ชนิดและส่วนประกอบของกล้องจุลทรรศน์ ชั้นมัธยมศึกษาปีที่ 4 วิชาชีววิทยา

ชนิดและส่วนประกอบของกล้องจุลทรรศน์

“ถ้าต้องศึกษาสิ่งมีชีวิตที่เล็กสุด ๆ และโครงสร้างระดับเซลล์ เราจะใช้เครื่องมือทางวิทยาศาสตร์ชิ้นไหนดีนะ”

คำตอบก็คือกล้องจุลทรรศน์นั่นเอง ! เพื่อน ๆ หลายคนคงเคยเห็นกล้องจุลทรรศน์ในห้องทดลองวิทยาศาสตร์ ทว่าหลายคนกลับไม่กล้าใช้เพราะกลัวทำพัง (ก็แหม… กล้องจุลทรรศน์แต่ละตัวน่ะแพงสุด ๆ เลยนี่นา) แต่ปัญหานี้จะหมดไปเพราะวันนี้ StartDee จะพาเพื่อน ๆ ไปทำความรู้จักกล้องจุลทรรศน์แบบต่าง ๆ พร้อมส่วนประกอบพื้นฐานและวิธีการใช้ จะเป็นอย่างไร ไปดูกันเลย !

หรือเพื่อน ๆ จะดาวน์โหลดแอปฯ StartDee ไปเรียนกันในรูปแบบวิดีโอได้เลย

Banner-Green-Standard

กล้องจุลทรรศน์มีกี่แบบกันนะ ?: ชนิดของกล้องจุลทรรศน์

เพื่อน ๆ รู้ไหมว่ากว่าจะเป็นกล้องจุลทรรศน์อย่างที่เราเห็นอยู่ทุกวันนี้ กล้องจุลทรรศน์นั้นมีวิวัฒนาการมาตั้งแต่ศตวรรษที่ 13 แล้ว โดยเริ่มจากกล้องแบบง่าย ๆ ที่ทำจากจากท่อประกบด้วยเลนส์สองชิ้น จากนั้นในศตวรรษที่ 16 กาลิเลโอ กาลิเลอี (Galileo Galilei) ก็ปรับปรุงกำลังขยายให้สูงขึ้น และพัฒนากล้องจุลทรรศน์จนมีหน้าตาสวยงาม ใกล้เคียงกับกล้องที่เราใช้อยู่ในทุกวันนี้ ปัจจุบันกล้องจุลทรรศน์ (Microscope) แบ่งออกเป็น 2 กลุ่มหลัก ๆ คือ 

  1. กล้องจุลทรรศน์แบบใช้แสง (LM: Light Microscope) 
  2. กล้องจุลทรรศน์แบบอิเล็กตรอน (EM: Electron Microscope) 

ซึ่งกล้องแต่ละแบบก็มีคุณสมบัติที่แตกต่างกัน ดังนี้

 

กล้องจุลทรรศน์แบบใช้แสง (LM: Light Microscope) 

กล้องจุลทรรศน์แบบใช้แสงเป็นกล้องจุลทรรศน์ที่ใช้แสงขาว (Visible Light) หรือแสงจากหลอดไฟเป็นตัวหักเหแล้วทำให้เกิดภาพ ประกอบด้วยเลนส์แก้ว 2 ชุดคือเลนส์ใกล้ตาและเลนส์ใกล้วัตถุ กล้องจุลทรรศน์แบบใช้แสงที่พบได้บ่อยมีสองแบบ คือ 

1. กล้องจุลทรรศน์แบบใช้แสงเชิงประกอบ (Compound Light Microscope)กล้องจุลทรรศน์แบบใช้แสงเชิงประกอบ

ขอบคุณรูปภาพจาก microscopeinternational.com

เรานิยมใช้กล้องจุลทรรศน์แบบใช้แสงเชิงประกอบส่องดูตัวอย่างที่เตรียมด้วยสไลด์ เน้นส่องดูตัวอย่างที่บางหรือเล็กเพื่อดูเนื้อเยื่อหรือเซลล์ อย่างเช่นเซลล์เยื่อหอม เซลล์เยื่อบุกระพุ้งแก้ม รวมถึงแบคทีเรียและจุลินทรีย์ขนาดเล็กต่าง ๆ (ซึ่งในการเตรียมตัวอย่างอาจมีการย้อมสีตัวอย่างเพื่อจำแนกชนิดและช่วยให้เห็นโครงสร้างชัดเจนมากขึ้นด้วย)

เซลล์เยื่อหอม

เซลล์เยื่อบุกระพุ้งแก้ม

ขอบคุณรูปภาพจาก microscopemaster.com และ thegreatestgarden.com

 

เมื่อเราใช้กล้องจุลทรรศน์แบบใช้แสงเชิงประกอบส่องดูตัวอย่าง ภาพจะปรากฎที่เลนส์ใกล้ตา และภาพที่ได้จากกล้องเป็นภาพเสมือนหัวกลับ

ภาพเสมือนหัวกลับ


2. กล้องจุลทรรศน์แบบใช้แสงสเตอริโอ (Stereo Microscope)
กล้องจุลทรรศน์แบบใช้แสงสเตอริโอ-Stereo-Microscopeขอบคุณรูปภาพจาก https://microbenotes.com

กล้องจุลทรรศน์แบบใช้แสงสเตอริโอเป็นกล้องจุลทรรศน์ที่ให้ภาพ 3 มิติ ภาพที่ได้เป็นภาพเสมือนหัวตั้ง มีกำลังขยายสูงสุด 200 เท่า ใช้ศึกษาโครงสร้างและพื้นผิวของวัตถุต่าง ๆ เช่น เกสรตัวผู้ โครงสร้างรังไข่ของดอกไม้ ลักษณะขนบนตัวแมลง

โครงสร้างรังไข่ของดอกไม้กล้องจุลทรรศน์แบบใช้แสงสเตอริโอ-Stereo-Microscopeกล้องจุลทรรศน์แบบใช้แสงสเตอริโอ-Stereo-Microscope

ขอบคุณรูปภาพจาก researchgate.net, news-medical.net และ productsfromthebeehive.co.uk

 

กล้องจุลทรรศน์แบบอิเล็กตรอน (EM: Electron Microscope)

เมื่อกล้องจุลทรรศน์ที่มีอยู่ไม่สามารถศึกษาโครงสร้างที่เล็กมาก ๆ อย่างเช่น DNA ได้ แม็กซ์ โนล (Max Knoll) และเอิร์น รุสกา (Ernst Ruska) นักวิทยาศาสตร์ชาวเยอรมันจึงประดิษฐ์กล้องจุลทรรศน์แบบอิเล็กตรอนขึ้น กล้องจุลทรรศน์แบบอิเล็กตรอนเป็นกล้องที่ใช้ปืนยิงอิเล็กตรอน (Electron Gun) เป็นตัวหักเหแล้วทำให้เกิดภาพ มีกำลังขยายถึง 500,000 หรือมากกว่า กล้องจุลทรรศน์แบบอิเล็กตรอนแบ่งออกเป็น 2 ชนิด คือ

1. กล้องจุลทรรศน์แบบอิเล็กตรอนแบบส่องผ่าน (Transmission Electron Microscope)
กล้องจุลทรรศน์แบบอิเล็กตรอนแบบส่องผ่าน-Transmission-Electron-Microscopeขอบคุณรูปภาพจาก jeolbenelux.com 

กล้องจุลทรรศน์แบบอิเล็กตรอนแบบส่องผ่านสร้างขึ้นสำเร็จในปี ค.ศ.1932 โดยเอิร์น รุสกา กล้องจุลทรรศน์แบบอิเล็กตรอนแบบส่องผ่านใช้สำหรับศึกษาตัวอย่างที่มีขนาดบางเป็นพิเศษ โดยจะส่องผ่านตัวอย่าง ทำให้ได้ภาพแบบ 2 มิติ
RER-กล้องจุลทรรศน์แบบอิเล็กตรอนแบบส่องผ่าน-Transmission-Electron-Microscopeขอบคุณรูปภาพจาก sciencephoto.com

กล้องจุลทรรศน์แบบอิเล็กตรอนแบบส่องผ่านทำให้นักวิทยาศาสตร์ศึกษาโครงสร้างและออแกเนลล์ต่าง ๆ ในเซลล์ได้ดียิ่งขึ้น แต่การเตรียมตัวอย่างสำหรับกล้องจุลทรรศน์แบบอิเล็กตรอนแบบส่องผ่านนั้นยุ่งยากมาก ต้องใช้ผู้เชี่ยวชาญในการเตรียม และใช้เครื่องตัดตัวอย่างโดยเฉพาะ เราจึงไม่ค่อยพบเห็นกล้องจุลทรรศน์แบบส่องผ่านในห้องแลปทั่วไป




2. กล้องจุลทรรศน์แบบอิเล็กตรอนแบบส่องกราด (Scanning Electron Microscope)
กล้องจุลทรรศน์แบบอิเล็กตรอนแบบส่องกราด-Scanning-Electron-Microscopeขอบคุณรูปภาพจาก becthai1.igetweb.com และ serc.carleton.edu

 

กล้องจุลทรรศน์แบบอิเล็กตรอนแบบส่องกราดเป็นกล้องจุลทรรศน์ที่ใช้ลำแสงอิเล็กตรอนวิ่งไปตกกระทบบนพื้นผิวของตัวอย่าง จากนั้นจึงใช้ตัวรับสัญญาณจับพลังงานที่สะท้อนจากพื้นผิวตัวอย่าง แล้วจึงแปลงเป็นสัญญาณอิเล็กตรอน แล้วค่อยส่งไปยังจอภาพ ทำให้ได้ภาพตัวอย่าง 3 มิติ เรามักใช้กล้องจุลทรรศน์แบบอิเล็กตรอนแบบส่องกราดเพื่อศึกษาพื้นผิวของตัวอย่าง ยกตัวอย่างเช่น ผิวของละอองเรณู ลักษณะสปอร์ของรา หรือโครงสร้างเส้นของแร่ใยหิน

กล้องจุลทรรศน์แบบอิเล็กตรอนแบบส่องกราด-Scanning-Electron-Microscopeขอบคุณรูปภาพจาก microvisionlabs.com, atascientific.com.au และ serc.carleton.edu



Did you know ?: รู้หรือไม่ กล้องจุลทรรศน์แบบอิเล็กตรอนแต่ละตัว แพงและตัวใหญ่มว้ากกกกก

ถ้าเพื่อน ๆ คิดว่ากล้องจุลทรรศน์แบบใช้แสงที่ใช้กันในห้องเรียนหนักและแพงมากแล้ว StartDee ขอบอกว่ากล้องจุลทรรศน์แบบอิเล็กตรอนตัวใหญ่กว่า แถมแพงกว่ามาก ๆ ขนาดของกล้องจุลทรรศน์แบบอิเล็กตรอนมักใหญ่มากและสูงจนเกือบชนเพดาน ส่วนราคาก็หนักหนาเอาการ เพราะแค่กล้อง SEM ตัวเล็ก ๆ ราคาก็อยู่ที่ประมาณ 100,000 ดอลลาร์แล้ว (ตีเป็นเงินไทยก็ประมาณ 3,000,000 บาทแน่ะ !) เพราะฉะนั้นถ้าไม่ได้ใช้บ่อยจริง ๆ ห้องวิจัยขนาดเล็กจึงไม่นิยมซื้อกล้องจุลทรรศน์แบบอิเล็กตรอนมาตั้งไว้เล่น ๆ แต่นิยมส่งตัวอย่างไปส่องที่ศูนย์วิจัยใหญ่ ๆ ที่รับส่องตัวอย่างด้วยกล้องจุลทรรศน์แบบอิเล็กตรอนมากกว่า ซึ่งค่าใช้จ่ายในแต่ละครั้งก็ไม่ใช่ถูก ๆ อีกเช่นกัน ผู้วิจัยจึงต้องวางแผนการศึกษาอย่างดีก่อนส่งตัวอย่างไปศึกษานั่นเอง

 

องค์ประกอบของกล้องจุลทรรศน์แบบใช้แสงเชิงประกอบ

ส่วนประกอบ-กล้องจุลทรรศน์แบบใช้แสงเชิงประกอบ

  1. เลนส์ใกล้ตา (Eyepiece lens) คือเลนส์ที่อยู่ส่วนบนสุดของกล้อง มีตัวเลขบอกกำลังขยายเป็น x5, x10 และ x15 เมื่อจะส่องดูตัวอย่าง เลนส์ชุดนี้จะอยู่ใกล้ตาเราที่สุด โดยกล้องจุลทรรศน์จะมีเลนส์ใกล้ตาสองแบบ คือ เลนส์ใกล้ตาแบบกระบอกเดียว (monocular) และเลนส์ใกล้ตาแบบสองกระบอก (binocular) 

  2. แผ่นหมุน (Revolving nosepiece) แผ่นกลมที่มีเลนส์ใกล้วัตถุติดอยู่ สามารถหมุนเพื่อเปลี่ยนกำลังขยายของเลนส์ใกล้วัตถุได้ 

  3. เลนส์ใกล้วัตถุ (Objective lense) คือเลนส์ที่ยึดอยู่กับแผ่นหมุน มักมี 3 - 4 อัน มีกำลังขยายแตกต่างกันตั้งแต่ x4, x10, x40 ไปจนถึง x100 ในการหมุนให้เริ่มหมุนจากกำลังขยายต่ำสุดก่อน แล้วจึงค่อย ๆ เพิ่มกำลังขยายให้สูงขึ้น และสำหรับเลนส์กำลังขยาย x100 ให้หยดน้ำมันบนแผ่นปิดสไลด์ก่อนส่องตัวอย่าง และเมื่อเลิกใช้ให้เช็ดทำความสะอาดหัวเลนส์ทันที

  4. แหล่งกำเนิดแสง (Light source) เป็นหลอดไฟที่ติดอยู่บริเวณฐานของกล้อง มีสวิทช์สำหรับเปิดปิด และปุ่มปรับระดับแสงสว่าง

  5. ไอริส ไดอะแฟรม (Iris Diaphragm) รูรับแสงเพื่อให้แสงส่องผ่านไปยังเลนส์รวมแสง สามารถปรับความกว้างรูรับแสงมากน้อยได้ตามต้องการ

  6. เลนส์รวมแสง (Condenser) เลนส์ที่ทำหน้าที่รวมแสงจากแหล่งกำเนิดแสงให้ไปตกบนสไลด์ตัวอย่าง สามารถปรับขึ้นลงได้

  7. แท่นวางวัตถุ (Stage) ใช้วางสไลด์ตัวอย่างโดยยึดไว้ด้วยที่หนีบสไลด์ ด้านล่างแท่นวางวัตถุมีรูรับแสงจากเลนส์รวมแสง สามารถเลื่อนซ้าย - ขวา หน้า - หลังเพื่อหาตำแหน่งภาพที่เหมาะสมได้ 

  8. ปุ่มปรับภาพ (Adjustment Knob) ประกอบด้วยปุ่มปรับภาพหยาบ (Coarse adjustment knob) และปุ่มปรับภาพละเอียด (Fine adjustment knob) ปุ่มปรับภาพจะช่วยปรับระยะห่างระหว่างวัตถุและเลนส์ใกล้วัตถุ การปรับปุ่มปรับภาพจะทำให้แท่นวางวัตถุเคลื่อนที่ขึ้นลง จนกว่าจะได้ระยะโฟกัสที่เหมาะสมที่ทำให้ภาพคมชัดที่สุด

  9. แขน (Arm) เป็นส่วนที่ยึดลำกล้องและส่วนฐานเข้าด้วยกัน เป็นตำแหน่งที่ใช้จับเมื่อทำการเคลื่อนย้ายกล้อง

  10. ฐาน (Base) เป็นส่วนล่างของกล้องสำหรับวางกับโต๊ะ ที่ฐานอาจมีสวิทช์เปิดปิดกล้อง และสายไฟติดอยู่ด้วย

โดยรูปร่างหน้าตาและตำแหน่งของส่วนประกอบต่าง ๆ ในกล้องจุลทรรศน์จะแตกต่างกันเล็กน้อยตามรุ่น แต่ส่วนประกอบหลัก ๆ ไม่หนีไปจากนี้แน่นอน และในส่วนวิธีการใช้กล้องจุลทรรศน์ จริง ๆ เราก็อยากสาธิตวิธีการใช้กล้องจุลทรรศน์ให้เพื่อน ๆ ดูอยู่หรอกนะ แต่เล่าให้ฟังเฉย ๆ เพื่อน ๆ ต้องนึกภาพไม่ออกแน่ ๆ เลย ดังนั้นเราขอแนะนำให้เพื่อน ๆ ไปชมวิธีการใช้กล้องจุลทรรศน์แบบเน้น ๆ เห็นทุกขั้นตอนกับครูโฟมในแอปพลิเคชัน StartDee รับรองว่าแอนิเมชันของเราเข้าใจง่าย ไม่ต้องนึกภาพตามให้ปวดหัวแน่นอน ส่วนเพื่อน ๆ คนไหนอยากศึกษาเรื่องเซลล์กันต่อก็คลิกไปอ่านบทเรียนเรื่อง ผนังเซลล์ เยื่อหุ้มเซลล์ และนิวเคลียส ชั้นมัธยมศึกษาปีที่ 4 วิชาชีววิทยา ได้เลย !

 

Reference:

https://www.microscopemaster.com/history-of-the-microscope.html

https://www.britannica.com/technology/microscope/History-of-optical-microscopes

แสดงความคิดเห็น