2012年5月10日

簡易顯微測量-成像圈很重要

以前我讓學生做顯微鏡的繪圖時,總是覺得在圖上寫倍率沒有什麼實際用途,畢竟倍率寫在那,你也不可能換算出實際細胞的大小。舉個例子來說,學生在活動紀錄本上畫了一個直徑4公分長的圓圓細胞,然後倍率寫40x,這樣換算回去,那個細胞不就有1mm那麼大囉?所以長久以來,我一直沒辦法想透倍率存在的意義。與其寫倍率,不如畫出比例尺,可偏偏國中生還沒學顯微測量啊。


昨天晚上寫這篇的時候,我提到我想做一個顯微鏡工具的百寶箱,要準備載物台測微尺或目鏡測微器。早上我就在想這件事,如果真的要擺,這樣花費還蠻多的耶。如果真的要做,那應該怎麼做?

想著想著,突然就頓悟了一件事!原來我誤會一件事好久了。

不知道從什麼時候開始,我們慣用的活動紀錄本裡,畫細胞的區塊從圓形變成了方框。當時我覺得這沒什麼,圓形和方框不都一樣嗎?

我這樣的想法,代表了我忘記了重要的一件事,那個圓形是成像圈,它就是比例尺

近來我的要求都是要學生畫得像左圖那樣,把細胞儘量畫清楚畫大,但是這樣的作法下,圖中沒有任何可以參考的比例可以告訴我細胞的實際大小到底是怎樣。

若是在成像圈中作畫(右圖),並且依照視野中的比例去畫出細胞的大小。只要以此原則,生物課程中所畫的口腔皮膜細胞、洋蔥表皮細胞、草履蟲、花粉、孢子等,就可以比較相對大小,甚至估算出實際大小。

  繪圖


寫到這,突然覺得好羞愧,我記得曾經有學生在畫細胞的時候,特地畫了一個圓圈,把細胞畫在裏面,當時我還跟他說:「不用畫圈圈啊,就直接畫在框框裡就好了」。我現在回想起來,當時他畫的正是依照視野中出現的比例大小來畫的,他很忠實地呈現出科學的景象,但我卻阻止他這麼做。(喔!天啊!)

擦乾眼淚繼續看,要怎麼估算視野中細胞有多大呢?是不是一定要顯微測微器,或是電腦軟體的協助呢?不需要喔。只要4倍物鏡觀察時,擺一支透光的直尺,看其中的長度,就可以藉此估計出各個視野下的比例了。

例如我用40x(目鏡10倍,物鏡4倍),可以觀察到視野中的直尺有4.2 mm,那麼在100倍底下,整個視野的寬度就有 1.68 mm (4.2 *40/100),或者也可以直接用直尺去量,不過放大如此倍數的時候,其實就不太容易測量了。

就上面那個畫在成像圈中的兩個細胞來說,我們就可以用這樣的方式估算出細胞的大小。視野中大約可以排滿4個細胞,所以每個細胞大約是1.68 mm /4 =0.42 mm。

要注意的是,我想並不是每個顯微鏡在40倍下,看到的視野寬度都是4.2 mm,所以使用不同的顯微鏡都還是得先用尺量一下。然而學生是不是每次都要拿尺來量呢?也不用,只要學生在筆記本上紀錄使用顯微鏡的號碼,確認每次用的型號都是一樣的,就可以用以前算出來的比例尺,套用在日後的觀察上。
measure


再來做點練習,這是前幾天拍的天然酵母菌,已經知道這是400x的倍率之下所看到的,整個視野的直徑是0.42 mm,估算一下酵母菌有多大隻,或者估算 1 mm 的空間可以排幾隻酵母菌。。(就算估算不出來,至少也會對酵母菌的尺寸數量級有感覺)
10x40.JPG

頓悟這樣的想法之後,以後我在設計顯微鏡課程時,就會先教這種簡單的顯微測量方式,並且要求學生學生針對某種細胞(例如用洋蔥細胞),畫下不同倍率下的樣子,並估算細胞大小,而且還可以藉此要學生比較不同倍率下的不同點(細胞大小,亮度、視野大小、物鏡長度),並在筆記本上留頁註記幾號顯微鏡搭配幾倍目鏡,視野的寬度是多少。日後在觀察完所有細胞之後,就可以把這些細胞統整在一起,畫出他們的相對關係。多花些時間讓學生們觀察,好過日後在教室解釋半天都解釋不清。

最後,我剛剛去翻幾家出版社的教師手冊,才發現他們所附的顯微圖照,好多比例是錯的。有家把細胞畫在圓形框中,但是旁邊寫的倍率完全兜不上。(倍率寫 1200x ,可是細胞卻很小)

各位沒事可以去找碴看看。

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