Il tuo mondo al microscopio

m o n o do u t

Il

al

MICRoscopio Tom Jackson

INDICE Testi: Tom Jackson Illustrazioni: Adam Linley / Beehive Art Agency e Dawn Cooper / The Artworks Inc. Titolo originale: Your world through a microscope Per l’edizione originale: © 2018 Quarto Children’s Books Ltd. Tutti i diritti riservati.

Per l’edizione italiana: © 2020 Editoriale Scienza srl via Bolognese, 165 − 50139 Firenze − Italia via C. Beccaria, 6 − 34133 Trieste − Italia Prima edizione: settembre 2020 Traduzione: Anna Tauzzi Impaginazione: Studio Link www.editorialescienza.it www.giunti.it Fabbricante e distributore: Editoriale Scienza srl, via Bolognese, 165 − Firenze − Italia Stampato in Cina

Crediti fotografici

Shutterstock: 2, 3bl, 3bc, 3br, 4bl, 4br, 5tl, 7tl, 7tr, 13l, 15, 19tr, 19tl, 21tl, 21bl, 23tl, 23bl, 25tl, 25cl, 25bl, 27tl, 27tr, 29tl, 29tr, 29cl, 31b, 33tl, 33cl, 33bl, 35tr, 37tl, 37tr, 39tl, 39bl, 40tr, 40bl, 41tl, 41bl, 43tl, 43cl, 43bl, 45tl, 45tr Quarto Books: 11

COME FUNZIONA UN MICROSCOPIO--------4 STORIA DELLA MICROSCOPIA- - -------------- 6 COSTRUISCI IL MICROSCOPIO--------------- 8 POLVERI SQUISITE------------------------ 12 FRUTTA&VERDURA------------------------ 14 CIBO ESSICCATO E SAPORITO------------- 16 OSSERVIAMO I LIQUIDI- - ------------------ 18 CAPELLI E UNGHIE------------------------ 20 SECREZIONI DISGUSTOSE----------------- 22 GLI INSETTI------------------------------- 24 PARTI DI UCCELLI------------------------- 26

FOGLIE AL MICROSCOPIO- - ---------------- 28 FIORI PORTENTOSI------------------------30 LEGNO MERAVIGLIOSO-------------------- 32 METALLI----------------------------------- 34 ROCCE------------------------------------- 36 LA TECNOLOGIA DA VICINO- - ------------- 38 LETTERE, IMMAGINI E STAMPE-----------40 STOFFE FAVOLOSE------------------------ 42 MILLE BOLLE BLU------------------------- 44 GLOSSARIO--------------------------------- 46 INDICE DEGLI ARGOMENTI---------------- 48

COME FUNZIONA UN MICROSCOPIO Il microscopio è uno strumento fantastico che serve a osservare immagini ingrandite di oggetti minuscoli.

I microscopi ottici utilizzano dei pezzi di vetro con una forma speciale, chiamati lenti, che deviano la luce formando incredibili immagini ingrandite.

COME FUNZIONA UNA LENTE Il tuo microscopio può ingrandire oggetti fino a 30 volte la loro dimensione.

Vediamo come funziona!

Una lente è un oggetto trasparente che curva la luce che la attraversa.

La deviazione dei raggi luminosi è chiamata rifrazione. Puoi osservare lo stesso fenomeno quando guardi una cannuccia in un bicchiere d’acqua: la parte alta della cannuccia sembra spostata rispetto alla parte sott’acqua.

Ciò accade perché la luce cambia direzione quando si sposta dall’acqua all’aria o da una sostanza trasparente a un’altra. La lente del tuo microscopio ha una superficie curva e rifrange la luce allo stesso modo.

COMPORRE UN’IMMAGINE

Lunghezza focale

L’asse ottico è una linea immaginaria che attraversa il centro della lente.

I raggi luminosi paralleli all’asse ottico vengono curvati in un punto dell’asse ottico chiamato punto focale.

Attraversando la lente i raggi luminosi si intersecano formando un’immagine reale rovesciata dall’altra parte.

Oggetto

4

Lente

Punto focale

FIGURA 1

Asse ottico

Immagine reale

Punto focale

Punto focale

Asse ottico

FIGURA 2 Oggetto

Lente

Immagine virtuale

INGRANDIMENTO

Oculare

Ecco la parte geniale! La luce attraversa la lente da entrambe le direzioni, quindi su entrambi i lati c’è un punto focale. Se avvicini un oggetto alla lente più della distanza focale, apparirà ingrandito, ovvero più grande che nella realtà. Così potrai osservarlo più nel dettaglio. Questo succede perché la lente diffonde i raggi luminosi creando un’immagine virtuale ingrandita.

METTIAMO INSIEME I PEZZI

Hai appena scoperto che il tuo microscopio ha due lenti che svolgono funzioni diverse.

La lente in basso (obiettivo) raccoglie la luce proveniente dall’oggetto e la concentra formando un’immagine reale perfettamente a fuoco (figura 1).

La lente in alto, quella attraverso cui guardi, è chiamata oculare e ingrandisce l’immagine reale formandone una virtuale 30 volte più grande (figura 2).

Ora tocca a te: monta il tuo microscopio e usalo per esaminare vari oggetti nei più piccoli dettagli!

Lente oculare Immagine reale

Punto focale

Obiettivo

Obiettivo

Oggetto Fonte di luce

Immagine virtuale

5

STORIA DELLA MICROSCOPIA Il metodo scientifico si basa sulla raccolta di prove.

Per secoli il lavoro dei primi scienziati era limitato dal fatto che per vedere potevano usare solo i loro occhi.

Grazie al progresso delle lenti e dei microscopi nel XVI e XVII secolo si potè osservare un mondo invisibile fino a quel momento. Quel che videro li aiutò a risolvere molti problemi scientifici.

Con il microscopio è iniziata un’epoca di scoperte sorprendenti che continua ancora oggi.

LO SAPEVI? La più antica lente conosciuta risale a 3000 anni fa e fu ritrovata tra i resti dell’antica città di Nimrud, nell’attuale Iraq. Probabilmente veniva usata per concentrare la luce solare e accendere fuochi.

UNO STRUMENTO SCIENTIFICO INVENTORI SCONOSCIUTI

Nessuno sa con esattezza chi ha inventato il microscopio. Il suo prototipo sembra sia stato costruito da Zacharias Janssen intorno al 1590. Janssen era originario di Middleburg, nei Paesi Bassi, all’epoca il centro mondiale della fabbricazione di lenti.

Il microscopio di Janssen

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MICROBIOLOGIA

Antoni van Leeuwenhoek era un commerciante di tessuti. Il prezzo della stoffa dipendeva dal numero di fili di cui era composta. Intorno al 1670 van Leeuwenhoek costruì un microscopio per contare i fili più sottili e lo usò anche per esaminare altri oggetti. Scoprì dei minuscoli esserini che vivevano nell’acqua e altre sostanze, fu così che fondò una nuova scienza chiamata microbiologia. Chiamò ‘animalculi’ gli esseri che aveva scoperto, oggi sappiamo che si tratta di microorganismi come amebe e alghe.

Uno dei primi scienziati a studiare il mondo microscopico fu l’inglese Robert Hooke. Nel 1665 pubblicò un libro intitolato Micrographia, pieno di disegni di oggetti microscopici: insetti minuscoli come pulci, pidocchi, un ingrandimento degli occhi di una mosca e parti della sua bocca. Studiò anche un pezzetto di sughero e vide che era composto di piccoli comparti che gli ricordavano le celle di una prigione.

Da questa parola è derivato il termine cellule con cui ancora oggi chiamiamo le componenti fondamentali di tutti gli organismi viventi.

Lampada a olio (fonte di luce)

LA SCOPERTA DEI GERMI

IL MICrOSCOPIO ELETTRONICO

Circa 100 anni dopo Antoni van Leeuwenhoek, il microbiologo tedesco Robert Koch riuscì a dimostrare che alcune malattie, come l’antrace e la tubercolosi, erano causate da batteri e altri germi microscopici. Questa scoperta fu fondamentale per capire come prevenire le infezioni e trovare cure per le malattie.

IL MICROSCOPIO DI HOOKE

I microscopi più semplici utilizzano raggi luminosi ma hanno dei limiti. Non riescono a comporre immagini nitide di oggetti più piccoli di 200 miliardesimi di metro, invece il microscopio elettronico può vedere cose migliaia di volte più piccole. Questo microscopio è stato inventato dal fisico tedesco Ernst Ruska, utilizza campi magnetici ed elettrici per focalizzare fasci di elettroni in un’immagine come questa a sinistra (testa di formica).

Oculare

Acqua per focalizzare la luce

SCALA ATOMICA Obiettivo

Pulce ingrandita

I microscopi più potenti usati oggigiorno riescono praticamente a vedere singoli atomi. Un microscopio a effetto tunnel ha una punta aguzza che termina con un singolo atomo. Questa punta viene posizionata appena sopra la superficie del campione ed è in grado di individuare gli atomi e gli spazi tra loro. Queste informazioni vengono utilizzate per elaborare un’immagine di oggetti piccolissimi, come questo atomo d’oro (figura sopra).

7

COSTRUISCI IL MICROSCOPIO Con il tuo microscopio potrai osservare il mondo da una nuova prospettiva ma dovrai maneggiare oggetti e materiali minuscoli con molta attenzione. Anche il più leggero spostamento può compromettere la visione e a quel punto dovrai ricominciare. Lavora con calma e con precisione e vedrai che il microscopio ti darà grandi soddisfazioni!

1

2

1

Piega il pezzo 1 per creare un tubo.

4

3

1

2

Infila le due linguette sporgenti nelle fessure.

Metti i pezzi dell’ingranaggio (2 e 3) uno sopra l’altro, i denti devono coincidere.

5

2+3

3

6 5

5

1 4 1

Infila l’ingranaggio sul tubo, dovrai abbassare una delle linguette per farlo scivolare. Deve stare tra le due linguette.

8

Inserisci il pezzo 5 nel pezzo 4.

Inserisci l’estremità del pezzo 1 nel pezzo 5.

7

8

1

9

6

6

5

6

5 4 7

Inserisci il pezzo 6 nel pezzo 4, poi fai passare il pezzo 1 nel buco del pezzo 6.

10

Ora l’ingranaggio deve trovarsi in mezzo tra i pezzi 5 e 6.

11

9

Inserisci il pezzo 7 nelle fessure posteriori dei pezzi 5 e 6.

12

12

13c

13b 11 10

Inserisci i pezzi 9 e 10 nel pezzo 8 come nella figura per creare il supporto per le lenti.

13

13a

8

Gira il pezzo 8, inserisci le linguette lunghe 11 e 12 nelle fessure per tenere fermi i pezzi 9 e 10.

16

Prendi il pezzo 16, infila una linguetta del porta lente nella fessura in mezzo con il buco più piccolo in alto. Fai in modo che la lente curva sia rivolta verso l’alto.

Piega gli altri lati del tubo e infila l’altra linguetta nelle fessure.

14

Prendi i pezzi 13a, 13b e 13c. Infila la lente grande nel pezzo 13b con la superficie curva rivolta verso l’alto. Appoggialo sul pezzo 13a. Appoggia il 13c sul 13b.

14c

14b

14a

Prendi i pezzi 14a, 14b e 14c. Metti la lente piccola dentro il pezzo 14b e appoggiala sul 14a. Metti il pezzo 14c sopra il 14b con la superficie curva della lente verso l’alto.

9

15

16

17

15

16

15

15

Prendi il pezzo 15, inserisci una linguetta della lente nella fessura al centro con il buco piÚ grande in alto. La superficie curva della lente dev’essere rivolta verso l’alto.

18

Infila il pezzo 15 (porta lenti) da sotto con la lente verso il basso, facendola passare attraverso entrambi i buchi del supporto.

19

18

6

Infila il pezzo 16 dentro il pezzo 15, con la lente in alto.

20

19

20

17 5

Prendi il supporto completato e infilalo nelle fessure dei pezzi 5 e 6.

Infila le estremitĂ dei pezzi 5 e 6 nella base.

Poi inserisci i pezzi 21 e 22 nelle fessure in modo da rendere stabile il microscopio.

21

21 22

10

Infila i pezzi 17 e 18 nei pezzi posteriori 5 e 6. Le ruote dentate devono trovarsi nella fessura della parte 17.

22

Infila i pezzi 19 e 20 su ciascuno dei lati del pezzo 1. Infila le piccole linguette nelle fessure del pezzo 1.

Ora infila la fonte di luce (ad esempio uno smartphone) direttamente sotto il buco del pezzo 4.

COME USARE IL MICROSCOPIO

Il microscopio è uno strumento che raccoglie fasci di luce, quindi è importante che il campione sia ben illuminato per poter vedere bene. La luce dello smartphone è perfetta per questo microscopio, soprattutto se puoi regolare la luminosità. In alcuni casi avrai bisogno di una luce dall’alto, in altri di lato. Potrai ottenere questo effetto con uno smartphone o una torcia appoggiata su un cavalletto o un supporto simile. Inoltre vale la pena osservare ciascun campione con un’illuminazione sia dall’alto che dal basso per avere una visione completa.

Per mettere a fuoco gira le rotelle e sposta su e giù il porta lente superiore.

1. Metti il vetrino al centro del buco.

COME PREPARARE UN VETRINO

AVRAI BISOGNO DI: pinzette, vetrini (nella scatola), un contagocce, acqua.

Quando esamini oggetti molto piccoli, come la buccia di una cipolla o l’ala di un insetto, appoggiali su uno dei vetrini per tenerli fermi.

MONTA A SECCO

Usa questo metodo per osservare campioni come polline, piume e peli.

Appoggia l’oggetto sul vetrino.

Appoggia un altro vetrino sopra l’oggetto per proteggerlo e tenerlo fermo.

MONTA A FRESCO

Usa questo metodo per esaminare i minuscoli organismi che crescono in uno stagno.

2. Appoggia il tuo telefono qui e accendi la torcia esattamente sotto l’oggetto che dev’essere esaminato.

3. Per mettere a fuoco l’immagine ruota le rotelle del braccio regolabile, che muovono le lenti su e giù. Puoi spostare in alto o in basso anche i tubi porta lenti.

Versa una goccia d’acqua sul vetrino.

Usa le pinzette o un contagocce per appoggiare delicatamente il campione nella goccia d’acqua.

Appoggia sopra un altro vetrino.

Premi per far uscire le bolle d’aria.

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POLVERI SQUISITE In cucina si usano delle polveri composte da tantissimi granelli minuscoli, e di queste molte sono fatte di cristalli. Le polveri più comuni sono sale, zucchero e farina. Si assomigliano sia per il colore sia per la consistenza, ma attenzione a non mescolarle: il sale nel tè è schifoso!

Che cOS’È UN CRISTALLO?

Tutto quel che trovi in cucina (e tutto attorno a te!) è fatto di piccolissimi componenti chiamati atomi.

Un cristallo si forma quando gli atomi si uniscono in sequenze ripetute. Altri atomi possono unirsi a questa struttura con la stessa sequenza che diventa sempre più grande.

Cristallo di zucchero ingrandito

Atomi ordinati formano dei cristalli

CRISTALLI SPEZZATI

Alcune parti della struttura dei cristalli sono più deboli di altre e per questo sono le prime a rompersi quando un cristallo viene frantumato. Ciò accade sempre negli stessi punti, perciò i minuscoli granelli di questa struttura hanno forme simili. Cerca dei granelli con forme simili ed esamina polveri diverse.

LO SAPEVI? Il diamante è uno dei materiali più duri che esistano perché i suoi cristalli non hanno punti deboli.

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I cristalli di zucchero si formano quando una miscela di zucchero e acqua evapora.

INDAGHIAMO!

Dai un’occhiata con il microscopio ad alcune polveri usate in cucina. Quali sono fatte di minuscoli cristalli?

SALE I granelli di sale hanno forma cubica e quindi sono dei cristalli. Che cosa succede se aggiungi una goccia d’acqua al sale?

IL MONDO IN SCALA

Con un ingrandimento di 30 volte un cubetto di zucchero sembrerebbe grande come due scatole di scarpe una sopra l’altra.

RISPOSTA: I cristalli scompaiono! Questo processo è chiamato dissoluzione: non riesci più a vedere gli atomi di sale perché si sono mescolati all’acqua.

ZUCCHERO I granelli di zucchero sono di forma rettangolare con i lati inclinati, quindi anche questi sono cristalli.

Che differenze osservi tra i diversi tipi di zucchero?

RISPOSTA: Lo zucchero cristallizzato è fatto di cristalli grandi che non si uniscono facilmente. Lo zucchero a velo e quello in polvere sono fatti polverizzando lo zucchero cristallizzato, hanno quindi particelle più piccole e si mescolano bene ad altri ingredienti.

Il colore dello zucchero di canna deriva dalla melassa, uno sciroppo di colore scuro.

Che cos’è la farina?

Il grano è una pianta erbacea, la farina si ottiene macinando i semi o chicchi del grano. Il pane si prepara mescolando acqua e farina per formare un impasto. La farina contiene una sostanza chimica chiamata glutine che diventa flessibile ed elastica quando si bagna. Dopo la cottura in forno l’impasto diventa pane friabile.

FARINA I granelli di farina non hanno una forma regolare né una superficie piatta, questo significa che la farina non è composta da cristalli. Le sue molecole formano un miscuglio causale e non moduli fissi. Noti una differenza tra la farina bianca e quella integrale?

RISPOSTA: La farina integrale contiene frammenti del rivestimento scuro dei chicchi, chiamato crusca.

CONTINUA TU!

Osserva le decorazioni di zucchero delle torte con il tuo microscopio.

Che cosa vedi?

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