MICROSCOPE SANS LENTILLES.

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En près de 300 ans de développement, le microscope est probablement devenu l’un des dispositifs optiques les plus populaires et largement utilisés dans tous les domaines de l’activité humaine. Il est particulièrement difficile de surestimer son rôle dans l'enseignement aux écoliers qui connaissent le microcosme environnant de leurs propres yeux.

Le microscope proposé se distingue par l'utilisation "non standard" d'une caméra Web conventionnelle. Le principe de fonctionnement consiste à enregistrer directement la projection des objets étudiés à la surface de la matrice CCD lorsqu’ils sont éclairés par un faisceau de lumière parallèle. L'image résultante est affichée sur un moniteur PC.

Comparé à un microscope conventionnel, la conception proposée manque d'un système optique composé de lentilles et la résolution est déterminée par la taille en pixels de la matrice CCD et peut atteindre des unités de microns. L’apparence du microscope est illustrée à la Fig. 1 et fig. 2. Le modèle de caméra Wcam 300A de Mustek utilisé comme caméra Web est un CCD couleur avec une résolution de 640x480 pixels. Une carte électronique avec une matrice CCD (Fig. 3) est retirée du boîtier et, après un peu de raffinement, est installée au centre du boîtier opaque avec un couvercle à ouverture. La finalisation de la carte a consisté à refaire le brasage du connecteur USB afin de fournir la possibilité d'installer un verre de protection supplémentaire sur la surface de la matrice CCD et de sceller la surface de la carte.

Un trou traversant a été pratiqué dans le couvercle du boîtier, au centre duquel se trouve un bloc de trois DEL de différentes couleurs (rouge, vert, bleu), qui est une source de lumière. Le bloc de LED, à son tour, est fermé par un boîtier opaque. L'emplacement éloigné des DEL de la surface de la matrice permet la formation d'un faisceau de lumière approximativement parallèle sur l'objet à mesurer.

Le CCD est connecté à un PC via un câble USB. Logiciel - à temps plein, inclus dans la livraison de la caméra Web.

Le microscope fournit un grossissement de l'image de 50 ... 100 fois, avec une résolution optique d'environ 10 microns avec une fréquence de rafraîchissement de 15 Hz.

La conception du microscope est illustrée à la Fig. 4 (pas à l'échelle).

Pour la fenêtre d'entrée de la matrice CCD 7 destinée à la protéger contre les dommages mécaniques, un verre de protection en quartz 6 de dimensions 1x15x15 mm a été installé. La protection de la carte électronique contre les liquides et les dommages mécaniques est assurée en scellant sa surface avec du mastic à la silicone 8. L'objet de test 5 est placé sur la surface du verre de protection 6. Éclairage Les LED 2 sont installées au centre de l'ouverture du couvercle 4 et sont fermées à l'extérieur par un boîtier en plastique résistant à la lumière 3. La distance entre l'objet à tester et le bloc de LED est d'environ 50 ... 60 mm.

Les voyants d’alimentation (Fig. 5) sont alimentés par une batterie de 12 cellules de 4,5 V sur trois connectées en série. tension d'alimentation. Les LED d’éclairage EL1-EL3 sont allumées et la couleur d’éclairage est ainsi sélectionnée à l’aide des commutateurs SA2-SA4 (13) situés sur la paroi latérale du boîtier 11.

Résistances R1, R3-R5 - Limitation de courant. La résistance R2 (14) est conçue pour régler la luminosité des DEL EL1-EL3. Elle est installée sur la paroi arrière du boîtier. Le dispositif utilise des résistances constantes C2-23, MLT, variables - SPO, SP4-1. Interrupteur d'alimentation SA1 - MT1, interrupteurs SA2-SA4 - bouton-poussoir SPA-101, SPA-102, LED AL307BM pouvant être remplacé par KIPD24A-K

Comme la taille apparente des images de sortie dépend des caractéristiques de la carte vidéo utilisée et de la taille du moniteur, le microscope nécessite un étalonnage. Elle consiste à enregistrer un objet test (règle transparente pour l'école) dont les dimensions sont connues (Fig. 6). En mesurant la distance entre les contours de la règle sur l'écran du moniteur et en les corrélant avec la taille réelle, vous pouvez déterminer l'échelle de l'image (agrandissement). Dans ce cas, 1 mm de l'écran du moniteur correspond à 20 µm de l'objet mesuré.

À l'aide d'un microscope, vous pouvez observer divers phénomènes et mesurer des objets. Sur la fig. 7 montre une image de perforation au laser d'un billet de banque d'une valeur nominale de 500 roubles. Le diamètre moyen des trous est de 100 µm, la dispersion des trous en forme est visible. Sur la fig. 8 est une image d'un masque de masque d'image couleur Hitachi. Le diamètre des trous est d'environ 200 microns.

Comme exemple d'objets biologiques, une araignée, sa patte et sa moustache sont sélectionnées; ils sont montrés à la fig. 9 et fig. 10, respectivement (le diamètre de la moustache est d'environ 40 microns), le cheveu de l'auteur (diamètre - 80 microns) - à la fig. 11, écailles de poisson - sur la fig. 12. Il est intéressant d'observer les processus de dissolution de substances dans l'eau. A titre d'exemple, les processus de dissolution du sel et du sucre sont donnés. Sur la fig. 13a et la fig. La Fig. 14a montre des particules de sel sec et de cristaux de sucre, respectivement, et la Fig. 13.6 et la fig. 14.6 - le processus de leur dissolution dans l'eau. Les zones de concentration accrue de substances et les effets de la focalisation de la lumière sur les centres de dissolution sont clairement visibles.