В школьной программе биологии знакомство с микроскопом начинается, как правило, в классе пятом-шестом. Но отдельные эпизоды «биологического» любопытства проявляются у детей еще раньше. А именно тогда, когда ребенок, пытаясь разобраться, почему текут слезы от лука, подставляет тонкую пленку под лучи солнца и видит, что кожура неоднородна…

В силах родителей оформить это спонтанное любопытство в желание систематического познания и наблюдения за игрой природы, дать возможность увидеть, как выглядят клетки крови, чешуйки, опадающие с крыльев бабочек, как бьется сердце улитки… И запечатлеть это на фотографии. 

Все начинается с покупки оборудования, и прежде всего - микроскопа. Одна из его основных характеристик - набор доступных увеличений, которые определяются произведением увеличений окуляра и объектива.

Не всякий биологический образец хорош для просмотра при большом увеличении. Потому что чем больше увеличение оптической системы, тем меньше глубина резкости. А значит, изображение неровных поверхностей препарата частично будет размыто. Поэтому важно иметь набор объективов и окуляров, позволяющий вести наблюдения с увеличением от 10 - 20 до 900 - 1000×. Иногда бывает оправданно добиться увеличения 1500× (окуляр 15 и объектив 100×). Большее увеличение бессмысленно, так как более мелкие детали не позволяет видеть волновая природа света.

Немаловажен и тип окуляра. «Сколько глаз» вам необходимо, чтобы рассматривать изображение? Обычно выделяют монокулярную, бинокулярную и тринокулярную его разновидности. Монокуляр заставит щуриться, утомляя глаз при длительном наблюдении. В бинокуляр смотрят обоими глазами (не путайте его со стереомикроскопом, дающим объёмное изображение). Для фото- и видеосъёмки микрообъектов понадобится «третий глаз» - насадка для установки аппаратуры. Многие производители выпускают спецкамеры для своих моделей микроскопов, но можно использовать и обычный фотоаппарат, купив к нему переходник.

Наблюдение при больших увеличениях требует хорошего освещения в силу небольшой апертуры (действующее отверстие оптической системы, определяемое размерами зеркал, линз, диафрагм и других деталей) объективов. Световой пучок от осветителя, преобразованный в оптическом устройстве - конденсоре, освещает препарат. В зависимости от характера освещения существует несколько способов наблюдения, самые распространённые из которых - методы светлого и тёмного поля. В первом, самом простом, знакомом многим ещё со школы, препарат освещают равномерно снизу. При этом через оптически прозрачные детали препарата свет распространяется в объектив, а в непрозрачных он поглощается и рассеивается. На белом фоне получается тёмное изображение, отсюда и название метода. С тёмнопольным конденсором всё иначе. Выходящий из него световой пучок имеет форму конуса, лучи в объектив не попадают, а рассеиваются на непрозрачном препарате, в том числе и в направлении объектива. В итоге на тёмном фоне виден светлый объект. Такой метод наблюдения хорош для исследования прозрачных малоконтрастных объектов. Поэтому, если вы планируете расширить набор методов наблюдения, стоит выбирать модели микроскопов, в которых предусмотрена установка дополнительного оборудования: конденсора тёмного поля, тёмнопольной диафрагмы, устройств фазового контраста и т.п.

Лист земляники под микроскопом

Оптические системы не идеальны: прохождение света через них сопряжено с искажениями изображения - аберрациями. Поэтому объективы и окуляры стараются изготавливать так, чтобы эти аберрации максимально устранить. Это сказывается на их конечной стоимости. Из соображений цены и качества имеет смысл покупать планахроматические объективы для профессиональных исследований. Сильные объективы (с увеличением, например, 100×) имеют числовую апертуру больше 1 при использовании иммерсии, масла с высоким показателем преломления, раствора глицерина (для УФ-области) или просто воды. Поэтому, если кроме «сухих» объективов вы берёте ещё и иммерсионные, стоит заранее позаботиться об иммерсионной жидкости. Её показатель преломления обязательно должен соответствовать конкретному объективу.

Стоит выбрать и тип осветителя, которым может быть как обычная лампа накаливания, так и светодиод, который ярче и греется меньше.

Сегодня нередко покупают недорогие микроскопы для детей, монокуляры с небольшим набором объективов и скромными параметрами. Они могут послужить хорошей отправной точкой не только для исследования микромира, но и для ознакомления с основными принципами работы микроскопа.

Как смотреть?

Конечно, можно выбрать далеко не дешевые наборы готовых препаратов. Но тогда ощущение личного участия в исследовании будет не таким ярким, да и наскучит готовое рано или поздно. Поэтому не помешает познакомиться хотя бы с основами самостоятельной подготовки объектов для исследования.

Наблюдение в проходящем свете предполагает, что исследуемый объект достаточно тонок. Даже кожура ягоды или фрукта слишком толста, поэтому в микроскопии исследуют срезы. В домашних условиях срезы кожуры обычные бритвенные лезвия. Чтобы не смять кожуру, её помещают между кусочками пробки или заливают парафином. При определённой сноровке можно сделать срез в несколько клеточных слоёв, а в идеале следует работать с моноклеточным слоем ткани, потому что несколько слоёв клеток создают нечёткое сумбурное изображение.

Исследуемый препарат помещают на предметное стекло и в случае необходимости закрывают покровным. Стёкла можно приобрести в магазине медицинской техники. Если есть необходимость, объект фиксируют на стекле, слегка смачивая водой, иммерсионным маслом или глицерином. Не всякий препарат сразу открывает свою структуру. Иногда ему нужно «помочь», подкрасив его форменные элементы: ядра, цитоплазму, органеллы. Неплохие красители - йод и «зелёнка». 

Начать первые исследования следует с самого доступного. Подойдет опыт, хорошо известный всем со школы – с кожурой репчатого лука. Сама по себе тонкая да еще и подкрашенная йодом, она обнаруживает в своём строении чётко различимые клеточные ядра. Луковую кожуру нужно залить йодом на 10—15 минут, после чего промыть под струёй воды.

Йод можно использовать и для окраски картофеля. Срез необходимо сделать как можно более тонким. Буквально 5—10 минут его пребывания в йоде проявят пласты крахмала, который окрасится в синий цвет.

Ещё более доступны для исследования трава, водоросли, листья. Самое интересное в зелени — это, пожалуй, хлоропласты. Поэтому срез должен быть исключительно тонким.

Приемлемой толщиной нередко обладают зелёные водоросли, встречающиеся в любых открытых водоёмах. Там же можно найти плавучие водоросли и микроскопических водных обитателей - мальков улитки, дафний, амёб, циклопов и туфелек. Маленький детёныш улитки, оптически прозрачный, позволяет разглядеть у себя биение сердца.

Для продолжения самостоятельных исследований и дальнейшего саморазвития в микроскопии понадобится и специальная литература, и специализированные средства. Конечно, многое можно узнать из учебников, видеолекций и тематических сайтов. Но при этом не будет ощущения присутствия, близости к тому, что не видно невооружённым глазом.

Источник: «Наука и жизнь»