สรุปเนื้อหาชีววิทยา ม.4 เทอม 1

ลำดับตอนที่ #4 : Bio : : 4 : : กล้องจุลทรรศน์และการค้นพบหน่วยของสิ่งมีชีวิต

                               โรเบิร์ต ฮุก นักวิทยาศาสตร์ ชาวอังกฤษ ได้ประดิษฐ์กล้องจุลทรรศน์ที่มีคุณภาพดี เป็นคนแรก

                                ชวันน์และชไลเดน ได้ศึกษาเนื้อเยื่อสัตว์ต่างๆ พบว่าเนื้อเยื่อแต่ละชนิดมีเซลล์เป็นส่วนประกอบ จึงได้ร่วมกันตั้งทฤษฎีเซลล์ มีใจความว่า สิ่งมีชีวิตทั้งหลายประกอบขึ้นด้วยเซลล์ และเซลล์คือหน่วยพื้นฐานของสิ่งมีชีวิตทุกชนิด

                กล้องจุลทรรศน์ เป็นเครื่องมือที่สำคัญของนักชีววิทยา เพราะกล้องจุลทรรศน์ช่วยให้ศึกษาโครงสร้างและส่วนประกอบของเซลล์และสิ่งมีชีวิตเล็กๆได้

1.        กล้องจุลทรรศน์ที่ใช้แสง (light microscope)

L.M. ใช้แสงที่มองเห็นได้

1)       กล้องจุลทรรศน์อย่างง่ายหรือแว่นขยาย (simple microscope or magnifyind glass)

ประกอบด้วยเลนส์นูนเพียงอันเดียว วัตถุประสงค์เพื่อขยายวัตถุที่จะดูให้ใหญ่ขึ้น ภาพที่ได้เป็นภาพเสมือนและ ข้อสำคัญ วัตถุต้องอยู่ห่างจากเลนส์น้อยกว่าทางยาวโฟกัส

2)       กล้องจุลทรรศน์เชิงซ้อน (compound light microscope)

เป็นกล้องที่ใช้แสงและมีระบบเลนส์ที่ทำหน้าที่ขยายภาพ 2 ชุด ขยายภาพ 2 ครั้ง  มีส่วนประกอบดังนี้

                                                                           i.      ส่วนที่เป็นตัวกล้อง

1.        ลำกล้อง – เชื่อมโยงระหว่างเลนส์ตากับเลนส์วัตถุ ป้องกันไม่ให้แสงนอกเข้ามารบกวน

2.        แขน – คือส่วนที่ทำหน้าที่ยึดระหว่างลำกล้องและฐาน

3.        แท่นวางวัตถุ – แท่นทีใช้วางแผ่นสไลด์

4.        ที่หนีบสไลด์ – เป็นแผ่นโลหะใช้จับหรือหนีบสไลด์ ให้ติดอยู่กับแท่นวางวัตถุ ป้องกันไม่ให้แผ่นสไลด์เลื่อนหลุด

5.        ฐาน – ส่วนที่ใช้ในการตั้งกล้อง

                                                                          ii.      ส่วนที่ทำหน้าที่รับแสง

1.        กระจกเงา – สะท้อนแสงจากธรรมชาติหรือแสงจากหลอดไฟภายในห้องให้ส่องผ่านวัตถุ

2.        เลนส์รวมแสง – ทำหน้าที่รวมแสงให้เข้มขึ้น

3.        ไดอะแฟรม – อยู่ใต้เลนส์รวมแสง ปรับปริมาณแสง

                                                                        iii.      ส่วนปรับความคมชัดของภาพ

1.        ปุ่มปรับภาพหยาบ – ทำหน้าปรับภาพโดยเปลี่ยนระยะโฟกัสของเลนส์วัตถุ

2.         ปุ่มปรับภาพละเอียด – ใช้ปรับภาพเช่นเดียวกันปุ่มแรก แต่ช่วงการเลื่อนจะสั้นกว่า

                                                                        iv.      ส่วนที่ทำหน้าที่ขายประกอบด้วย

1.        เลนส์ที่ใกล้วัตถุ – จะติดอยู่กับจาหมุน ซึ่งจางหมุนทำหน้าที่ในการเปลี่ยนกำลังขยาย ปกติจะอยู่ที่ 3-4 ระดับ ภาพที่เกิดจากเลนส์ใกล้วัตถุเป็นภาพจริงหัวกลับ และใช้ภาพนี้ในการนำไปขยายต่อ

2.        เลนส์ใกล้ตา – เป็นเลนส์ที่อยู่บนสุดของกล้อง โดยทั่วไป มีกำลังขาย 10 -15 เท่า ทำหน้าที่ขายภาพที่ได้จากเลนส์ตาให้มีขนาดใหญ่ขึ้น ภาพที่ได้เป็นภาพเสมือนหัวกลับ

****เลนส์ใกล้วัตถุที่มีกำลังขยาย 100x ต้องระมัดระวังมาก เนื่องจากเลนส์กับแผ่นสไลด์ขึ้นกันมาก ต้องใช้การหยดน้ำมัน เพื่อบังคับไม่ให้ลำแสงหักเหออก****

                การใช้กล้องจุลทรรศน์

                                1.             การจับกล้อง ใช้มือหนึ่งจับที่แขนกล้องและใช้อีกมือหนึ่งรองรับที่ฐาน

                                2.             ตั้งลำกล้องให้ตรงเสมอ

                                3.             หมุนเลนส์ใกล้วัตถุให้เป็นเลนส์ที่มีกำลังขยายต่ำสุด

                                4.             ปรับกระจกเงาหรือเปิดไฟ

                                5.             นำแผ่นสไลด์ที่จะศึกษาวางบนแท่นวางวัตถุ ให้วัตถุอยู่บริเวณกึ่งกลางบริเวณที่แสงผ่าน

                                6.             มองด้านข้างตามแนวระดับแท่นวางวัตถุค่อยๆหมุนปรับภาพหยาบให้เลนส์ใกล้วัตถุอยู่เลื่อนลงมาอยู่ใกล้ๆกระจกปิดสไลด์

                                7.             มองที่เลนส์ใกล้ตาค่อยๆปรับปุ่มปรับภาพหยาบให้กล้องเลื่อนขึ้นช้าๆเพื่อหาระยะภาพ

                                8.             มองที่เลนส์ใกล้ตาหมุนปุ่มปรับภาพละเอียดเพื่อให้ได้ภาพที่ชัดเจนยิ่งขึ้น

                                9.             ถ้าองการให้ภาพขยายใหญ่ขึ้นก็หมุนเลนส์อันที่กำลังขยายสูงขึ้นเข้าสู่แนวลำกล้องแล้วปรับความคมชัดด้วยปุ่มปรับภาพละเอียดเท่านั้น

                                10.           บันทึกกำลังขยายโดยหาได้จากผลคูณของกำลังขยายของเลนส์ใกล้ตาและเลนส์ใกล้วัตถุอันที่เรากำลังศึกษา

                                11.           หลังจากใช้กล้องจุลทรรศน์แล้ว ให้ปรับกระจกเงาให้อยู่ในแนวดิ่งตั้งฉากกับตัวกล้อง เลื่อนที่หนีบสไลด์ให้ตั้งฉากกับที่วางวัตถุ หมุนเลนส์ใกล้วัตถุให้เป็นอันที่มีกำลังขยายต่ำสุดอยู่ในตำแหน่งของลำกล้อง และเลื่อนลำกล้องให้อยู่ในตำแหน่งต่ำสุด เช็ดทำความสะอาด        

3)       กล้องจุลทรรศน์ใช้แสงแบบสเตอริโอ (stereoscopic microscope)

เป็นชนิดเลนส์ประกอบทำให้เกิดภาพสามมิติ

1.        ภาพที่เห็นเป็นภาพเสมือนที่มีความชัดลึกและเป็นภาพสามมิติ

2.        เลนส์ใกล้วัตถุมีกำลังขยายต่ำคือน้อยกว่า 10 เท่า

3.        ใช้ศึกษาได้ทั้งวัตถุโปร่งแสงและวัตถุทึบแสง

4.        ระยะห่างจากเลนส์ใกล้วัตถุกับวัตถุที่ศึกษาจะอยู่ในช่วง 63-225 มิลลิเมตร

วิธีใช้กล้องจุลทรรศน์ใช้แสงแบบสเตอริโอ

1.  ตั้งระยะห่างของเลนส์ใกล้ตาให้พอเหมาะกับนัยน์ตาของผู้ใช้กล้อง

2.  ปรับโฟกัสเลนส์ใกล้ตาทีละข้าง ให้ชัดเจนถ้าหากต้องการศึกษาจุดใดจุดหนึ่งของตัวอย่างให้ปรับโฟกัสของเลนส์ใกล้วัตถุที่มีกำลังขยายสูงก่อน

2.        กล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอน (electron microscope)

E.M. ประดิษฐ์ขึ้นครั้งแรกในประเทศเยอรมัน เมื่อปี พ.ศ. 2475 โดยนักวิทยาศาสตร์ 2 ท่านคือ แมกซ์ นอลล์ และเอิร์นสท์ รุสกา โดยแสงที่ใช้เป็นลำแสงอิเล็กตรอน แหล่งกำเนิดสำแสง คือ ปืนยิงอิเล็กตรอน ซึ่งเป็นขดลวดทังสเตน มีลักษณะเป็นรูปตัววี เพื่อป้องกันการรบกวนของลำแสงอิเล็กตรอน จึงต้องมีการดูดอากาศออกจากตัวกล้องให้เป็นสุญญากาศ เพื่อป้องกันการชนกันของ มวลอากาศกับลำแสงอิเล็กตรอนซึ่งจะทำให้เกิดการหักเห

ระบบเลนส์ เป็นเลนส์แม่เหล็กไฟฟ้า แทนเลนส์แก้ว ซึ่งประกอบด้วยขดลวดพันรอบแท่งเหล็กเมื่อกระแสไฟฟ้าผ่านเข้าไปทำให้เกิดสนามแม่เหล็กขึ้น  ส่วนเลนส์รวมแสง และ โปรเจ๊กเตอร์เลนส์ โดย โปรเจ๊กเตอร์เลนส์ทำหน้าที่ฉายภาพจากตัวอย่างที่ศึกษาลงบนจอภาพ จอภาพฉาบตัวสาเรืองแสงพวกฟอสฟอรัส

ปัจจุบันมี 2 ชนิด คือ

1.                          ส่องผ่าน (transmission electron microscope) หรือ TEM ใช้ศึกษาโครงสร้างภายในของเซลล์ ต้องมีการเตรียมตัวอย่างโดยทำให้บางเป็นพิเศษ

2.                          ส่องกราด (scanning electron microscope) หรือ SEM ศึกษาผิวของเซลล์หรือผิวของตัวอย่างวัตถุที่นำมาศึกษา โดยลำแสงอิเล็กตรอนจะส่งกราดไปบนผิวของวัตถุ ทำให้ได้ภาพเป็น 3 มิติ