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用激光笔制作显微镜

2019-09-10

关键词:阿龙小强水滴

春夏之际,草长莺飞,又是一个假日,阿龙和小强相约到城郊的小河边去抓鱼,流水潺潺,清可见底。阿龙拿起网兜,专心地网小鱼,小强则拿出事先准备好的瓶罐从河岸边汲水,很快十几条小鱼被阿龙装进瓶罐,小强赶忙将盖子盖上,此时阳光灿烂。一束阳光透过水瓶,在地上洒下一片金黄,只见光影中还有几条小鱼的身影在随之晃动。

小强举起瓶子观看瓶中游弋的小鱼,细小的鱼身被瓶子放大,比直接拿在手中看起来还要真切,“这很好理解,”小强自言自语道,“瓶子由玻璃制成,表面是曲面,它就像是一个凸透镜,将瓶子里面的小鱼放大了。”

两个小伙伴就这样欣赏着瓶中的小鱼,忽然之间阿龙发现似乎瓶中还有一些更加细小的生物,但是却看得不太清楚,两人顿时对小鱼失去了兴趣,转而将注意力集中到水中神秘的细小生物上面,他们用水瓶重新灌装了一瓶河水,对着阳光,定睛观瞧,想要看清楚其中的奥秘,只见水中的确有星星点点的东西在游走,可是仍旧无法看真切。

两人顿时犯了难,小强说:“我们俩家里都没有专业的显微镜,到底该怎么观察水中的细小生物呢?”阿龙一听也陷入沉思,随后他说道:“对了!咱们还是去问一下我爸爸吧,他上过大学,懂的东西可多了。”

两人兴致冲冲地来到阿龙家中,将来龙去脉讲给了阿龙爸爸,阿龙爸爸非常高兴:“你们俩小鬼头很有探索精神嘛!好的,就让我来帮你们一把。”

阿龙爸爸找来一支绿色激光笔,一支针管注射器,随后又抱来了两大摞书,“要这些东西有什么用啊?”两个小伙伴十分不解。“一会儿你们就知道了!”阿龙爸爸神秘兮兮地说。

只见阿龙爸爸把两摞书摆成一样高低,贴着白墙摆放,只在中间留了一个小空隙,随后他用注射器吸了一些瓶子里的河水,然后将注射器架在两摞书之间的空隙中,针尖朝下(如图1),阿龙爸爸缓慢地推动注射器,将河水推出半滴来,只见那半滴河水在张力的作用下形状十分圆润却不会滴落,阿龙爸爸让两人把房门关上,窗帘拉上。然后将灯关闭,房间里顿时漆黑一片,阿龙爸爸打开激光笔,一束绿光笔直地射出。他慢慢调整方向,将激光笔对准注射器尖端的半滴河水,激光透过水滴照射在了后面的那堵白墙上,形成一片绿色光,只见白墙上的绿色光影中有些许黑影在不停游走(如图2)。

“你们看!”爸爸说道。“这些移动的黑影就是水中的草履虫和藻类等单细胞生物!”“哇,好棒啊!”阿龙和小强齐声说,“这就是我给你们做的简易激光显微镜,”爸爸说道。

两人痴迷地看着激光笔投出的光影,爸爸说:“不如我们将河水换成自来水和蒸馏水,再来看看里面有什么吧。”阿龙和小强齐声答应,两人用注射器分别吸取自来水和蒸馏水进行实验,雪白的墙面上出现了不同的光影。自来水形成的光影内部暗点明显少于河水(如图3a),而蒸馏水形成的光影明暗分布均匀,其中没有暗点(如图3b)。

看着墙上的光影,阿龙向爸爸提出了自己的问题:“激光可以近似认为是一种平行光,它是如何将水滴中的物体放大呢?”

“光线进入水滴中会发生折射,由于水滴近似于球形。因此类似于凸透镜,很显然,实验中墙到水滴的距离远大于‘水滴透镜’的焦距,严格来说,墙壁上的光影既不是虛像,也不是实像,而是激光穿过水滴形成的光强分布图,这就类似于我们在做‘探究凸透镜成像的规律’实验中,在调整光屏过程时,成像前所形成的光斑,水中的微生物或者颗粒物会影响光强的分布,因此我们通过墙壁上的光斑可以模糊地看到水中物质的影像,但是,要想看到物质的细节,我们还是需要显微镜的帮助。”

两人仔细琢磨着爸爸的话,又回顾了课本上的知识,感觉学到了很多知识。

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