Constrúa o seu propio microscopio: Seguindo os pasos de Robert Hooke Teach article

Traducido por Jorge J. Pérez-Maceira. Nektarios Tsagliotis explica como construír un microscopio efectivo con materiais sinxelos – o que permite aos teus estudantes descubrir un mundo oculto, tal e como o fixo Robert Hooke en 1665.

Retrato de Robert Hooke
(2009) de Rita Greer pintado
para a Open University, Reino
Unido. Entre os obxectos en
fronte del están o seu libro,
Micrographia, e un
microscopio

Imaxe cortesía de Rita Greer;
fonte da imaxe: Wikimedia
Commons

Do mesmo xeito que co telescopio, o microscopio fíxose famoso polos logros dun dos seus primeiros usuarios. Cando consideramos o telescopio na historia, pensamos en Galileo Galilei (1564-1642) e as súas observacións pioneiras da lúa e os planetas. Do mesmo xeito, o científico inglés Robert Hooke (1635-1703) foi un dos primeiros en darse conta do potencial do microscopio. No seu libro Micrographia, publicado en 1665, Hooke asombrou ao público cun mundo fantástico, onde os obxectos cotiáns, como as agullas e os pelos, as formigas e as arañas, foron transformados pola ampliación.

Unha formiga, como se
ilustra en Micrographia de
Hooke

Imaxe cortesía de the Project
Gutenberg

Desde unha idade moi temperá, a mente curiosa de Robert Hooke levoulle por moitos campos da ciencia (por esta razón chamóuselle “O Leonardo de Inglaterra”). En 1662, foi contratado pola recentemente fundada Academia de Ciencias da Sociedade Real (The Royal Society), para levar a cabo estudos co microscopio. Tres anos máis tarde , publicou isto e moitos outros dos seus estudos en Micrographia.

Este libro enorme está cheo de descricións do que Hooke viu baixo o microscopio. Afirmou que o seu obxectivo era utilizar “unha man sincera, e un ollo fiel, examinar, e rexistrar as cousas por si mesmas tal e como aparecen”. Xunto coas descricións, Hooke incluíu debuxos asombrosamente detallados dos obxectos que viu. Os seus vivos debuxos de insectos facíanos parecer, como el comentou, “coma se fosen leóns ou elefantes observados a primeira ollada”. O libro foi un gran éxito e aínda se considera unha obra mestra da literatura científica.

Micrographia foi a inspiración para o meu proxecto de aula, con dous obxectivos. En primeiro lugar, para construír un microscopio de traballo inspirado nos primeiros modelos a partir de materiais baratos, modernos, fáciles de conseguir que os estudantes poidan usar en clase; e en segundo lugar, para que os estudantes investigasen o mundo microscópico por si mesmos, tendo os estudos de Robert Hooke como punto de partida e producindo as súas observacións na forma de bosquexos e descricións.

O microscopio que construín cos meus alumnos é unha versión modificada do descrito polos investigadores do Museo Galileo en Florencia, Italiaw1. Trátase dunha construción similar aos utilizados por Hooke e outros científicos a finais do século XVI e principios do século XVII, e ten os mesmos elementos esenciais: dous lentes (obxectivo e ocular), un tubo do microscopio, e un diafragma para reducir a distorsión óptica. Os materiais modernos que se utilizan son lentes de plástico, cada unha das cales extraeuse dunha cámara desechable dun só uso.

Clic na imaxe para ampliar

Imaxe cortesía de Nektarios
Tsagliotis

Unha vez construído, o microscopio ten un aumento de aproximadamente 20 veces – máis que suficiente para revelar as marabillas do mundo microscópico, como o viu Hooke.

Este microscopio é duradeiro e portátil, e pódese montar rapidamente unha vez que os materiais foron recollidos, cortados e pegados correctamente (ver vídeo onlinew2). Pode ser utilizado en varias ocasións para estudos co microscopio e/ou observacións, o que require dun mantemento mínimo, por exemplo limpar as lentes e a subministración de baterías para o foco. Ademais, pódese almacenar facilmente no aula e o laboratorio, xa que ocupa un espazo pequeno.

Materiales

  • 2 lentes cunha distancia focal de 35 mm, cada unha reutilizada dunha cámara desechable dun só uso.
    Asegúrese de que o flash foi descargado e retire a batería antes de abrir a cámara. Utilice ferramentas illadas (como un desaparafusador e un alicate). Os estudantes poderían necesitar axuda coa extracción das lentes das cámaras.
  • 2 arandelas de metal cun diámetro exterior de 2cm e un orificio interior de 1 cm aproximadamente de diámetro.
  • 1 cartón negro ou disco de caucho cun diámetro exterior lixeiramente menos que as arandelas (aproximadamente 1,2 a 1,5 cm) e un pequeno buraco de aproximadamente 2-3 mm de diámetro. Este é o diafragma: asegura que o centro da lente utilízase en lugar dos bordos, xa que poden distorsionar a imaxe.
  • 4 tubos de plástico, para formar o corpo do microscopio e os soportes, coas seguintes dimensións:
    • Tubo para o corpo do Microscopio: 16,5 cm de lonxitude con Ø 18 (1,8 cm diámetro externo, 1,6 cm diámetro interno)
    • Tubo para o soporte principal: aproximadamente 17 cm de lonxitude con Ø 23 (2,3 cm diámetro externo, diámetro interno 2 cm)
    • Dous tubos pequenos para o soporte: cada un de aproximadamente 10 cm de lonxitude con Ø 16 (1,6 cm diámetro externo)

Deben ser tubos de plástico dos utilizados para as instalacións eléctricas domésticas que se poden obter en ferraxerías e/ou tendas de subministracións eléctricos.

  • 1 base ríxida de cartón groso, de madeira ou similar, de aproximadamente 10 x 10 cm
  • 2 goma elástica resistente (para unha construción máis estable, utilizar unha goma resistente e unha brida de plástico)
  • 1 folla de papel negro opaco, de aproximadamente 15 x 5 cm
  • 1 recipiente de plástico negro de película de 35 mm ou similar. Alternativamente, un conector de plástico para tubo de Ø 18
  • Un foco de lectura, preferiblemente cun clip para suxeitalo á base do microscopio
  • Blutack® (barra de pegamento maleable utilizada para a fixación temporal)
  • Pistola de pegamento con silicona quente e pegamento instantáneo
  • Tesoiras
  • Cúter de papel
  • Serra para metais
  • Regra
  • Bolígrafo ou lapis

Procedemento

  1. Coller o tubo que vai formar o corpo do microscopio (Ø18). Enrolar o papel negro opaco lonxitudinalmente e inserir no tubo de maneira que forme un revestimento do tubo.
Imaxen cortesía de Nektarios Tsagliotis
  1. Colocar cada lente nunha arandela utilizando Blutack ou coidadosamente con pegamento instantáneo. Logo engadir un círculo de Blutack ao redor do bordo da lente e a arandela.
  2. Colocar unha unidade lente-arandela nun dos extremos do tubo, coa arandela no exterior, utilizando o círculo de Blutack para suxeitalo firmemente en posición. Entón fixar a outra lente-arandela no outro extremo da mesma xeito.
Imaxen cortesía de Nektarios Tsagliotis
  1. Coloque o cartón negro ou o disco de caucho na parte superior dunha das arandelas no extremo do tubo e fíxeo con Blutack. O disco forma o obxectivo do microscopio.
  2. Construír o ocular do microscopio: na parte inferior do envase de película, cortar un buraco o suficientemente grande como para encaixar o tubo do corpo do microscopio (si utilízase un conector do tubo, véxase lista de materiais, non é necesario facer un buraco). Empuxar o tubo (o extremo sen disco negro) un pouco no interior do envase de película e asegurar co pegamento si é necesario.
Imaxen cortesía de Nektarios Tsagliotis
  1. Agora, a construción do soporte para o corpo do microscopio. Usando a pistola de pegamento e a silicona quente, suxeitar os dous tubos máis pequenos ao tubo de soporte principal (o tubo máis longo restante) de maneira que se coloquen un xunto ao outro, en contacto, cos tres tubos alienados nun dos lados e o tubo máis longo esténdase máis aló dos outros no outro lado.
Imaxen cortesía de Nektarios Tsagliotis
  1. A continuación, utilizar a pistola de pegamento para unir o extremo libre do tubo máis longo á base, colocándoo facía un extremo da base. Manter o tubo estacionario nunha posición vertical ata que o pegamento quente arrefriouse.
O microscopio terminado
cunha brida e unha goma
elástica

Imaxe cortesía de Nektarios
Tsagliotis
Imaxe cortesía de Nektarios Tsagliotis
  1. Completar o microscopio unindo o corpo do microscopio ao soporte. Coloque as dúas gomas elásticas ao redor dos tres tubos de soporte, unha na parte superior e outra preto da parte inferior (ou utilizar unha brida de plástico en lugar da goma elástica inferior das dúas). Logo deslice o corpo do microscopio por baixo das gomas elásticas, co ocular na parte superior. Asegúrese de que as gomas elásticas están o suficiente apertadas para manter o tubo do corpo en posición, pero que aínda pode moverse cara arriba e cara abaixo.
  2. Axustar a posición para que o extremo do obxectivo estea uns poucos centímetros por encima da base. ¡O microscopio está listo!
  3. Para ver un obxecto baixo o microscopio, colóqueo na base, no marco do obxectivo. Enfocarlo deslizando o tubo do corpo cara arriba e cara abaixo ata atopar a posición correcta. (Si vostede está utilizando a versión brida-goma elástica, se enfoque virando o tubo do microscopio con suavidade e movéndoo simultaneamente cara arriba e cara abaixow3.)
    Dirixir unha luz brillante, como unha lámpada de escritorio ou dunha pequena lanterna ou foco no obxecto daralle mellores imaxes.
Imaxen cortesía de Nektarios Tsagliotis

Si vostede ten unha cámara dixital, vostede pode ata tomar fotos das súas mostras con aumento. Suxeite a cámara contra a lente ocular, que estea firme e sorprenderase da claridade das imaxes que produce.

As mostras ampliadas: a) unha fío; b) unha framboesa; c) as patas dun isópodo
Imaxen cortesía de Nektarios Tsagliotis
O microscopio de tres lentes
A: O novo ocular; B: A lente
de campo, que era o ocular
do microscopio orixinal; C: A
lente do obxectivo

Mellorando as imaxes

Para conseguir imaxes aínda máis nítidas, con menos distorsión, podes crear unha versión cunha lente adicional (unha lente de campo) entre o ocular e o obxectivo. Para iso, tes que utilizar un conector de tubo en lugar dun recipiente de película para o ocular, xa que o diámetro do recipiente de película é demasiado grande para manter a lente. Entón todo o que tes que facer é agregar outra unidade de lente, e a arandela na parte superior do conector: este será o novo ocular. O ocular do modelo orixinal (descrito anteriormente) convértese na lente de campo do modelo de tres lentes.

Materiais para o microscopio mellorado con tres lentes
Imaxen cortesía de Nektarios Tsagliotis

Actividade de Clase

A idea é que estudantes de 10 a 14 anos de idade usen o microscopio dun xeito similar a Robert Hooke, recreando o método científico auténtico do descubrimento. Os estudantes ven un obxecto utilizando o microscopio e logo fan un bosquexo detallado e unha descrición. Despois, a clase discute os seus resultados.

Sementes de tomillo, como se
ilustran na Micrographia de
Hooke

Imaxe cortesía de the Project
Gutenberg
  1. Prepare algunhas impresións de páxinas de Micrographia, incluíndo bosquexos de Hooke de elementos similares aos que os estudantes van estudar co microscopio (ver lista abaixo), xunto cunha versión simplificada da descrición de texto en cada casow4.
  2. Recolla unha selección de obxectos adecuados para observar baixo o microscopio. Podes intentar:
    • Un punto final impreso e un escrito a man (punto)
    • A punta dunha agulla
    • Retales de tecido
    • Grans de area, azucre e sal
    • Sementes de plantas e demais partes das plantas
    • Insectos pequenos (por exemplo, formigas) ou outros artrópodos (por exemplo, isópodos – cochinillas) anestesiados por colocación nunha solución de alcohol (20-30%, por exemplo, unha solución antiséptica) ao redor de 15 minutos.
Os científicos, por Rita Greer
(2007). Despois de que
Robert Hooke terminou a súa
educación e obtivo o seu
doutorado na Christ Church,
Oxford, Reino Unido, onde
axudou a Robert Boyle.
Hooke móstrase na botica do
Dr. Cross en Oxford,
montando un experimento
utilizando a bomba de aire
que deseñou e construíu.
Hooke coloca a esfera de
cristal, mentres que Boyle
supervisa. A artista utiliza o
debuxo do propio traballo de
Hoole da bomba de aire de
precisión

Imaxe cortesía de Rita Greer;
fonte da imaxe: Wikimedia
Commons
  1. A continuación, coloque os microscopios (nós fixemos un por cada parella de alumnos), asegurando que haxa suficiente luz para ver (por exemplo, cun foco de lectura ou unha lanterna potente).
  2. Comece a lección cunha breve apunta de quen foi Robert Hooke e a súa vida (atopei que é eficaz para enganchar a curiosidade dos estudantes achega do seu traballo). A serie de pinturas da artista especializada en historia Rita Greer, que representan a vida de Robert Hooke desde a súa nenez, son un recurso útilw5.
  3. Divida aos alumnos en parellas, con lapis e papel para debuxar e tomar notas, ademais dun debuxo e a descrición de Micrographia como exemplo a seguir. Cada estudante de cada parella debe facer quendas co microscopio, ver e debuxar o obxecto, a continuación, escribir unha descrición.
    Como parte do noso proxecto, desenvolvín un conxunto de sete folletos para cada tipo de mostra observada. Estes pódense descargar de forma gratuíta en inglés ou gregow6.
  4. Os estudantes deben discutir as súas observacións, o escrito e os debuxos en parellas e/ou en grupos de catro, antes de informar a toda a clase.
Imaxe cortesía de Nektarios
Tsagliotis

Os meus alumnos estaban entusiasmados coa actividade, facendo un gran esforzo para traballar de xeito “científico”, como Hooke. Ata aqueles que se queixaron de que non podían debuxar intentárono realmentew7 e trataron de describir o obxecto verbalmente. Todo o proxecto alenta aos meus estudantes a “facer ciencia” por si mesmos, a desmitificación de que no proceso: eles utilizan un instrumento que eles mesmos construíran con materiais sinxelos.

Agradecementos

Este proxecto é parte do traballo de investigación realizado polo grupo grego do proxecto “Historia e Filosofía da ciencia para o Ensino das ciencias” (History and Philosophy of Science in Science Teaching, HIPST)w8, financiado polo 7º Programa Marco, Ciencia en Sociedade-2007-2.2.1.2 – métodos de ensino.

O autor desexa agradecer á coordinadora do grupo de investigación grego do proxecto HIPST, Fanny Seroglou (profesora asociada na Universidade Aristóteles de Tesalónica) polo seu apoio no proxecto.

Download

Download this article as a PDF

Web References

Resources

  • Para un artigo máis detallado sobre este proxecto, véxase:
    • Tsagliotis N (2010) Microscope studies in primary science: following the footsteps of R Hooke in Micrographia. In Kalogiannakis, M Stavrou D, Michaelidis P (eds) Proceedings of the 7th International Conference on Hands-on Science. 25-31 July 2010, Rethymno-Crete, pp. 212–221. www.clab.edc.uoc.gr/HSci2010

  • Para unha descrición dun microscopio similar de construción sinxela, véxase:
  • Para unha explicación detallada de como construír un microscopio algo máis complexa pero máis estable, ver: www.funsci.com/fun3_en/ucomp1/ucomp1.htm

Author(s)

Nektarios Tsagliotis é un profesor-investigador no campo da educación científica. foi profesor de primaria de ciencia durante os últimos 15 anos e tamén traballa como investigador na Universidade de Creta, no departamento de educación primaria. Neste papel, el está a cargo do Laboratorio de Ciencias de Primaria na 9ª Escola Primaria de Rethymno, Creta, brindando apoio e aprendizaxe en servizo para os docentes da rexión. El está interesado no ensino baseado na investigación e a aprendizaxe na ciencia, en auténticos ambientes de investigación.


Review

Nunca pensaría que era tan fácil e barato de construír un microscopio de luz. As actividades neste artigo sen dúbida axudarán aos estudantes a entender como funciona un microscopio e apreciar o seu traballo unha vez que se chega a utilizar o microscopio e ver cos seus propios ollos o que estableceu Robert Hooke na súa fascinante viaxe. Este é un proxecto moi interesante que ata podería levarse a cabo como parte dunha exposición de ciencias na escola – ¡cun premio para o mellor, para o microscopio máis innovador!

Aínda que o autor leva a cabo o proxecto con estudantes de 10 a 14 anos de idade, deberíase usar con estudantes de máis idade (15-18), a miña experiencia cos estudantes máis novos é que tenden a carecer da destreza necesaria e a paciencia. Para os maiores, a actividade podería ampliarse a investigar o que sucede utilizando lentes de diferentes tamaños.


Andrew Galea, Giovanni Curmi Higher Secondary School, Naxxar, Malta




License

CC-BY-NC-SA