ชีววิทยาเป็นวิทยาศาสตร์แขนงหนึ่ง ดังนั้นการศึกษาชีววิทยาจึงต้องอาศัยวิธีการทางวิทยาศาสตร์ (Scientific method) ซึ่งเป็นเครื่องมือในการสืบเสาะหาความรู้ต่างๆ ในธรรมชาติของนักวิทยาศาสตร์ (Scientist) หรือนักชีววิทยา (biologist) เพื่อให้เกิดความก้าวหน้าทางด้านวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีซึ่งจะเป็นประโยชน์ ต่อการดำรงชีวิตของมนุษย์ในปัจจุบันและอนาคตต่อไป
วิธีการทางวิทยาศาสตร์ (Scientific method)
1. การตั้งสมมติฐานสมมติฐานได้มาจากไหน? ได้มาจากการตั้งปัญหาปัญหาได้มาจากไหน? ได้มาจากการสังเกตการสังเกตเป็นทักษะสำคัญที่นำไปสู่การค้นพบปัญหา ทักษะการสังเกตจึงเป็นทักษะที่สำคัญของนักวิทยาศาสตร์ปัญหา (Problem) เกิดจากการสงสัยที่ได้จากการสังเกตปรากฏการณ์ และข้อเท็จจริงต่างๆ ที่เกิดขึ้น การคิดหาคำตอบที่อาจเป็นไปได้ของปัญหา เรียกว่า การตั้งสมมติฐาน สมมติฐาน (Hypothesis) คือ คำตอบหรือคำอธิบายที่เป็นไปได้ของปัญหาใดๆการตั้งสมมติฐานอาจใช้คำว่า ถ้า (อ้างอิงปัญหา) ดังนั้น (แนะลู่ทางการตรวจสอบสมมติฐาน)สมมติฐานที่ดี ควรจะ- กะทัดรัด ชัดเจน เข้าใจง่าย- แนะช่องทางตรวจสอบสมมติฐาน มีความสัมพันธ์กับปัญหาและข้อเท็จจริงที่รวบรวมได้จากการสังเกต
2. การตรวจสอบสมมติฐานเป็นการตรวจสอบว่าสมมติฐานถูกต้องหรือไม่ อาจทำได้หลายวิธี คือ- การรวบรวมข้อเท็จจริงจากการสังเกตปรากฏการณ์ในธรรมชาติโดยตรง- การศึกษาค้นคว้ารวบรวมจากเอกสารหรือผลงานวิจัยต่างๆที่มีผู้อื่นศึกษามาก่อน- การทดลอง (Experiment) นิยมใช้กันมากที่สุดในทางวิทยาศาสตร์ โดยมีการวางแผนหรืออกแบบการทดลองอย่างรอบคอบรัดกุม เพื่อให้ผลการทดลองเป็นที่ยอมรับได้ โดยเฉพาะอย่างยิ่งการควบคุมปัจจัย ซึ่งอาจมีผลต่อการทดลอง คือ ตัวแปร มีอยู่ 3 ชนิด คือ
1. ตัวแปรต้นหรือตัวแปรอิสระ หมายถึง ตัวแปรที่ต้องการศึกษา
2. ตัวแปรตาม หมายถึง ตัวแปรที่เป็นผลซึ่งเกิดจากตัวแปรต้น
3. ตัวแปรควบคุม หมายถึง ตัวแปรอื่นๆที่อาจมีผลต่อการทดลอง และไม่ต้องการศึกษาผลของตัวแปรเหล่านี้จึงต้องควบคุมให้คงที่
3. การเก็บรวบรวมข้อมูลและวิเคราะห์ข้อมูลเป็นการนำข้อมูลจาการทดลองมาหาความสัมพันธ์กันเพื่ออธิบายว่ามีความเป็นไปได้ตามสมมติฐานหรือไม่
4. การสรุปผลการทดลองเมื่อเก็บข้อมูลแล้วจึงแปลผล และสรุปผลการทดลองเพื่อเป็นคำตอบของปัญหาต่อไปทฤษฎี (Theory) คือ สมมติฐานที่ได้รับการตรวจสอบและทดลองหลายครั้ง จนสามารถอธิบายข้อเท็จจริงอื่นๆ ที่คล้ายกันได้ ทฤษฎีอาจเปลี่ยนแปลงได้หากได้รับข้อมูลหรือข้อเท็จจริงใหม่ๆ เพิ่มขึ้น เช่น ทฤษฎีเซลล์ ทฤษฎีวิวัฒนาการ ทฤษฎีการคัดเลือกตามธรรมชาติกฎ (Law) คือ ความจริงพื้นฐาน สามารถทดลอบได้และได้ผลเหมือนเดิมทุกครั้งโดยไม่มีข้อโต้แย้ง เช่น กฎของเมนเดล กฎความทนของเชลฟอร์ด
กล้องจุลทรรศน์
ความหมายของกล้องจุลทรรศน์
กล้องจุลทรรศน์เป็นเครื่องมือที่สำคัญในการศึกษาชีววิทยาและช่วยให้เรามองเห็นในสิ่งที่เล็กมากๆ อีกด้วยกล้องจุลทรรศน์ ( Microscope ) คือ เครื่องมือขยายขอบเขตของประสาทสัมผัสทางตา ให้เห็นสิ่งที่ไม่สามารถเห็นด้วยตาเปล่า เช่น จุลินทรีย์ เซลล์เม็ดเลือด เป็นต้น
ประโยชน์ของกล้องจุลทรรศน์
1. ช่วยในการมองเห็นสิ่งมีชีวิตที่มีขนาดเล็กกว่าตาเราจะมองเห็น
2. ช่วยในการศึกษาหาข้อมูลหลักฐานทางชีววิทยา
หลักการการทำงานของกล้องจุลทรรศน์
กล้องจุลทรรศน์เป็นเครื่องมือที่ช่วยในการมองวัตถุที่มีขนาดเล็ก ซึ่งเป็นเครื่องช่วยตาในการศึกษาลักษณะโครงสร้างของเซลล์ให้ละเอียดยิ่งขึ้น ซึ่งกล้องจุลทรรศน์มีความสามารถขยาย (magnification) ได้มากหรือน้อยขึ้นอยู่กับความสามารถในการแจกแจงรายละเอียด (Resolution / Resolving power) หมายถึงความสามารถของกล้องจุลทรรศน์ในการแยกจุดสองจุด ซึ่งอยู่ใกล้กันที่สุดให้มองเห็น แยกเป็นสองจุดได้ (Two points of discrimination) ทั้งนี้ขึ้นอยู่กับ- ความยาวคลื่นแสงที่ส่องผ่านเลนส์ ซึ่งถ้าแสงมีความยาวคลื่นที่สั้น จะช่วยเพิ่ม resolving power - ความสามารถในการรวมแสงของเลนส์วัตถุ (numerical aperture of objective lens / NA) โดยที่ค่า NA ยิ่งมากภาพที่ได้ก็จะยิ่งคมชัดมากขึ้นตาม
ประเภทของกล้องจุลทรรศน์
ในปัจจุบันกล้องจุลทรรศน์แบ่งออกเป็น 2 ประเภทใหญ่ๆ คือ
1. กล้องจุลทรรศน์แบบใช้แสง
ซึ่งมีอยู่ 2 แบบ คือ กล้องจุลทรรศน์ใช้แสงแบบธรรมดาและแบบสเตอริโอ
2. กล้องจุลทรรศน์แบบอิเล็กตรอน
ซึ่งมีอยู่ 2 แบบ คือ กล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนแบบส่องผ่านและแบบส่องกราด
1. กล้องจุลทรรศน์แบบใช้แสง เป็นกล้องที่ได้รับการพัฒนาจากในอดีตอย่างมาก และใช้แสงที่ดีที่สุดในปัจจุบัน ที่มีกำลังขยายถึง 2,000 เท่าเลยที่เดียวเชียวและเป็นกล้องที่ราคาถูกสามารถใช้ในงานที่ละเอียดพอประมาณ แบ่งได้เป็น 2 ประเภทดังนี้
(1) กล้องจุลทรรศน์ที่ใช้แสงแบบธรรมดาประกอบด้วยเลนส์ 2 ชนิดคือ เลนส์ใกล้วัตถุและเลนส์ใกล้ตา โดยใช้แสงผ่านวัตถุแล้วขึ้นมาที่เลนส์จนเห็นภาพที่บนวัตถุอย่างชัดเจน
ส่วนประกอบของกล้องจุลทรรศน์
1. ลำกล้อง (Body tube) เป็นส่วนที่เชื่อมโยงแยู่ระหว่างเลนส์ใกล้ตากับเลนส์ใกล้วัตถุ มีหน้าป้องกันไม่ให้แสงจากภายนอกรบกวน
2. แขน (Arm) คือส่วนที่ทำหน้าที่ยึดระหว่างส่วนลำกล้องกับฐาน เป็ยตำหน่งที่จับเวลายกกล้อง
3. แท่นวางวัตถุ (Speciment stsge) เป็นแท่นใช้วางแผ่นสไลด์ที่ต้องการศึกษา
4. ที่หนีบสไลด์ (Stage clip) ใช้หนีบสไลด์ให้ติดอยู่กับแท่นวางวัตถุ ในกล้องรุ่นหใม่จะมี Mechanical stage แทนเพื่อควบคุมการเลื่อนสไลด์ให้สะดวกขึ้น
5. ฐาน (Base) เป็นส่วนที่ใช้ในการตั้งกล้อง ทำหน้าที่รับน้ำหนักตัวกล้องทั้งหมด
6. กระจกเงา (Mirror) ทำหน้าที่สะท้อนแสงจากธรรมชาติหรือแสงจากหลอดไฟภายในห้องให้ส่องผ่านวัตถุโดยทั่วไปกระจกเงามี 2 ด้าน ด้านหนึ่งเป็นกระจกเงาเว้า อีกด้านเป็นกระจกเงาระนาบ สำหรับกล้องรุ่นใหม่จะใช้หลอดไฟเป็นแหล่งกำเนิดแสง ซึ่งสะดวกและชัดเจนกว่า
7. เลนส์รวมแสง (condenser) ทำหน้าที่รวมแสงให้เข้มขึ้นเพื่อส่งไปยังวัตถุที่ต้องการศึกษา
8. ไดอะแฟรม (diaphragm) อยู่ใต้เลนส์รวมแสงทำหน้าที่ปรับปริมาณแสงให้เข้าสู่เลนส์ในปริมาณที่ต้องการ
9.ปุ่มปรับภาพหยาบ (Coarse adjustment) ทำหน้าที่ปรับภาพโดยเปลี่ยนระยะโฟกัสของเลนส์ใกล้วัตถุ (เลื่อนลำกล้องหรือแท่นวางวัตถุขึ้นลง) เพื่อทำให้เห็นภาพชัดเจน
10. ปุ่มปรับภาพละเอียด (Fine adjustment) ทำหน้าที่ปรับภาพ ทำให้ได้ภาพที่ชัดเจนมากขึ้น
11. เลนส์ใกล้วัตถุ (Objective lens) จะติดอยู่กับจานหมุน (Revolving nose piece) ซึ่งจานหมุนนี้ทำหน้าที่ในการเปลี่ยนกำลังขยายของเลนส์ใกล้วัตถุ ตามปกติเลนส์ใกล้วัตถุมีกำลังขยาย 3-4 ระดับ คือ 4x 10x 40x 100x ภาพที่เกิดจากเลนส์ใกล้วัตถุเป็นภาพจริงหัวกลับ
12. เลนส์ใกล้ตา (Eye piece) เป็นเลนส์ที่อยู่บนสุดของลำกล้อง โดยทั่งไปมีกำลังขยาย 10x หรือ 15x ทำหน้าที่ขยายภาพที่ได้จากเลนส์ใกล้วัตถุให้มีขนาดใหญ่ขึ้น ทำให้เกิดภาพที่ตาผู้ศึกษาสามารถมองเห็นได้ โดยภาพที่ได้เป็นภาพเสมือนหัวกลับ
การใช้กล้องจุลทรรศน์
1. การจับกล้อง ใช้มือหนึ่งจับที่แขนของกล้อง และใช้อีกมือหนึ่งรองรับที่ฐาน
2. ตั้งลำกล้องให้ตรงเสมอเพื่อป้องกันไม่ให้ส่วนประกอบต่างๆเลื่อนหลุดจากตำแหน่ง
3. หมุนเลนส์ใกล้วัตถุให้เป็นเลนส์ที่มีกำลังขยายต่ำสุดให้อยู่ในตำแหน่งแนวของลำกล้อง
4. ปรับกระจกเงา หรือเปิดไฟเพื่อให้แสงเข้าลำกล้องได้เต็มที่
5. นำแผ่นสไลด์ที่จะศึกษาวางบนแท่นวางวัตถุ ให้วัตถุอยู่บริเวณกึ่งกลางบริเวณที่แสงผ่าน6. มองด้านข้างตามแนวระดับแท่นวางวัตถุ ค่อยๆหมุนปุ่มประบภาพหยาบให้เลนส์ใกล้วัตถุเลื่อนลงมาอยู่ใกล้ๆกระจกปิดสไลด์ (แต่ต้องระวังไม่ให้เลนส์กับสไลด์สัมผัสกัน เพราะจะทำให้ทั้งคู่แตกหักหรือเสียหายได้)
7. มองที่เลนส์ใกล้ตาค่อยๆปรับปุ่มปรับภาพหยาบให้กล้องเลื่อนขึ้นช้าๆ เพื่อหาระยะภาพ เมื่อได้ภาพแล้วให้หยุดหมุน ตรวจดูแสงว่ามากหรือน้อยเกินไปหรือไม่ ให้ปรับไดอะแฟรมเพื่อให้ได้แสงที่พอเหมาะ8. มองที่เลนส์ใกล้ตาหมุนปุ่มปรับภาพละเอียดเพื่อให้ได้ภาพที่ชัดเจนยิ่งขึ้น ถ้าวัตถุที่ศึกษาไม่อยู่ตรงกลางให้เลื่อนแผ่นสไลด์เล็กน้อยจนเห็นวัตถุอยู่ตรงกลางพอดี
9. ถ้าต้องการให้ภาพขยายใหญ่ขึ้นก็หมุนเลนส์อันที่กำลังขยายสูงขึ้นเข้าสู่แนวลำกล้อง แล้วปรับความคมชัดด้วยปุ่มปรับภาพละเอียดเท่านั้น10. บันทึกกำลังขยายโดยหาได้จากผลคูณดังที่กล่าวไว้แล้ว
11. หลังจากใช้กล้องจุลทรรศน์แล้ว ให้ปรับกระจกเงาให้อยู่ในแนวดิ่ง ตั้งฉากกับตัวกล้อง เลื่อนที่หนีบสไลด์ให้ตั้งฉากกับที่วางวัตถุ หมุนเลนส์ใกล้วัตถุให้เป็นอันที่มีกำลังขยายต่ำสุดอยู่ในตำแหน่งของลำกล้อง และเลื่อนลำกล้องให้อยู่ในตำแหน่งต่ำสุด เช็ดทำความสะอาดส่วนที่เป็นโลหะด้วยผ้านุ่มๆและสะอาด แล้วจึงนำกล้องเข้าเก็บในตำแหน่งที่เก็บกล้องกำลังขยายเราสามารถคำนวณกำลังขยายของกล้องได้โดย กำลังขยายของเลนส์ใกล้ตา x กำลังขยายของเลนส์ใกล้วัตถุ
(2) กล้องที่ใช้แสงแบบสเตอริโอเป็นกล้องที่ประกอบด้วยเลนส์ที่ทำให้เกิดภาพแบบ 3 มิติใช้ศึกษาวัตถุที่มีขนาดใหญ่แต่ตาเปล่าไม่สามารถแยกรายละเอียดได้จึงต้องใช้กล้องชนิดนี้ช่วยขยาย กล้องชนิดนี้มีข้อแตกต่างจากกล้องทั่วๆไป คือ
1. ภาพที่เห็นเป็นภาพเสมือนมีความชัดลึกและเป็นภาพสามมิติ
2. เลนส์ใกล้วัตถุมีกำลังขยายต่ำ คือ น้อยกว่า 1 เท่า
3. ใช้ศึกษาได้ทั้งวัตถุโปร่งแสงและวัตถุทึบแสง
4. ระยะห่างจากเลนส์ใกล้วัตถุกับวัตถุที่ศึกษาอยู่ในช่วง 63-225 มิลลิเมตร
วิธีใช้กล้องจุลทรรศน์ใช้แสงแบบสเตอริโอ
1. ตั้งระยะห่างของเลนส์ใกล้ตาให้พอเหมาะกับนัยน์ตาของผู้ใช้กล้องทั้งสองข้าง จะทำให้จอภาพที่เห็นอยู่ในวงเดียวกัน
2. ปรับโฟกัสเลนส์ใกล้ตาทีละข้างจนชัดเจน ถ้าหากต้องการศึกษาจุดใดจุดหนึ่งของตัวอย่างให้ปรับโฟกัสของเลนส์ใกล้วัตถุที่มีกำลังขยายสูงก่อน เพราะจะทำให้เห็นภาพวัตถุได้ชัดเจนทั้งกำลังขยายสูงและกำลังขยายต่ำ
การบำรุงรักษากล้อง
1. ควรดูแลรักษากล้องให้สะอาดอยู่เสมอ และเมื่อไม่ได้ใช้กล้องควรใช้ถุงคลุมกล้องไว้เสมอ เพื่อป้องกันฝุ่นละอองและสิ่งสกปรกเข้าไปสัมผัสกับเลนส์ของกล้อง
2. ในการทำความสะอาดหรือการประกอบกล้อง ควรทำด้วยความระมัดระวัง อย่าให้ชิ้นส่วนถูกกระแทกหรือหลุดตกหล่น กรณีที่กล้องหรือส่วนประกอบใดๆของกล้องตกหรือกระแทก จะมีผลให้เมื่อประกอบกล้องแล้วภาพที่เห็นไม่คมชัด เป็นเพราะระบบภายใน (ปริซึม) อาจเกิดการคลาดเคลื่อนได้ ซึ่งกรณีนี้ ควรส่งให้กับบริษัทซ่อม เพราะการตั้งศูนย์ของปริซึมและระบบเลนส์ภายในนั้นต้องใช้เครื่องมือที่ซับซ้อนและความชำนาญของช่าง
3. ห้ามใช้มือหรือส่วนใดๆของร่างกาย สัมผัสถูกส่วนที่เป็นเลนส์ และหลีกเลี่ยงการนำเลนส์ออกจากตัวกล้อง
4. ในกรณีที่ถอดเลนส์ออกจากตัวกล้อง ควรใช้ฝาครอบด้วยทุกครั้งเพื่อป้องกันไม่ให้ฝุ่นละอองเข้าไปข้างใน ซึ่งอาจทำให้เกิดความไม่ชัดของการมองภาพ
5 สำหรับเลนส์ใกล้วัตถุ 100x ที่ใช้กับ Oil immersion หลังจากใช้แล้ว ควรทำความสะอาดทุกครั้ง โดยการเช็ดด้วยกระดาษเช็ดเลนส์ cotton bud หรือผ้าขาวบางที่สะอาด และนุ่ม ชุบด้วยน้ำยาไซลีน หรือส่วนผสมของแอลกอฮอล์และอีเทอร์ ในอัตราส่วน 40:60 ตามลำดับ
6 ควรหมุนปรับปุ่มปรับความฝืดเบาให้พอดี ไม่หลวมเกินไป ซึ่งจะทำให้แท่นวางสไลด์เลื่อนหมุดลงมาได้ง่าย หรือฝืดจนเกินไปทำให้การทำงานช้าลง
7 ปุ่มปรับภาพหยาบนั้น ควรหมุนในลักษณะทวนเข็มนาฬิกาอย่างช้าๆ จนกว่าจะได้ภาพ ห้ามปรับปุ่มปรับภาพทั้งซ้ายและขวาของตัวกล้องในลักษณะสวนทางกัน เพราะนอกจากจะไม่ได้ภาพตามต้องการแล้ว ยังจะทำให้เกิดการขัดข้องของฟันเฟือง
8 ในกรณีต้องการใช้แสงมากๆควรใช้การปรับไดอะแฟรม แทนการปรับเร่งไฟไปตำแหน่งที่กำลังแสงสว่างสุด (กรณีหลอดไฟ) จะทำให้หลอดไฟมีอายุยาวขึ้น
9 ก่อนปิดสวิตช์ไฟทุกครั้งควรหรี่ไฟก่อนเพื่อยืดอายุการใช้งาน และเมื่อเลิกใช้ก็ควรปิดสวิตช์ทุกครั้ง
10 การเสียบปลั๊กไฟของตัวกล้องไม่ควรใช้รวมกันกับเครื่องใช้ไฟฟ้าอื่น เพราะจะทำให้หลอดไฟขาดง่าย
11 หลังจากเช็ดส่วนใดๆของกล้องก็ตาม ถ้าไม่แน่ใจว่าแห้งหรือปราศจากความชื้นแล้ว ควรเป่าลมให้แห้ง โดยใช้พัดลม หรือ ลูกยางเป่าลม (ห้ามเป่าด้วยปากเพราะจะมีความชื้น)
12 เมื่อแน่ใจว่าแห้งและสะอาดแล้ว จึงคลุมด้วยถุงพลาสติก
13 เก็บกล้องไว้ในที่ที่ค่อนข้างแห้งและไม่มีความชื้น
การทำความสะอาดเลนส์
1. เป่าหรือปัดเศษผงหรือวัสดุอื่นๆที่อาจจะก่อให้เกิดรอยขูดขีดบนพื้นผิวเลนส์ โดยใช้ลูกยางบีบ หรือปัดด้วยแปรงขนอ่อนๆ แต่ถ้ายังไม่สามารถเอาออกได้ให้ใช้ผ้าขาวบางที่สะอาดและนุ่มชุบด้วยน้ำเช็ดเบาๆ
2. เตรียมน้ำยาเช็ดเลนส์ (อีเทอร์:แอลกอฮอล์ = 60:40)
3. ทำความสะอาดทั้งเลนส์ใกล้ตา และเลนส์ใกล้วัตถุ ใช้ cotton bud หรือ กระดาษเช็ดเลนส์พันรอบปลายคีบ แล้วชุบด้วยน้ำยาเช็ดเลนส์เพียงเล็กน้อย แล้วจึงเริ่มเช็ดเลนส์จากจุดศูนย์กลางของเลนส์แล้วหมุนทำรัศมีกว้างขึ้นเรื่อยๆไปสู่ขอบเลนส์อย่างช้าๆ
4. ในการใช้น้ำยาเช็ดเลนส์ต้องระวังด้วยว่าน้ำยานั้นสามารถละลายสีของกล้องและละลายกาวของเลนส์ได้
5. ในการผสมน้ำยาเช็ดเลนส์อาจเปลี่ยนแปลงได้ตามอุณหภูมิและความชื้น หากอีเทอร์มากเกินไปอาจทำให้มีรอยการเช็ดอยู่บนเลนส์ได้ แต่ถ้าแอลกอฮอล์มากเกินไปจะมีรอยเป็นคราบอยู่บนเลนส์เช่นกัน
2. กล้องจุลทรรศน์แบบอิเล็กตรอน
เป็นกล้องที่ใช้อิเล็กตรอนความถี่สูงให้การทำงานแทนแสง สามารถขยายได้ถึง 500,000 เท่า จนเห็นโมเลกุลที่อยู่ในโครงสร้างต่างๆได้เลย แต่ด้วยความสามารถขยายที่สูงราคาจึงสูงตาม
(1) กล้องอิเล็กตรอนแบบส่องผ่าน (Transmission electron microscope) เรียกย่อว่า TEM เอิร์น รุสกา สร้าวได้เป็นคนแรก เมื่อปี พ.ศ. 2475 ใช้ในการศึกษาโครงสร้างภายในเซลล์โดยลำแสงอิเล็กตรอนจะส่องผ่านเซลล์หรือตัวอย่างที่ศึกษา ซึ่งต้องมีการเตรียมแบบพิเศษและบางเป็นพิเศษด้วย
(2) กล้องอิเล็กตรอนแบบส่องกราด (Scanning electron microscope) เรียกย่อว่า SEM เอ็ม วอน เอนเดนนี สร้างสำเร็จเมื่อปี พ.ศ. 2481 โดยใช้ศึกษาผิวของเซลล์หรือผิวของวัตถุที่นำมาศึกษา โดนลำแสงอิเล็กตรอนจะส่องกราดไปบนผิววัตถุ ทำให้ได้ภาพซึ่งมีลักษณะเป็นภาพ 3 มิติ
ไม่มีความคิดเห็น:
แสดงความคิดเห็น