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大人的實驗科學:用手機顯微鏡變身書桌科學家

不同於科學萌芽時期人們對於科學的好奇而自發性的探索,有著紳士科學家或業餘科學家,目前科學研究的進行方式往往被認為是研究人員的事情,而這些科學家們 不是在大學研究機關就是在大公司中的實驗室裡進行科學研究。但是隨著技術的進步,如同電子技術把原本屬於科學研究的大型電腦變成人人手中的電子裝置而引起 一波波的社會網路革新一樣,新的生產資訊技術與數位製造技術也已經可以改變科學儀器的製作生產方式,只要知道原理,人們開始有能力可以在合理的範圍內製造 出每個人都能有擁又方便使用的科學儀器。

而全世界各地也越來越多人開始注意到這樣實驗精神與大眾實驗能力的擴展,會對社會型成新的改革的動力,一些公民科學計畫或是結合大眾來進行研究的計畫也越來越多,人們希望這些努力能進改變局限在學術圈之中的研究,在未來能將科學實驗能力用新的方式影響改變社會。

出於同樣的想法,先前介紹過手機顯微鏡在科學影像scimage與科學maker朋 友的合作下,已經完成產出上千台顯微鏡交給各地的朋友使用,其中也贊助贈送超過20所台灣偏遠學校使用手機顯微鏡,經由合理的基本的設計與添加專業模組的 方式,目前已經把手機顯微境的能力擴展到各種專業的量測,如偏光觀測,螢光觀測,細胞觀測與專業組織切片的觀測等,能在合理的範圍內讓專業顯微鏡的使用不 再不方便與不可及。

而當每個人都機會使用好的儀器隨時變成書桌科學家時,可以用自己的眼睛跟動手進行科學顯微觀察,不再是為了比賽或升學,然後屬於科學的樂趣就自然發生了。人不只是能被動吸收科學知識,而是能經由自己去觀察了解甚至完成合理的科學實驗。

休息了一陣子的科學影像網站其實沒有休息,只是默默的在進行更好的計畫,這篇小記,不再是國外的研究,而是一些在台灣慢慢發生的事情。用這篇記念超過2500的朋友參與加入科學maker與新的屬於台灣自己的顯微科學影像Youtube頻道 ScimagexScimaker的設立,希望簡單記錄一些屬於科學影像跟科學maker的書桌科學家們的一部分小故事~

1. 極限顯微尺度的觀察

之前介紹改良的手機顯微鏡可以看到細胞大小的物體,為了擴展解析度,陸續也完成的數位相機模組與單眼相機模組,可以配合手機顯微鏡使用,使用一般數位相機Casio ZR15 觀察大鼠的子宮切片結果如下,可以清楚看到平滑肌與細胞核。

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而使用單眼模組以Cannon 60D拍攝大鼠神經細胞的結果如下,可以看到清楚的細胞本體與各種突觸的分布。

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手機顯微鏡結合更好的影像感測器,解析度可以到繞射極限,即使進行各種專業的研究也不會有問題。

2. 偏光觀察的使用

手機顯微鏡基本的模組之一為偏光模組,可以進行專業的偏光觀測,包含一對偏光片與旋轉平台。如果使用偏光來觀測透明材料,可利用光彈效應了解其中的應力分布,結果如下~

拍攝者 謝文山 於科學maker

拍攝者 謝文山 於科學maker

可以看到不同的地方有不同的顏色,表示不同區域的分子受到的應力跟應變的程度。又或觀察塑膠膜,可以經由內部分子的排列結構,展現出夢幻的質感。

拍攝者 Suchen Lin 於科學maker

拍攝者 Suchen Lin 於科學maker

3. 螢光的觀察使用

經由自製的螢光照明或是螢光模組,可以觀測到螢光晶體。

拍攝者 陳冠宇 於科學maker

拍攝者 陳冠宇 於科學maker

或是螢光墨水的乾燥情形,可以看到表面力怎麼影響液滴的乾造結構。

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4. 藝術的觀察與創作

顯微鏡下的物理現象也可以變成美麗的藝術創作,如這幅用顏料乾燥後完成的顯微大海,利用乾燥過程中的凝聚,變成了海水中的波紋。

拍攝者 Suchen Lin 於科學maker

拍攝者 Suchen Lin 於科學maker

或是在偏光下利用紅藍顏料經由散射完成的星空,如同真的星空一樣美麗~這些例子都說明了,一些自然的物理機制怎麼在不同尺度下完成美的呈現。

拍攝者 Suchen Lin 於科學maker

拍攝者 Suchen Lin 於科學maker

5. 繽紛微小生物與植物的觀察

因為有了方便的工具,生活中一點一滴裡所蘊藏的精心結構都可以被觀測到,像是朱槿花上的花粉,能用自然光的方式呈現出自然的顏色與表面的形狀被觀察。

拍攝者 Hsuan Kung 於科學maker

拍攝者 Hsuan Kung 於科學maker

在水中也很有多有趣的事情在發生,如同在跳舞游泳的水蚤們,正再跳著舞。

拍攝者  莊朝喜於科學maker

而這隻開啟雙渦輪操控水流的輪蟲,正在努力濾食更小的生物。

拍攝者 Gable Chuang於科學maker

周圍中,有太多太多精采用手機顯微鏡觀察跟照片沒法放下,也介紹不完,有興趣的朋友歡迎觀賞科學maker社團的影片youtube頻道:Scimage xScimaker,或是加入科學maker社團,一起體會變身書桌科學家的樂趣~

最後也期待著一種新的科學進行方式跟態度能在台灣這片土地生根與茁壯~

 

轉載自科學影像Scimage

關於作者

Jiahsu

每日介紹科學新知, 科普知識與實際實驗影片-歡迎每一顆好奇的心 @_@!