制作家用显微镜：12个简单的自制显微镜步骤

您想在家自制一台显微镜来观察肉眼看不到的东西吗？比如叶子结构、织物纤维或微小样本？好消息是，您完全可以用一些常见的物品自制一台基本的显微镜。

本文将帮助您快速了解显微镜的工作原理，并提供一步步的指南，教您如何制作一个简单、易行、经济且适合学生、家长或在家探索科学的人的简易版显微镜。只需掌握透镜原理和组装方法，您就能拥有一个有趣的观察工具，用于学习或实际科学体验。

第一部分：显微镜透镜的安装

第一步：在家选择显微镜筒的材料

• 准备两个直径不同的管子

  • 选择坚固的管子，最好是PVC等材料，以确保自制显微镜的耐用性和使用稳定性。

  • 小管子需要紧密贴合，以便在大管子内轻松滑动，既不至于太松也不至于太紧。

• 将每根管子切割成约2.5厘米长

  • 确保两根管子的长度相似，以便后续部件的组装。

  • 2.5厘米的长度使管子轻巧紧凑，方便您之后安装透镜或目镜时进行调整。

第二步：如何减少自制显微镜镜头进光量

• 管内衬上黑纸

  • 当您观察时，从管子两侧漏入的光线会降低图像质量。

  • 为了限制这种现象，请沿着管子的内表面粘贴一层薄薄的黑纸。

  • 黑纸有助于吸收多余的光线，从而提高自制显微镜的对比度和清晰度。

• 无需使用黑纸的情况

  • 如果您使用的管子是由厚且不透光的材料制成，例如PVC，则无需内衬黑纸，因为管子本身就能阻止光线进入。

第三步：如何将透镜安装到自制显微镜镜筒上

• 将透镜安装到每个镜筒上

  • 选择直径与镜筒口径紧密贴合的透镜，以确保稳定性。

  • 使用强力胶，在镜筒外边缘涂抹适量，避免胶水粘到透镜内侧。

  • 固定好并等待胶水完全干燥，然后才能安装其他部件。

• 优先选择短焦距透镜

  • 短焦距有助于增加放大倍数，适合自制家用显微镜。

  • 您可以利用一次性胶片相机中的透镜，或者在电子商务网站上订购散装透镜。

第四步：如何安装和对焦自制显微镜镜头

• 将小管子安装在大管子内

  • 将小管子的开口端插入大管子内，确保两根管子能顺畅滑动。

  • 安装完成后，管道系统两端都会有一个透镜，形成完整的光学路径以观察样本。

• 如何对焦自制显微镜

  • 通过在大管子内滑动小管子来进行对焦。

  • 将两个透镜靠近或分开，直到样本图像最清晰为止。

  • 只需轻微移动即可找到正确的焦点，无需复杂的机械装置。

第五步：如何为自制显微镜镜头包裹橡胶垫

• 在管子两端安装橡胶盘

  • 准备两个尺寸刚好覆盖透镜边缘的橡胶盘。

  • 用胶水将橡胶盘固定在透镜外边缘，避免遮挡中心部分，以免影响视野。

• 包橡胶的好处

  • 橡胶盘有助于形成保护垫，减少显微镜放置在桌面或操作时的划痕和碰撞。

  • 橡胶边缘也使设备整体看起来更整洁和完整，使用时更具手感。

第二部分：自制简易目镜

第一步：如何为自制显微镜制作目镜筒

• 准备胶卷盒作为目镜筒

  • 目镜筒并非必须，但它有助于您与透镜保持距离，从而更舒适、稳定地观察。

  • 选择一个带有平盖和底部的塑料胶卷盒，以便于操作。

• 在胶卷盒底部打孔

  • 在胶卷盒底部正中央挖一个小孔，尺寸要足够让小管子滑过。

  • 操作时应缓慢进行，并保持手部稳定，避免工具滑脱。

• 目镜筒的好处

  • 有助于将眼睛置于正确的观察位置，减少直接接触透镜。

  • 在您对焦或更换样品时，提高稳定性。

第二步：如何将镜头管安装到胶卷盒目镜筒中

• 将小管子与胶卷盒上的孔对齐

  • 将小镜头管放置在您在胶卷盒底部制作的孔处，使其对齐。

  • 确保管子对齐，这样安装时就不会偏离或擦到孔的边缘。

• 将镜头管插入胶卷盒内

  • 轻轻地将小管子推过孔洞，使带有透镜的部分紧密地插入胶卷盒内约2-3厘米。

  • 如果管子无法穿过，请稍微扩大孔洞，使其刚好合适，并轻柔操作，以免弄裂盒子。

• 此安装步骤的目的

  • 有助于固定观察时的眼睛位置，形成稳定的目镜筒。

  • 支持对焦能力，提高使用自制显微镜的舒适度。

第三步：如何固定自制显微镜的目镜筒

• 将目镜筒固定到位

  • 将小管子安装到胶卷盒后，使用合适的胶水将目镜筒固定住。

  • 只在小管子与胶卷盒接触的边缘涂抹胶水，不要让胶水流入透镜。

• 等待胶水完全干燥

  • 将设备静置几分钟，让胶水凝固。

  • 当胶水干燥后，您可以将眼睛贴近目镜筒进行观察，而不用担心目镜筒偏离或移动。

第三部分：为显微镜制作坚固的支架

第一步：如何准备自制显微镜的底座

• 选择底座材料

  • 优先选择胶合板或硬塑料板，为显微镜提供稳固的基础。

  • 合适的尺寸约为10 x 10厘米，厚度接近2厘米，以保持设备在观察时的稳定性。

• 将底板切割成合适的尺寸

  • 如果需要切割材料，请寻求成人帮助以确保安全。

  • 目标是获得一块坚固的方形底板，以便轻松固定自制显微镜的其余部件。

第二步：如何为自制显微镜制作立柱

• 选择立柱材料

  • 可以使用一段圆柱形木材或短PVC管作为支柱。

  • 选择坚固的材料，以在使用时保持镜筒的稳定性。

• 根据合适尺寸切割立柱

  • 立柱高度约1.3厘米，使显微镜有足够的抬升高度。

  • 切割材料时，应小心操作，必要时请成人协助。

• 将立柱固定到底座上

  • 使用强力胶将立柱固定在准备好的底板上。

  • 等待胶水完全干燥，立柱稳固后，再安装其余部件。

第三步：如何将显微镜镜头安装到立柱上

• 将显微镜镜头放置在立柱上

  • 将镜头管放置，使其透镜部分朝下，正好位于底座上方。

  • 这个距离可以方便您在下方放置样本进行观察。

• 将镜头管固定到立柱上

  • 使用强力胶或塑料扎带将镜头管牢固地固定在立柱上。

  • 固定时，保持管子对齐，以防观察图像偏斜。

  • 等待胶水完全干燥后再进行测试。

第四步：如何测试和对焦自制显微镜

• 准备观察样品

  • 您可以从简单的样品开始，比如一滴水、一根头发或一小片叶子。

  • 将样品放在底座上，正好在透镜下方。

• 通过目镜筒观察图像

  • 将眼睛凑近目镜筒，向下观察样品。

  • 轻轻移动，找到最佳观察位置。

• 调焦

  • 上下滑动目镜或小管，使两个镜头相互靠近或远离。

  • 慢慢调整，直到图像清晰。

参考资料

1. http://www.scienceinschool.org/2012/issue22/microscope
2. http://brunelleschi.imss.fi.it/esplora/microscopio/dswmedia/risorse/how_to_make_microscope.pdf

翻译：Rene Lee Nguyen。