《布朗運(yùn)動(dòng)實(shí)驗(yàn)中的常見(jiàn)問(wèn)題及解決方法》

1、布朗運(yùn)動(dòng)實(shí)驗(yàn)中的常見(jiàn)問(wèn)題及解決方法布朗運(yùn)動(dòng)是形成分子熱運(yùn)動(dòng)概念的基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)，它表明分子無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)、具有典型意義的科學(xué)實(shí)驗(yàn)之一。由于對(duì)布朗運(yùn)動(dòng)現(xiàn)象的解釋?zhuān)瑢W(xué)生要用統(tǒng)計(jì)的觀點(diǎn)和方法進(jìn)行分析，初次學(xué)起來(lái)比較困難，因此要求教學(xué)中一定要讓每一個(gè)學(xué)生都能清楚地觀察到布朗運(yùn)動(dòng)現(xiàn)象。在做布朗運(yùn)動(dòng)實(shí)驗(yàn)中，經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)以下一些問(wèn)題困擾教師，并影響實(shí)驗(yàn)效果。（1）微粒取材不易教參中提到的懸濁液顆粒：花粉、藤黃一般不易得到，而使用稀釋的碳素墨水或墨汁，則由于其顆粒太小，如果沒(méi)有1500倍左右的高倍顯微鏡實(shí)際上是看不清布朗運(yùn)動(dòng)的。有的教參中提到：美術(shù)顏料用清水稀釋后也可作為微粒。顏料顯然取材容易，但是使用什么顏料、稀釋

2、到什么程度、怎樣操作、觀察效果怎樣等細(xì)節(jié)問(wèn)題卻要靠教師自己摸索，給教師準(zhǔn)備布朗運(yùn)動(dòng)實(shí)驗(yàn)帶來(lái)了麻煩。（2）濁液容易干涸由于蓋玻片與凹坑層有空隙存在毛細(xì)現(xiàn)象，使懸濁液產(chǎn)生蒸發(fā)而逐漸減少，影響觀察。一般晴朗的氣候，空隙沒(méi)有密封的觀察片只能保持一節(jié)課的觀察時(shí)間，碰到干燥的天氣，十幾分鐘的時(shí)間凹坑內(nèi)的懸濁液便所剩無(wú)幾，若是給平行班上課，教師在每節(jié)課前不可避免地要重復(fù)以下操作：擦拭干凈載玻片、蓋玻片，裝懸濁液，調(diào)光，調(diào)焦（粗調(diào)、細(xì)調(diào)）。曾經(jīng)有教師提出：用蠟把蓋玻片周?chē)目障睹芊?，以延長(zhǎng)有效的觀察時(shí)間。此方法設(shè)計(jì)思想正確，但用材不當(dāng)，導(dǎo)致操作困難，清理時(shí)又常常會(huì)損壞蓋玻片。顯然用蠟作為密封材料不宜推廣。（3

3、）光源易受影響學(xué)生通常使用生物顯微鏡觀察，適當(dāng)亮度（使微粒與背景有明顯的對(duì)比度）的光線透射是看清布朗運(yùn)動(dòng)現(xiàn)象的前提。由于這種光學(xué)顯微鏡是通過(guò)反光面鏡反射漫射的太陽(yáng)光或室內(nèi)其它照明燈光的光線作為光源，因此當(dāng)周?chē)墓饩€有變化（如人員走動(dòng)、阻擋或室外遮云的移動(dòng)）或者顯微鏡有輕微的位置移動(dòng)都會(huì)直接影響面鏡反光的亮度或角度，造成對(duì)比度明顯下降，從而給觀察者帶來(lái)操作上的不便。那么怎樣才能行之有效地消除這些困擾？本人通過(guò)不斷實(shí)驗(yàn)、對(duì)比和改進(jìn)，從取材和制作上下功夫，解決上述問(wèn)題，能基本實(shí)現(xiàn)觀察實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)理念：取材容易、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、制作方便、重復(fù)性強(qiáng)，現(xiàn)象觀察效果較好。1微粒的選取與懸濁液的制備懸浮顆粒的選擇和懸

4、濁液的制備是決定能否清楚地觀察到布朗運(yùn)動(dòng)現(xiàn)象的關(guān)鍵。雖然布朗運(yùn)動(dòng)對(duì)顆粒的品種無(wú)要求，任何小顆粒都能產(chǎn)生布朗運(yùn)動(dòng)，但是把握顆粒的特征和恰當(dāng)?shù)南♂屌渲剖侨〉美硐胄Ч年P(guān)鍵。第一、要重點(diǎn)考慮顆粒的體積不能太大也不能太小。顆粒太大，現(xiàn)象不明顯，甚至不產(chǎn)生布朗運(yùn)動(dòng)，原因是周?chē)后w分子對(duì)顆粒的各個(gè)方向的沖力的平均效果易互相平衡；顆粒越小，顯然布朗運(yùn)動(dòng)現(xiàn)象越明顯，但相應(yīng)地要求顯微鏡的倍數(shù)也就越高，同時(shí)顯微鏡對(duì)透射光線的要求也會(huì)相應(yīng)的嚴(yán)格，此外眼睛也容易疲勞。所以要考慮硬件設(shè)備條件的限制，不能盲目追求太小的顆粒。鑒于觀察工具普遍使用1640倍的生物顯微鏡，通過(guò)實(shí)驗(yàn)對(duì)比，我的結(jié)論是懸浮顆粒的線度以0308m為最

5、佳，這種顆粒在640倍的顯微鏡里看到的像相當(dāng)于看距眼睛20cm之遠(yuǎn)、有淺白色背景襯托的線度為0205mm的一個(gè)小黑點(diǎn)，布朗運(yùn)動(dòng)現(xiàn)象相當(dāng)清楚：線度約為02mm的像在1s時(shí)間里，絕大多數(shù)有12mm的移動(dòng)路程。這時(shí)眼睛即使盯住某一顆粒觀察一分鐘也不會(huì)太疲勞。第二、要兼顧顆粒的比重和親水性。最好選擇與水的比重相當(dāng)或略大的、能與水良好浸潤(rùn)的小顆粒，這種顆粒能較長(zhǎng)時(shí)間懸浮在液體中。若顆粒太輕則容易上浮而集結(jié)在蓋玻片上，而顆粒太重則會(huì)很快沉淀到載玻片上，這兩種情況的出現(xiàn)都將不利于觀察。雖然這一點(diǎn)考慮與否，對(duì)實(shí)驗(yàn)效果影響不大，但兼顧一下，在制備懸濁液時(shí)將會(huì)省時(shí)、省力。經(jīng)過(guò)比較，我認(rèn)為比較滿(mǎn)意的材料是：宣傳色顏料或水粉畫(huà)顏料。用這兩種顏料配制懸濁液較方便，從結(jié)果上看，顆粒大小適中、分布均勻、懸浮時(shí)間較長(zhǎng)，實(shí)驗(yàn)效果比較好。第三、也要兼顧顆粒的顏色。從實(shí)驗(yàn)清晰度上分析，顏料顏色的取舍比較寬松，只要避免使用較淺色的，均能取得比較好的效果。我們?cè)陲@微鏡里看到的“顆?！保瑢?shí)際上是顆粒遮擋透射光所留影子的像，所以不管顆粒是什么顏色，在顯微鏡里通過(guò)調(diào)焦后清楚的像大多呈黑色顆粒（當(dāng)然由于懸濁液顆粒對(duì)透射光的漫反射會(huì)使一些顆粒的中心呈現(xiàn)它原有的顏色）。而那些不在同一觀察層面上的顆粒，不會(huì)出現(xiàn)上述的色差特征。比如，觀察層下面一點(diǎn)的顆粒會(huì)呈現(xiàn)中間灰暗周?chē)园椎男A圈