петро був у той час у Голландії і, як відомо, цікавився всім новим. Для своєї Кунсткамери, яку він відкрив у Петербурзі, він закупив кілька складних і простих мікроскопів. А набагато пізніше, вже після відкриття Академії наук, їх було передано у розпорядження цієї організації.
Роботи українських вчених із Академії наук
До уроку "Збільшувальні прилади" слід включити також розповідь про досягнення в оптиці представників нашої країни. Перспективні українські вчені, роботою яких керував М. В. Ломоносов, почали застосовувати у біологічних дослідженнях куплені Петром І мікроскопи. А згодом вони брали активну участь у їх удосконаленні.
Такиймікроскоп у той час вважався досконалим настільки, що вчені навіть не допускали думки про те, що його можна поліпшити. Відкриття це наробило багато шуму в той час. Влаштування збільшувальних приладів Елінуса було наступним. Вони були забезпечені шістьма об'єктивами, була можливість зміни збільшення плавно, змінювалася відстань від предмета до зображення. Саме нашій країні народилася і втілилася у життя важлива для науки ідея ахроматичного мікроскопа, що має змінне збільшення. Однак цей задум у подальших розробках не прижився. Зміна збільшення приладу за допомогою регулювання довжини тубуса, проте, була важливою ідеєю, що зробила істотний внесок у історію розвитку оптичних приладів. Сьогодні один із мікроскопів, створених Елінусом, можна побачити в Політехнічному музеї Москви, який належить до Інституту історії, природознавства та техніки. На фото нижче представлені збільшувальні прилади, що належать до 18 століття.
Подальше удосконалення мікроскопів
І. Г. Тідеман, німецький оптик із міста Штутгарта, на початку 19-го століття взявся за створення двох ахроматичних мікроскопів. Університет Дерпта (сьогодні він зветься Тарту) виділив йому кошти на виконання робіт. У 1808 були випущені ці прилади.
українські мікроскопи у 19-му столітті
У першій половині 19 століття збільшувальні прилади випускалися вже в багатьох місцях на землі. В Україні їх виробництво почалося ще в 18-му столітті, проте стихло до початку 19-го століття. Відомо, що приблизно 1820 року досить високої якості мікроскопи виготовляла майстерня з виготовлення оптики, що була при Казанському університеті. Однак в Україні все-таки не спостерігалося бурхливого розвитку цієї галузі промисловості, оскількиДержава на той час вважало, що оптимальним варіантом є купівля збільшувальних приладів там.
Вклад в оптику Джамбаттіста та Амічі
Амічі Джамбаттіста (роки життя – 1786-1863 рр.) – відомий італійський учений-оптик, астроном та ботанік. Багато років свого життя він присвятив розвитку мікроскопії. У 1827 році Амічі сам сконструював і зробив ахроматичний об'єктив, що мав апертуру 0,60 та гарну корекцію аберацій. Цей же вчений у 1844 році приступив до дослідів із застосування водної та олійної імерсій. Завдяки їм було розпочато випуск об'єктивів з числовою апертурою 1,30 та водною імерсією.
Мікроскопи Аббе
Прилади з масляною іммерсією, що мають апертуру 1,50 (які використовуються і донині), почали випускатися завдяки роботі Ернста Аббе, німецького оптика. Він винайшов закон синусів, за допомогою якого була усунена кома, що спостерігалася в малих лінійних полях. Е. Аббе продовжив розвивати теорію формування зображення у збільшувальному приладі. Він прояснив і питання здібностей цих апаратів. Аббе був керівником робіт із створення цілої серії ахроматичних мікрооб'єктивів високої якості. Їхня числова апертура досягала 1,50. Ці прилади були випущені в Єні фірмою "К. Цейс" (1872). Ця компанія під керівництвом Еге. Аббе зробила 8 апохроматів. А в 1888 році її співробітники розробили апохромат, який мав апертуру 1,60 і мав монобромнафталінову імерсію.
Останні великі досягнення в оптиці
українські вчені Д. С. Різдвяний та Л. І. Мандельштам розвинули теорію Ернста у своїх працях. Важлива заслуга Різдвяного полягала у тому, що він запровадив поняття відносної некогерентності висвітлення. Р. Ріхтер, співробітник фірми "К. Цейс", розробив та отримав патентна спеціальний освітлювальний пристрій, який використовується в мікроскопі. Однак і до сьогодні актуальна проблема оптимального співвідношення параметрів змінних об'єктивів та системи освітлення. Вітчизняні мікроскопи сьогодні нічим не поступаються за технічним виконанням та оптичними параметрами приладам, створеним відомими компаніями за кордоном.
Отже, ми коротко виклали історію сучасних мікроскопів. Розробляючи урок "Збільшувальні прилади" (5 клас), ви можете скористатися поданою у статті інформацією.