生物基礎「ミクロメーター」よく出る内容と倍率の変化

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生物基礎の実験・観察方法でよく出題されるのがミクロメーター。細胞などの大きさを測定する際にミクロメーターの知識が必要になります。今回は入試や定期テストによく出題される内容と、倍率を変化させた場合の視野のようすなどを学習します。

ミクロメーターとは

光学顕微鏡で、細胞の大きさなどを測定するときに使うのがミクロメーターです。ミクロメーターには次の2種類があり、それぞれ顕微鏡にセットします。

ミクロメーター

  • 接眼ミクロメーター
    実際の測定に使用する。
    接眼レンズの中に入れて使う。
    1目盛りの大きさは顕微鏡の倍率で変化する。
  • 対物ミクロメーター
    接眼ミクロメーターの1目盛りが何μmなのかを調べるために使用する。
    ステージ上に置いて使う。
    1目盛りの大きさは10μmしっかり覚えておく!

細胞などの大きさを実際に測定するには、接眼ミクロメーターを使います。しかし、この接眼ミクロメーターは、接眼レンズの中にセットするので1目盛りの大きさが倍率によって変化します。ですから、まずは対物ミクロメーターを使って接眼ミクロメーターの1目盛り大きさを調べる必要があります。

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接眼ミクロメーターの1目盛りの大きさ求め方

接眼ミクロメーターと対物ミクロメーターを顕微鏡にセットしたら、両方のミクロメーターの目盛りが平行になるように調節し、目盛りが一致する2か所を探します。

ミクロメーターの目盛り

顕微鏡の視野が上図のように見えているとき、接眼ミクロメーターの1目盛りが何μmなのか求めてみます。接眼ミクロメーターと対物ミクロメーターが一致する2か所から接眼ミクロメーターの1目盛りの大きさは次のように計算できます。

接眼ミクロメーターの1目盛りの大きさ

今、対物ミクロメーターの8目盛りと接眼ミクロメーターの5目盛りが一致しています。対物ミクロメーターの1目盛りは10µmと大きさがわかっているので、対物ミクロメーター8目盛り分の長さは、
10µm×8目盛り=80µm
であると計算できます。これが接眼ミクロメーター5目盛りと一致しているので、接眼ミクロメーターの1目盛りの大きさは、
80µm÷5目盛り=16µm
と求めることができます。仕組みが分かれば、このように簡単に求めることができます。

接眼ミクロメーター1目盛りの大きさが求まれば、実際に観察物の大きさを測定します。上の図では、ゾウリムシが接眼ミクロメーターの2目盛りと一致しているので、
16µm×2目盛り=32µm
であるとわかりますね。

倍率の変化と目盛りの大きさ

では次に、顕微鏡の倍率を変化させた場合を考えます。レボルバーを回し低倍率から高倍率に変えると、視野のようすは次のように変化します。倍率が2倍大きくなったときときのことを考えてみましょう。

倍率の変化

左側が低倍率、右側が高倍率の視野のようすです。ゾウリムシの見え方が変わっていますね。では、ミクロメーターの見え方はどのように変わっているでしょうか。

まずは、接眼ミクロメーターですが、接眼レンズの中にセットしているので、倍率が変化しても目盛りの見え方は変化していません。一方の対物レンズは、高倍率にすると拡大されて見えていることがわかります。

このとき、変化しているのが接眼ミクロメーターの1目盛りの大きさです。上の図から、低倍率のときには、接眼ミクロメーター2目盛りとゾウリムシの大きさが一致していましたが、高倍率にすると、4目盛りと一致していることがわかります。

ゾウリムシ自体の大きさは変化していないので、接眼ミクロメーターの1目盛りの大きさが変化していることがわかります。

倍率の変化と接眼ミクロメーターの大きさの変化

低倍率で観察したとき、接眼ミクロメーター5目盛りと対物ミクロメーター8目盛りが一致していましたが、高倍率にし倍率を2倍大きくすると、接眼ミクロメーター5目盛りと対物ミクロメーター4目盛りが一致するようになりました。このとき接眼ミクロメーターの1目盛りの大きさは、次のようになります。

ミクロメーターの目盛りの変化

今度は、対物ミクロメーターの4目盛りと接眼ミクロメーターの5目盛りが一致しています。対物ミクロメーターの1目盛りは10µmと大きさがわかっているので、対物ミクロメーター4目盛り分の長さは、
10µm×4目盛り=40µm
であると計算できます。これが接眼ミクロメーター5目盛りと一致しているので、接眼ミクロメーターの1目盛りの大きさは、
40µm÷5目盛り=8µm
と求めることができます。低倍率時の半分の長さになっていますね。

接眼ミクロメーター1目盛りの大きさがわかったので、実際に観察物の大きさを測定します。上の図では、ゾウリムシが接眼ミクロメーターの4目盛りと一致しているので、
8µm×4目盛り=32µm
となり、ゾウリムシの大きさは変化していないことがわかります。

倍率の変化と長さ・面積

最後に、顕微鏡の倍率が変化したときの接眼ミクロメーターの長さの変化と、視野の面積の変化についてまとめておきます。

上で説明したように、顕微鏡の倍率を2倍にすると、接眼ミクロメーターの1目盛りの大きさは16µmから8µmに変化しました。1/2倍になっていることがわかります。このとき視野の面積は、長さが1/2倍になっているので、縦の長さ1/2倍×横の長さ1/2倍=1/2²倍になります。

つまり、顕微鏡の倍率をn倍にすると、接眼ミクロメーターの1目盛りが表す長さは1/n倍に、視野の面積は1/n²倍なるのです。

ミクロメーターのまとめ

以上がミクロメーターのポイントです。まずは、接眼ミクロメーターと対物ミクロメーターの役割を覚えること。そしてどこにセットするのかも重要でしたね。

次に、対物ミクロメーターの1目盛りが10µmであることを利用して、接眼ミクロメーターの1目盛りの大きさを求め、接眼ミクロメーターの目盛りで観察物の大きさを測定しました。

最後に、倍率を変化させたとき接眼ミクロメーター1目盛りの長さの変化、視野の面積の変化を学習しました。あとは、問題集などで実践力をつけてください。

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