用乐高积木也能做出显微镜?可用作教学用途

36Kr · 企业 · 07月06日

本文来自微信公众号“APPSO”(ID:appsolution),作者:李华,36氪经授权发布。

还记得小时候在学校里使用的显微镜吗?现在你可以用乐高积木 DIY 一个出来。

这十分符合现在的「节俭科学」的趋势:使用廉价的消费级硬件和开源软件来构建低成本的科学仪器。DIY 仪器非常适合用于教学。

▲ 用纸片做成的显微镜——Foldscope. 图片来自:MoMA

在教学活动中,学生们接触最多的仪器,往往就是显微镜。

哥廷根大学的蒂莫·贝茨(Timo Betz)认为,显微镜是必不可少的科学仪器,但由于仪器的成本和脆弱性,它们在教室中的使用受到了极大的限制,特别是在疫情期间。因此,他们决定用乐高积木搭建一个更便宜的显微镜。

贝茨的灵感来自于加州大学旧金山分校的研究生哈里森·刘(Harrison Liu)等人于 2013 年做出的乐高显微镜——LegoScope。但 LegoScope 实际上并不能算一个「低成本的」显微镜,它仍需要用到定制的 3D 打印部件。

▲ LegoScope. 图片来自:Synapse

而贝茨等人的乐高显微镜则有所不同。他们的显微镜中,只有两个部件不是乐高积木——高倍物镜与低倍物镜。他们将 iPhone 5 的相机模块中的塑料镜片用作高倍物镜,低倍物镜则是一枚玻璃透镜

「从相机模组中小心地分离出镜片后,我们用透明胶带将它连接到了乐高积木上。」贝茨在论文中写到。

▲ 蒂莫·贝茨. 图片来自:Ars Technica

对于照明,他们使用了一种集成了 LED 的特殊乐高积木,另外他们还将一张薄纸放置在 LED 与样品之间,作用类似于摄影灯上的柔光灯罩。

你可能会好奇,用乐高积木来做显微镜,最难完成的是哪一部分呢?答案可能会是:物镜支架。

经过一番研究,贝茨和他的同事将齿条与蜗杆组合在一起,使得用户可以调整焦距。

「虽然物镜支架是显微镜的所有单个部件中最小的,但它对于结构的强度和稳定性的要求却是最高的。」贝茨说道,「因此,这部分的搭建应该由更年长的、更有经验的孩子来完成,至少要有成年人的陪同,以防止在搭建显微镜的早期阶段就出现错误。」

完成显微镜的设计后,贝茨在一组 9 至 13 岁的儿童的帮助下测试了他们的 DIY 显微镜。

他们一起搭建了显微镜并进行了一些实验。这个 DIY 显微镜很好地帮助了这群小朋友探索微观世界,并且让他们了解了显微镜的工作原理。

「对科学的了解不仅有助于进行决策,还可以为日常生活带来许多好处,例如培养解决问题的思维和能力。」贝茨说。

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