กล้องจุลทรรศน์ขนาดเล็ก Mini Microscope
คำถามที่ทำให้เราอยากศึกษากล้องจุลทรรศน์
1. กล้องจุลทรรศน์น่าสนใจอย่างไร ?
กล้องจุลทรรศน์เป็นสิ่งประดิษฐ์ที่มีความสำคัญต่อมนุษย์เราเป็นอย่างมากด้วยเป็นเครื่องมือที่นำมนุษย์ไปสู่การค้นพบกับมิติของโลกอีกมุมหนึ่งที่เต็มไปด้วยสิ่งมีชีวิตขนาดเล็กนานาชนิดกล้องจุลทรรศน์จึงนับว่าเป็นสุดยอดของเครื่องประดิษฐ์เพราะไม่เพียงแต่ช่วยให้เรามองเห็นสิ่งที่ตาคนเราไม่สามารถมองเห็นได้ด้วยตาเปล่าแล้วยังช่วยในกระบวนการศึกษาโครงสร้างภายในของเนื้อเยื่อมนุษย์เพื่อนำไปประกอบการวินิจฉัยและการรักษาโรคต่างๆอีกมากมายโดยทั่วไปแล้วคนที่มีสายตาปกติจะสามารถมองเห็นวัตถุที่มีขนาดเล็กที่สุดได้เพียงขนาดเส้นผ่านศูนย์กลางไม่น้อยกว่า0.1มิลลิเมตรส่วนวัตถุที่มีขนาดเล็กกว่านี้นั้นสายตาคนเราจะไม่สามารถมองเห็นได้ดังนั้นนักวิทยาศาสตร์จึงได้คิดประดิษฐ์เครื่องมือที่ช่วยให้เราสามารถมอง
เห็นวัตถุที่สายตาคนเราไม่สามารถมองเห็นได้
2. กล้องจุลทรรศน์ขยายภาพได้อย่างไร ?
การขยายภาพของวัตถุที่เราส่งผ่านกล้องจุลทรรศน์นั้นเกินจากการกำลังขยายของเลนส์ที่อยู่ภาพในเลนส์ครับ ซึ่งมันก็จะแบ่งออกเป็น เลนส์ใกล้วัตถุ(Objective lens)ซึ่งเป็นเลนส์แรกที่ทำหน้าที่ขยายภาพให้ใหญ่ขึ้นและเป็นเลนส์ที่มีความยาวโฟกัสสั้นสั้นดังนั้นวัตถุที่จะศึกษาจะต้องอยู่ห่างจากเลนส์วัตถุมากกว่าทางยาวโฟกัสเล็กน้อยเลนส์ใกล้วัตถุจะสร้างภาพแรกขึ้นมาเป็นภาพจริงหัวกลับขนาดขยายโดยที่ตำแหน่งของภาพจะไปตกใกล้เลนส์ใกล้ตา(Ocular lens หรือ Eyepiece)ซึ่งใกล้เลนส์มากกว่าทางยาวโฟกัสของเลนส์ทำให้เกิดภาพเสมือนหัวกลับขนาดขยายดังรูปครับ
ทฤษฎีที่เกี่ยวข้องกับกล้องจุลทรรศน์เป็นอย่างไร ?
ในการที่เราจะประดิษฐ์กล้องจุลทรรศน์นั้นสิ่งที่สำคัญเลยก็คือ เลนส์(lens) ซึ่งถือเป็นองค์ประกอบหลักที่ใช้ทำกล้องจุลทรรศน์ซึ่งจะให้กำลังขยายของเลนส์ที่จะทำให้เราเห็นภาพที่ชัดเจนและมีขนาดใหญ่ขึ้นเราซึ่งจะขึ้นอยู่กับชนิดของเลนส์และระยะของวัตถุที่เหมาะสม ซึ่งเราสามารถคำนวณได้ดังนี้
กล้องจุลทรรศน์นะครับจะทำงานโดยอาศัยเลนส์ใกล้วัตถุซึ่งมีความยาวโฟกัสสั้นเพราะต้องวางใกล้วัตถุขนาดเล็ก โดยให้อยู่ไกลจากความยาวโฟกัสแล้ว จะทำให้เกิดภาพจริงใหญ่กว่าวัตถุซึ่งเสมือนเป็นวัตถุของเลนส์ใกล้ตาโดยภาพ
สุดท้ายที่ได้จะเป็นภาพเสมือนใหญ่กว่าวัตถุ ตามหลักการแล้วความยาว
ของกล้องจุลทรรศน์จะมีค่ามากกว่าผลรวมของความยาวโฟกัสของเลนส์ทั้งสอง ดังรูป
 |
| ที่มา :http://www.cpn1.go.th/media/thonburi/lesson/13_LightEquipment/equipment3.html |
"ที่นี้เราลองมาดูว่าถ้าเราหาเลนส์ที่จะทำกล้องจุลทรรศน์แล้วเรายังไม่รู่ความยาวโฟกัสเราจะสามารถหาได้อย่างไรกันครับ"
เลนส์นูน
อันนี้เป็นเลนส์ที่ผมหามาได้นะครับ คือ เลนส์ใกล้ตาผมจะใช้เลนส์ของนูนหนา หาได้จากร้านขายของตามตลาดนัดทั่วไปครับ อิอิ ราคาก้ไม่แพงมาก ซึ่งผมคิดว่าให้กำลังขยายได้ดี ส่วนอันที่เห็นเล็กด้านล่างเป็นเลนส์ขนาดเล็กซึ่งผมจะทำเป็นเลนส์ใกล้วัถตุซึ่งมันจะมีความยาวโฟกัสสั้น ถามว่าหามาจากไหนนั้น แกะเอาในหัวอ่าน DVD ROM หรือ CD ROM ที่พังแล้วมาครับ
การเกิดภาพจากเลนส์ทั้งสอง
 |
ทฤษฎีของเลนส์
สมการเลนส์บาง
เมื่อ f คือ ความยาวโฟกัสs คือ ระยะวัตถุ
s' คือ ระยะภาพ
สมการเลนส์หนา
กำลังขยาย
เมื่อ m คือ กำลังขขยายi คือ ขนาดความสูงของภาพ
o คือ ขนาดความสูงของวัตถุ
ต่อไปเรามาดูส่วนของวิธีทำกันครับ
ส่วนของเคส
ส่วนแรกจะเป็นส่วนของเคสกล้องในส่วนนี้จะแล้วแต่ละคนจะออกแบบครับ ส่วนนี้ผมได้ใช่แผ่นอะเคลิกใช้ในการทำเคส เพราะว่าเราสามารถตัดได้ง่ายมีความสวยงามและแข็งแรง แล้วใช้กาวร้อนยึดติดในส่วนที่ต้องการติดถาวร และจะใช้น๊อตยึดติดตรงข้อต่อเพื่อให้สามารถงอแล้วพับได้
อุปกรณ์ที่ต้องเตรียม
1. แผ่นอะเคลิก
2. กาวร้อน
3. น๊อต
4. ไม้บรรทัด
5.ตัดเตอร์
ขั้นตอนการทำ
1. ตัดและเจาะแผ่นอะเคลิกตามที่เราได้ออกแบบไว้
2. ยัดติดส่วนที่ต้องการติดถาวรด้วยกาวร้อน ส่วนข้อต่อจะยึดด้วยน๊อต
นี่เป็นรูปเคสของตัวกล้องที่ผมได้ออกแบบนะครับ ที่เห็นตรงกลางจะเป็นเลนส์พลาสติกรวมแสงครับ ผมเอามาจากหัวไฟฉายครับ ราคาถูกสามารถหาซื้อได้จากร้านขายของชำทั่วไป
ส่วนของแหล่งกำเนิดแสง
ในส่วนของแหล่งกำเนิดแสงผมได้คิดต่างออกไปจากแหล่งกำเนิดแสงของกล้องจุลทรรศน์ที่ใช้ในห้องปฏิบัติการครับคือในกล้องของผมจะให้แหล่งกำเนิดแสงเป็นแสงสี สี่สีคือแสงสีแดง สีเขียว สีนำ้เงินและสีขาว ซึ่งจะมีความยาวคลื่นที่ต่างกัน จึงให้ความต่างของลายละเอียดและการมองเห็นของวัตถุที่ต่างกันออกไป ในส่วนของการปรับความเข้มแสงผมจะใส่เป็นตัวต้านทานปรับค่าครับซึ่งจะต่อเข้ากับวงจรลดแรงดันแบบง่าย ส่วนของการต่อวงจรผมจะทิ้งภาพการต่อไว้ให้ด้านล่างนะครับ
1. เลนส์รวมแสง
2. สายไฟ
3. ตัวต้านทาน 210 โอห์ม 1 ตัว
4. ตัวเก็บประจุ 2 ตัว
5. ตัวต้านทานปรับค่า 1K โอห์ม 1ตัว
6. IC7805A 1ตัว
7. บอร์ดสำหรับต่อวงจร
8. ถ่านไฟฉาย 9 V
1.ต่อวงจรลดแรงดัน และ สายไฟเข้ากับวงจรดังรูป
นี้เป็นรูปโดยรวมของแหล่งกำเนิดแสงนะครับ
ส่วนของระบบเลนส์
ในส่วนนี้จะเป็นส่วนสำคัญของการทำกล้องเลยครับ ในที่นี้ผมจะใช้เลนส์นูนซ้อนกันสองตัวโดยเลนส์ใกล้วัตถุผมเอามาจากเลนส์เลเชอร์ครับ ส่วนเลนส์ใกล้ตาจะใช้เลนส์ส่องพระ ซึ่งเราจะทำการหาความยาวโฟกัสของเลนส์ทั้งสองก่อนแล้วจึงจะเอามาประกอบกันครับ
รูปการออกแบบการวางระยะห่างของระบบเลนส์ครับ
เมื่อเราทำส่วนทั้งสามเสร็จแล้วเราก็จะนำมาประกอบเป็นกล้องจุลทรรศน์ของเราครับ
การคำนวณหากำลังขยายของระบบเลนส์
เมื่อตัวกล้องของเราเสร็จสมบูรณ์แล้วเราลองมาดูผลงานของเรากันครับ
รูปถ่ายจากกล้อง เป็นรูปของตัวพยาธิปากขอ
รูปถ่ายภาพเซลล์หัวหอมครับ
รูปถ่ายโครงสร้างท่อลำเรียงน้ำของก้านใบของต้นสาวน้อยปะแป้ง ตัดตามขวาง
รูปถ่ายโครงสร้างท่อลำเรียงน้ำของก้านใบของต้นสาวน้อยปะแป้ง ตัดตามยาว
