Fflworoleuedd cost isel a dyluniad microsgop maes llachar
Yn y canllaw hwn, byddaf yn adolygu egwyddorion sylfaenol microsgopeg fflworoleuedd a sut i adeiladu tri microsgop fflworoleuedd cost isel gwahanol. Mae'r systemau hyn fel arfer yn costio miloedd o ddoleri, ond mae ymdrechion diweddar wedi eu gwneud yn haws i'w cael. Mae'r dyluniad yr wyf yn ei gyflwyno yma yn defnyddio ffonau smart, dSLR, a microsgopau USB. Gellir defnyddio'r holl ddyluniadau hyn hefyd fel microsgopau maes agored.
Cam 1: Trosolwg o ficrosgopeg fflworoleuedd
I ddeall cysyniadau sylfaenol microsgopeg fflworoleuedd, dychmygwch y coedwigoedd trwchus, coed, anifeiliaid, llwyni a choedwigoedd eraill sy'n byw yn y goedwig gyda'r nos. Os byddwch chi'n disgleirio fflachlamp i'r goedwig, fe welwch yr holl strwythurau hyn ac mae'n anodd dychmygu anifeiliaid neu blanhigion penodol. Gan dybio mai dim ond llwyni llus yn y goedwig sydd o ddiddordeb i chi. I gyflawni hyn, mae angen i chi hyfforddi pryfed tân i gael eich denu gan lwyni llus yn unig, fel mai dim ond llwyni llus fydd yn goleuo pan edrychwch ar y goedwig. Gallwch ddweud eich bod wedi marcio'r llwyni llus gyda phryfed tân, fel y gallwch weld y strwythurau llus yn y goedwig.
Yn y gyfatebiaeth hon, mae'r goedwig yn cynrychioli'r sampl gyfan, mae'r llwyn llus yn cynrychioli'r strwythur rydych chi am ei ddelweddu (fel celloedd penodol neu organynnau isgellog), ac mae pryfed tân yn gyfansoddion fflwroleuol. Mae sefyllfa saethu flashlight yn unig heb bryfed tân yn debyg i ficrosgop maes llachar.
Y cam nesaf yw deall swyddogaethau sylfaenol cyfansoddion fflwroleuol (a elwir hefyd yn fflworoffores). Mewn gwirionedd mae clystyrau fflwroleuol yn wrthrychau bach (nanoscale) sydd wedi'u cynllunio i gysylltu strwythurau penodol yn y sampl. Maent yn amsugno golau ystod gul o donfeddi ac yn ail-allyrru golau tonfedd arall. Er enghraifft, gall grŵp fflwroleuol amsugno golau glas (hy mae'r grŵp fflwroleuol yn cael ei gyffroi gan olau glas) ac yna allyrru golau gwyrdd eto. Fel arfer, mae hyn yn cael ei grynhoi trwy gyffro a sbectra allyriadau (fel y dangosir yn y ffigur uchod). Mae'r siartiau hyn yn dangos y tonfeddi golau sy'n cael eu hamsugno gan y fflworoffor a'r donfeddi golau a allyrrir gan y fflworoffor.
Mae dyluniad y microsgop yn debyg iawn i ddyluniad microsgop maes agored rheolaidd, gyda dau brif wahaniaeth. Yn gyntaf, rhaid i'r golau sy'n goleuo'r sampl fod ar donfedd y grŵp fflwroleuol cynhyrfus (ar gyfer yr enghraifft uchod, mae'r golau'n las). Yn ail, dim ond golau a allyrrir (golau gwyrdd) y mae angen i'r microsgop ei gasglu wrth rwystro golau glas. Mae hyn oherwydd bod golau glas ym mhobman, ond dim ond o strwythurau penodol yn y sampl y daw golau gwyrdd. I rwystro golau glas, fel arfer mae gan ficrosgopau rywbeth o'r enw hidlydd pas hir sy'n caniatáu i olau gwyrdd basio trwodd heb olau glas. Mae gan bob hidlydd pas hir donfedd toriad. Os yw tonfedd y golau yn fwy na thonfedd y toriad, gall fynd trwy hidlydd. Felly, yr enw yw "Llwybr Pellter Hir". Mae tonfeddi byrrach yn cael eu rhwystro.
Cam 2: Modelu microsgop gan ddefnyddio opteg optegol
Mae hwn yn gam ychwanegol wrth ddylunio egwyddor sylfaenol microsgop. Nid oes angen adeiladu microsgop fflworoleuedd, felly os nad ydych am ymchwilio i opteg, gallwch ei hepgor.
Gellir modelu microsgopau maes llachar a fflworoleuedd gan ddefnyddio dyfeisiau optegol pelydr. Cynsail sylfaenol opteg pelydr yw bod ymddygiad golau yn debyg i ymddygiad golau sy'n ymledu i ffwrdd o ffynhonnell golau. Pan edrychwch o gwmpas yr ystafell, fe welwch olau'r haul y tu allan i'r ffenestr neu'r golau a ddygir gan y bwlb golau. Yna mae'r golau yn cael ei amsugno neu ei adlewyrchu gan wrthrychau yn yr ystafell. Bydd rhywfaint o olau adlewyrchiedig yn ei wneud yn wynebu'ch llygaid. Os yw gwrthrych wedi'i oleuo, gallwch ddychmygu pob pwynt ar y gwrthrych yn allyrru golau i bob cyfeiriad (fel y dangosir yn y ddelwedd uchod). Mae'r lens, fel y lens yn ein llygaid, yn canolbwyntio'r golau i bwynt fel y gallwn weld y gwrthrych. Heb lens, mae golau yn parhau i ymledu tuag allan ac nid yw'n ffurfio delwedd.
