Темы научных работ на ФИЗЛЭШ

Дифракционные методы исследования фасеточных глаз насекомых

Вы, наверное, знаете, что глаза насекомых имеют довольно сложную фасеточную структуру (фасетка - от лат. грань). Под каждой такой фасеткой расположен омматидий - глазок конической формы (см. рис. 2). Внутри омматидия расположена линза, фокусирующая свет на нескольких рецепторных клетках, объединенных в зрительную палочку. Каждый омматидий "смотрит" в каком - то своем направлении, создавая всего лишь один элемент изображения. Полная картина, видимая пчелой, слагается из множества элементов, даваемых каждым омматидием.

Рис. 1: Глаза осы - типичный пример сложных фасеточных глаз насекомых.

Цель работы

Как следует из вышесказанного, глаза насекомых представляют собой периодические структуры состоящие из элементов микроскопических размеров (фасеток), а это значит, что при прохождении света через них будет наблюдаться дифракционная картина, подобно тому, как она наблюдается на дифракционной решетке. Только, в отличие от случая с дифракционной решеткой, максимумы интенсивности не вытянуты вдоль прямой, а располагаются на всей плоскости экрана образуя красивую мозаичную картину.
Целью работы является изучение структуры глаза насекомого по наблюдаемой интерференционной картине.

Рис.2 Схематический разрез фасеточного глаза.

Методика

В данной работе предлагается методика изготовления дифракционных решёток из животных и растительных тканей, получения интерференционной картины и расчет линейных размеров периодических структур препарата. Процесс изготовления включает в себя несколько этапов:
1)С помощью препаровальных игл отделяется тонкая плёнка исследуемой ткани.
2) Плёнка очищается в капле жидкости;
3) Из плёнки создаётся водяной или постоянный (на основе канадского бальзама) препарат. Для получения дифракционной картины используется лазерная указка ( длина волны 650нм), лучом которой просвечивается препарат. На расстоянии в несколько метров (в нашем случае дистанция составляла от 4 до 8 метров) ставится экран, на котором впоследствии и наблюдается дифракционная картина. Измерив расстояние между максимумами интенсивности света и проведя вычисления, можно получить период решётки или линейные размеры периодических элементов ткани.

Методическая ценность работы (чем она полезна в учебном плане)

В процессе выполнения работы помимо изучения интерференционных явлений неизбежно знакомство школьника с богатейшим миром крылатых (и не только) насекомых. Особо приветствуется постановка школьником собственных задач в рамках оговоренной темы (или хотя бы в рамках возможностей имеющейся аппаратуры).

Результаты ЛЭШ 2002.

Разработанная методика позволяет получать измерения размеров биологических объектов (10-100 мкм) без использования высокочувствительных оптических приборов. К её достоинствам также можно отнести простоту применения в сочетании с относительно высоким качеством получаемых результатов измерения. Помимо этого на основе вида дифракционной картины могут быть сделаны выводы о структуре исследуемого объекта, а также о степени его нерегулярности. Последняя возможность представляется наиболее интересной в сочетании с наблюдением объекта под микроскопом (требуемое увеличение – 5 – 50 крат). По результатам деятельности были подготовлены тексты работ и тезисы докладов к конференциям "Юниор 2003", "Старт в науку 2003" и др. (В. Дзябура, М. Бородина, А. Медведев, науч. рук. П.П. Григал)

Назад к списку работ