Bài học

Tên gọi và chức năng các bộ phận của kính hiển vi quang học

Mục tiêu bài học

Sau bài này, em gọi đúng tên và nêu được chức năng của các bộ phận chính trên một kính hiển vi quang học, và phân biệt được ba nhóm bộ phận: nhóm quang học, nhóm chiếu sáng, nhóm cơ học.

Kiến thức nền cần nhớ

Bài trước em đã biết kính lúp không đủ sức phóng đại để nhìn vào cấp độ tế bào, và cần một dụng cụ mạnh hơn (same-grade bridge). Bài này gọi tên dụng cụ đó — kính hiển vi quang học — và tách nó ra thành từng bộ phận, trước khi bài sau học cách phối hợp các bộ phận này để lấy nét đúng.

Khởi động

Nhìn vào một chiếc kính hiển vi trong phòng thực hành, em sẽ thấy khá nhiều ốc vặn, ống ngắm, và một tấm phẳng để đặt mẫu vật lên. Nếu phải giải thích cho một bạn chưa từng thấy kính hiển vi bao giờ, em sẽ bắt đầu từ bộ phận nào trước?

Kiến thức trọng tâm

Kính hiển vi quang học gồm nhiều bộ phận, có thể chia thành ba nhóm theo chức năng. Nhóm quang học tạo ra ảnh phóng đại, gồm thị kính (ống kính gần mắt em nhất, thường ghi sẵn độ phóng đại như 10x) và vật kính (ống kính gần mẫu vật, thường có từ hai đến ba vật kính với độ phóng đại khác nhau, ví dụ 4x, 10x, 40x, gắn trên một đĩa xoay để đổi qua lại). Nhóm chiếu sáng cung cấp và hội tụ ánh sáng xuyên qua mẫu vật, gồm nguồn sáng (đèn hoặc gương phản chiếu ánh sáng từ bên ngoài) và tụ quang (một thấu kính nhỏ nằm ngay dưới bàn kính, hội tụ chùm sáng vào đúng vị trí mẫu vật). Nhóm cơ học giữ và di chuyển các bộ phận trên, gồm chân đế, thân kính, bàn kính (nơi đặt tiêu bản, có kẹp giữ cố định), và hai ốc điều chỉnh — ốc thô và ốc tinh — dùng để lấy nét, sẽ được dùng kỹ ở bài sau.

Ánh sáng đi qua kính hiển vi theo một đường thẳng có thứ tự rõ ràng. Ánh sáng phát ra từ nguồn sáng trước tiên đi qua tụ quang, được hội tụ thành một chùm hẹp chiếu đúng vào mẫu vật đặt trên bàn kính. Sau khi xuyên qua mẫu vật, ánh sáng mang theo hình ảnh của mẫu đi tiếp vào vật kính — nơi ảnh được phóng đại lần thứ nhất — rồi tiếp tục lên thị kính, nơi ảnh được phóng đại lần thứ hai trước khi tới mắt em. Hiểu đúng đường đi này giải thích vì sao mẫu vật phải đủ mỏng để ánh sáng xuyên qua được — một lát cắt dày sẽ chặn hết ánh sáng, và em sẽ chỉ nhìn thấy một vùng tối om qua thị kính.

Ánh sáng đi theo đúng thứ tự này; nếu một giai đoạn bị chặn (mẫu vật quá dày, nguồn sáng tắt), các giai đoạn sau không còn gì để truyền đi.

Vì sao kính hiển vi cần đến hai lần phóng đại — vật kính rồi mới tới thị kính — thay vì chỉ dùng một thấu kính duy nhất? Một thấu kính đơn, muốn đạt độ phóng đại hàng trăm lần như kính hiển vi, sẽ phải có hình dạng cong rất mạnh, khiến ảnh bị méo và mờ ở rìa. Ghép nối tiếp hai thấu kính — mỗi thấu kính chỉ cần phóng đại vài chục lần — rồi nhân độ phóng đại của chúng lại với nhau, kính hiển vi đạt được độ phóng đại lớn mà ảnh vẫn rõ nét hơn nhiều so với dùng một thấu kính đơn lẻ. Cách tính độ phóng đại tổng của cả hệ hai thấu kính này sẽ là nội dung chính của bài học sau.

Ba nhóm bộ phận phối hợp với nhau: nhóm chiếu sáng tạo ánh sáng, nhóm quang học phóng đại ảnh, nhóm cơ học giữ và điều chỉnh vị trí.

Ví dụ

Gọi tên bộ phận trong một tình huống lấy nét

1
Khi vặn ốc để đưa mẫu vật lên gần vật kính hơn, tại sao ảnh trong thị kính lúc đầu còn mờ nhưng vẫn thấy có ánh sáng?
2
Ánh sáng nhìn thấy đến từ nhóm chiếu sáng (nguồn sáng và tụ quang), hoạt động độc lập với việc lấy nét — nghĩa là dù ảnh có nét hay không, ánh sáng vẫn xuyên qua bình thường.
3
Độ nét của ảnh phụ thuộc vào khoảng cách chính xác giữa mẫu vật và vật kính — vị trí do ốc điều chỉnh (nhóm cơ học) kiểm soát, chưa liên quan gì tới nguồn sáng.
4
Vì vậy ảnh mờ lúc đầu là do khoảng cách mẫu vật – vật kính chưa đúng, không phải do thiếu ánh sáng — hai vấn đề (ánh sáng và lấy nét) do hai nhóm bộ phận khác nhau phụ trách.
5
Vậy khi gặp ảnh mờ nhưng đủ sáng, em nên tiếp tục vặn ốc điều chỉnh, không cần chỉnh lại nguồn sáng hay tụ quang.

Ví dụ

Xác định bộ phận gặp sự cố từ triệu chứng quan sát (dạng đề kiểm tra)

1
Một học sinh nhìn qua thị kính nhưng không thấy chút ánh sáng nào, dù mẫu vật đã đặt đúng trên bàn kính và các ốc điều chỉnh vẫn hoạt động bình thường. Bộ phận nào nhiều khả năng gặp sự cố, và vì sao?
2
Đề bài đã nói rõ các ốc điều chỉnh hoạt động bình thường, nên nhóm cơ học (chân đế, thân kính, bàn kính, ốc điều chỉnh) không phải nguyên nhân.
3
Vật kính và thị kính chỉ có nhiệm vụ phóng đại ảnh đã có sẵn ánh sáng đi qua — nếu chúng hỏng, ảnh sẽ mờ hoặc méo chứ không mất hẳn ánh sáng.
4
Hoàn toàn không có ánh sáng là dấu hiệu của nhóm chiếu sáng — có thể đèn chưa bật, gương chưa hướng đúng góc, hoặc tụ quang bị lệch khỏi đường truyền sáng.
5
Vì ánh sáng là bước đầu tiên trong toàn bộ đường đi (nguồn sáng → tụ quang → mẫu vật → vật kính → thị kính), một sự cố ở chính bước đầu tiên này sẽ khiến mọi bước sau đó không có gì để truyền đi — khớp với triệu chứng 'không thấy ánh sáng' mà đề nêu.
6
Vậy nhiều khả năng nhất là nguồn sáng chưa bật hoặc gương chưa hướng đúng, thuộc nhóm chiếu sáng — nên kiểm tra đèn hoặc góc gương trước tiên.

Sai lầm thường gặp

Một nhầm lẫn thường gặp là gọi 'ốc điều chỉnh' là bộ phận phóng đại ảnh — thực ra ốc điều chỉnh chỉ thay đổi khoảng cách, không hề phóng to hay thu nhỏ ảnh; phóng đại là việc riêng của thị kính và vật kính. Một nhầm lẫn khác là nghĩ tụ quang và vật kính là cùng một thứ vì đều là 'kính' — tụ quang nằm dưới bàn kính và chỉ hội tụ ánh sáng, không hề tạo ra ảnh phóng đại nào.

Luyện tập có hướng dẫn

Luyện tập độc lập

Kiểm tra nhanh

Ghi nhớ

Ba nhóm bộ phận: quang học (thị kính, vật kính) tạo ảnh phóng đại; chiếu sáng (nguồn sáng, tụ quang) cung cấp ánh sáng; cơ học (chân đế, bàn kính, ốc điều chỉnh) giữ và di chuyển. Ánh sáng đi theo thứ tự: nguồn sáng → tụ quang → mẫu vật → vật kính → thị kính → mắt.

Bài tiếp theo dùng đúng các bộ phận này theo một quy trình cụ thể để lấy nét một tiêu bản, và tính được kính hiển vi đang phóng đại mẫu vật lên bao nhiêu lần.