潜望镜。在家享受有趣的身体体验

潜望镜。物理实验

有趣的物理实验

许多光学仪器的操作都是基于光反射定律。人类很早就注意到，通过在镜子上照射太阳光线，可以得到一个光点。转动镜子会改变兔子的位置。发现了平面镜的反射定律：入射光线和反射光线位于同一平面，且垂直于入射点；入射角等于反射角。

要了解潜望镜的操作和装置，请拿一面手镜，将其放在眼睛水平并向不同方向转动。镜子每转动一圈，该区域的视野也会发生变化。你不用回头就能看到身后发生的一切，从上面、从下面、从侧面。当然，你在汽车和公共汽车上见过这样的设备。驾驶员只向前看，但可以看到后面和侧面所做的一切。

对于潜望镜，您需要两个圆形或方形镜子。对于镜子，用厚纸板或薄胶合板制作适当形状的管子。如果管子是方形的，则在拐角处放置木板条，在木板条上粘上胶水并固定侧壁。管的长度可以从500毫米起。在管的两端，以 45° 角倾斜，彼此平行，放置并固定镜子。从上面的镜子反射的光束向下传播，从下面的镜子反射并出去，与原来的方向平行。在每个镜子的中心精确地打一个圆形或方形的孔。将镜子固定在钉在后墙和前墙上的块上，或者固定在这些墙上的凹槽上。

潜望镜

将潜望管内表面贴上黑纸或涂上黑色油漆或墨水。管道末端必须封闭。光线只能通过每个镜子中心的孔落在镜子上。为了保护您的眼睛免受反射阳光的伤害，请在顶部孔上安装一个锡制遮阳板。如果给设备涂上防水涂料，覆盖所有裂缝和凹槽，则不仅可以用于从掩体后面进行观察，还可以用于水下观察。为此，请将潜望镜的一端浸入水中并通过顶部的孔进行观察。

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高分辨率荧光显微镜 17.10.2014

要查看细胞及其内容物，我们必须使用显微镜。它的工作原理比较简单：光线穿过一个物体，然后进入放大镜，这样我们就可以看到细胞和它里面的一些细胞器，比如细胞核或线粒体。

但是如果我们想看一个蛋白质或DNA分子，或者看一个大的超分子复合物，比如核糖体，或者病毒颗粒，那么普通的光学显微镜就没有用了。早在 1873 年，德国物理学家恩斯特·阿贝（Ernst Abbe）就推导出了一个公式，该公式限制了任何光学显微镜的能力：事实证明，不可能看到小于可见光波长一半的物体——即小于 0,2微米。

显然，解决方案是选择可以替代可见光的东西。你可以使用电子束，然后我们得到一个电子显微镜——你可以观察其中的病毒和蛋白质分子，但在电子显微镜中观察到的物体完全不自然。因此，来自马普学会（德国）生物物理化学研究所的 Stefan W. Hell 的想法被证明是极其成功的。

这个想法的本质是可以用激光束照射物体，这会使生物分子进入激发态。从这种状态开始，它们将开始进入正常状态，以光辐射的形式从多余的能量中释放出来——也就是说，荧光将开始，分子将变得可见。但是发射的波的长度会非常不同，我们的眼前会有一个不确定的点。为了防止这种情况发生，与激发激光一起，用淬火光束处理物体，抑制除纳米长度以外的所有波。具有纳米量级波长的辐射仅仅使得区分一个分子与另一个分子成为可能。

该方法被称为 STED（受激发射损耗），Stefan Hell 正是为此获得了诺贝尔奖。使用 STED 显微镜，物体不会立即被激光激发完全覆盖，而是由两束细光束（激发剂和猝灭剂）绘制，因为在给定时间发出荧光的区域越小，越高图像分辨率。

STED 方法随后得到了所谓的单分子显微镜的补充，该方法由霍华德休斯研究所的 Eric Betzig 和斯坦福大学的 William E. Moerner 在 XNUMX 世纪后期由另外两位现任获奖者独立开发。在大多数依赖荧光的物理化学方法中，我们一次观察到许多分子的总辐射。威廉·默纳（William Merner）刚刚提出了一种可以观察单个分子辐射的方法。在对绿色荧光蛋白 (GFP) 进行实验时，他注意到其分子的发光可以通过操纵激发波长任意打开和关闭。通过打开和关闭不同 GFP 分子的荧光，可以在光学显微镜下观察它们，而忽略阿贝纳米的限制。只需将视场中不同发光分子的几幅图像组合起来，就可以得到整幅图像。这些数据得到了 Eric Betzig 的想法的补充，他提出通过使用具有不同光学特性（即粗略地说，多色）的蛋白质来提高荧光显微镜的分辨率。

Hell 的激发淬灭法与 Betzig-Merner 叠加法的结合使开发纳米分辨率显微镜成为可能。在它的帮助下，我们不仅可以观察细胞器及其片段，还可以观察分子之间的相互作用（如果分子用荧光蛋白标记），我们重复一遍，这远非电子显微镜方法总是可能的。该方法的价值不容小觑，因为分子间的接触是分子生物学的立足点，没有它是不可能的，例如，既不能创造新药，也不能解码遗传机制，或者许多其他的东西。现代科学技术领域。

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