Πίνακας περιεχομένων:

Σπιτικό φασματοφωτόμετρο μπλοκ Jenga για πειράματα φύκια: 15 βήματα
Σπιτικό φασματοφωτόμετρο μπλοκ Jenga για πειράματα φύκια: 15 βήματα

Βίντεο: Σπιτικό φασματοφωτόμετρο μπλοκ Jenga για πειράματα φύκια: 15 βήματα

Βίντεο: Σπιτικό φασματοφωτόμετρο μπλοκ Jenga για πειράματα φύκια: 15 βήματα
Βίντεο: Fast Food VS Σπιτικό : ΜΑΚΑΡΟΝΙΑ 2024, Ιούλιος
Anonim
Σπιτικό φασματοφωτόμετρο μπλοκ Jenga για πειράματα φύκια
Σπιτικό φασματοφωτόμετρο μπλοκ Jenga για πειράματα φύκια

Τα φύκια είναι φωτοσυνθετικοί πρωταγωνιστές και, ως εκ τούτου, είναι κρίσιμοι οργανισμοί στις υδρόβιες τροφικές αλυσίδες. Ωστόσο, κατά τους ανοιξιάτικους και καλοκαιρινούς μήνες, αυτοί και άλλοι μικροοργανισμοί μπορούν να πολλαπλασιαστούν και να κατακλύσουν τους φυσικούς υδάτινους πόρους, με αποτέλεσμα την εξάντληση οξυγόνου και την παραγωγή τοξικών ουσιών. Η κατανόηση του ρυθμού με τον οποίο αναπτύσσονται αυτοί οι οργανισμοί μπορεί να είναι χρήσιμη στην προστασία των υδάτινων πόρων καθώς και στην ανάπτυξη τεχνολογιών που αξιοποιούν τη δύναμή τους. Επιπλέον, η κατανόηση του ρυθμού απενεργοποίησης αυτών των οργανισμών μπορεί να είναι χρήσιμη στην επεξεργασία νερού και λυμάτων. Σε αυτήν την έρευνα, θα προσπαθήσω να φτιάξω ένα φασματοφωτόμετρο χαμηλού κόστους για να αναλύσω τα ποσοστά αποσύνθεσης των οργανισμών που εκτίθενται σε χλωρίνη σε νερό που πάρθηκε από το Park Creek στο Horsham της Πενσυλβάνια. Ένα δείγμα νερού κολπίσκου που συλλέγεται από την περιοχή θα γονιμοποιηθεί με ένα θρεπτικό μείγμα και θα αφεθεί στο φως του ήλιου για να προωθήσει την ανάπτυξη φυκιών. Το σπιτικό φασματοφωτόμετρο θα επιτρέψει στο φως σε διακριτά μήκη κύματος να περάσει μέσα από ένα φιαλίδιο του δείγματος προτού ανιχνευθεί από φωτοαντίσταση συνδεδεμένο σε κύκλωμα Arduino. Καθώς η πυκνότητα των οργανισμών στο δείγμα αυξάνεται, η ποσότητα φωτός που απορροφάται από το δείγμα αναμένεται να αυξηθεί. Αυτή η άσκηση θα δώσει έμφαση στις έννοιες της ηλεκτρονικής, της οπτικής, της βιολογίας, της οικολογίας και των μαθηματικών.

Έχω αναπτύξει την ιδέα για το φασματοφωτόμετρό μου από το Instructable "Student Spectrophotometer" της Satchelfrost και το χαρτί "A Low-Cost Quantitative Absorption Spectrophotometer" των Daniel R. Albert, Michael A. Todt και H. Floyd Davis.

Βήμα 1: Δημιουργήστε το πλαίσιο διαδρομής φωτός

Δημιουργήστε το πλαίσιο φωτεινής διαδρομής σας
Δημιουργήστε το πλαίσιο φωτεινής διαδρομής σας
Δημιουργήστε το πλαίσιο φωτεινής διαδρομής σας
Δημιουργήστε το πλαίσιο φωτεινής διαδρομής σας

Το πρώτο βήμα σε αυτό το Instructable είναι να δημιουργήσετε ένα πλαίσιο διαδρομής φωτός από έξι μπλοκ και ταινία Jenga. Το πλαίσιο της διαδρομής φωτός θα χρησιμοποιηθεί για τη θέση και τη στήριξη της πηγής φωτός, της συσκευής μεγέθυνσης και του πλέγματος περίθλασης CD. Δημιουργήστε δύο μακριές λωρίδες πατώντας τρία μπλοκ Jenga σε μια γραμμή όπως φαίνεται στην πρώτη εικόνα. Κολλήστε μαζί αυτές τις λωρίδες όπως φαίνεται στη δεύτερη φωτογραφία.

Βήμα 2: Δημιουργήστε μια βάση για τη συσκευή μεγέθυνσής σας και συνδέστε την στο πλαίσιο Light Light Path

Δημιουργήστε μια βάση για τη συσκευή μεγέθυνσής σας και συνδέστε την στο πλαίσιο Light Light Path
Δημιουργήστε μια βάση για τη συσκευή μεγέθυνσής σας και συνδέστε την στο πλαίσιο Light Light Path
Δημιουργήστε μια βάση για τη συσκευή μεγέθυνσής σας και συνδέστε την στο πλαίσιο Light Light Path
Δημιουργήστε μια βάση για τη συσκευή μεγέθυνσής σας και συνδέστε την στο πλαίσιο Light Light Path
Δημιουργήστε μια βάση για τη συσκευή μεγέθυνσής σας και συνδέστε την στο πλαίσιο Light Light Path
Δημιουργήστε μια βάση για τη συσκευή μεγέθυνσής σας και συνδέστε την στο πλαίσιο Light Light Path
Δημιουργήστε μια βάση για τη συσκευή μεγέθυνσής σας και συνδέστε την στο πλαίσιο Light Light Path
Δημιουργήστε μια βάση για τη συσκευή μεγέθυνσής σας και συνδέστε την στο πλαίσιο Light Light Path

Η συσκευή μεγέθυνσης θα τοποθετηθεί στο πλαίσιο της διαδρομής φωτός και θα συμπυκνώσει το φως που εκπέμπεται από το LED πριν από την περίθλαση του CD. Κολλήστε μαζί δύο μπλοκ Jenga έτσι ώστε το μέσο του ενός τεμαχίου να βρίσκεται σε ορθή γωνία με το τέλος ενός άλλου μπλοκ, όπως φαίνεται στην πρώτη εικόνα. Συνδέστε τη συσκευή μεγέθυνσης σε αυτήν τη βάση χρησιμοποιώντας ταινία όπως φαίνεται στην τρίτη εικόνα. Χρησιμοποίησα ένα μικρό, φθηνό μεγεθυντικό φακό που είχα εδώ και αρκετά χρόνια. Αφού στερέωσα τη συσκευή μεγέθυνσης στη βάση της, τοποθέτησα τη συσκευή μεγέθυνσης στο πλαίσιο της διαδρομής φωτός. Τοποθέτησα τη συσκευή μεγέθυνσής μου 13,5 cm μακριά από την άκρη του πλαισίου της διαδρομής φωτός, αλλά ίσως χρειαστεί να τοποθετήσετε τη συσκευή σας σε διαφορετική θέση, ανάλογα με το εστιακό μήκος του μεγεθυντικού φακού.

Βήμα 3: Δημιουργήστε την πηγή φωτός σας

Δημιουργήστε την πηγή φωτός σας
Δημιουργήστε την πηγή φωτός σας
Δημιουργήστε την πηγή φωτός σας
Δημιουργήστε την πηγή φωτός σας
Δημιουργήστε την πηγή φωτός σας
Δημιουργήστε την πηγή φωτός σας

Για να περιορίσω την ποσότητα του μη συγκεντρωμένου φωτός που μπορεί να φτάσει στο πλέγμα περίθλασης CD και στη φωτοαντίσταση, χρησιμοποίησα ηλεκτρική ταινία για να στερεώσω έναν λευκό λαμπτήρα LED μέσα σε ένα μαύρο καπάκι στυλό που είχε μια μικρή τρύπα στο επάνω μέρος. Η πρώτη εικόνα δείχνει το LED, η δεύτερη εικόνα το κολλημένο καπάκι LED-στυλό. Χρησιμοποίησα μικρά κομμάτια ηλεκτρικής ταινίας για να αποτρέψω το φως να λάμπει από το πίσω μέρος του LED όπου βρίσκονται τα καλώδια της ανόδου και της καθόδου.

Αφού δημιούργησα το καπάκι LED-στυλό, συνδέσα το LED σε μια αντίσταση 220 ohm και μια πηγή ενέργειας. Συνδέω το LED σε συνδέσεις 5V και γείωσης ενός μικροελεγκτή Arduino Uno, αλλά θα μπορούσε να χρησιμοποιηθεί οποιαδήποτε εξωτερική πηγή ισχύος DC. Η αντίσταση είναι σημαντική για να αποφευχθεί η καύση του φωτός LED.

Βήμα 4: Ασφαλίστε την πηγή φωτός στο πλαίσιο διαδρομής φωτός

Ασφαλίστε την πηγή φωτός στο πλαίσιο διαδρομής φωτός
Ασφαλίστε την πηγή φωτός στο πλαίσιο διαδρομής φωτός
Ασφαλίστε την πηγή φωτός στο πλαίσιο διαδρομής φωτός
Ασφαλίστε την πηγή φωτός στο πλαίσιο διαδρομής φωτός

Κολλήστε ένα άλλο μπλοκ Jenga κοντά στο τέλος του πλαισίου της διαδρομής φωτός για να παρέχετε μια πλατφόρμα για την πηγή φωτός. Κατά τη ρύθμιση μου, το μπλοκ Jenga που υποστηρίζει την πηγή φωτός τοποθετήθηκε περίπου 4 cm από την άκρη του πλαισίου της διαδρομής φωτός. Όπως φαίνεται στη δεύτερη εικόνα, η σωστή τοποθέτηση της πηγής φωτός είναι τέτοια ώστε η δέσμη φωτός να εστιάζει μέσω της συσκευής μεγέθυνσης στο αντίθετο άκρο του πλαισίου της διαδρομής φωτός, όπου θα είναι το πλέγμα περίθλασης CD.

Βήμα 5: Τοποθετήστε το πλαίσιο διαδρομής φωτός, τη συσκευή μεγέθυνσης και την πηγή φωτός στο περίβλημα του πλαισίου αρχείων

Τοποθετήστε το πλαίσιο διαδρομής φωτός, τη συσκευή μεγέθυνσης και την πηγή φωτός στο περίβλημα του πλαισίου αρχείων
Τοποθετήστε το πλαίσιο διαδρομής φωτός, τη συσκευή μεγέθυνσης και την πηγή φωτός στο περίβλημα του πλαισίου αρχείων

Χρησιμοποιήστε ένα κιβώτιο αρχείων ή άλλο σφραγιστικό δοχείο με αδιαφανείς πλευρές ως περίβλημα για να συγκρατήσετε καθένα από τα συστατικά του φασματοφωτόμετρου. Όπως φαίνεται στο σχήμα, χρησιμοποίησα ταινία για να ασφαλίσω το πλαίσιο διαδρομής φωτός, τη συσκευή μεγέθυνσης και την πηγή φωτός στο περίβλημα του πλαισίου αρχείων. Χρησιμοποίησα ένα μπλοκ Jenga για να χωρίσω το πλαίσιο διαδρομής φωτός περίπου 2,5 εκατοστά μακριά από την άκρη του εσωτερικού τοίχου του κιβωτίου αρχείων (το μπλοκ Jenga χρησιμοποιήθηκε αποκλειστικά για αποστάσεις και αργότερα αφαιρέθηκε).

Βήμα 6: Κόψτε και τοποθετήστε το πλέγμα περίθλασης CD

Κόψτε και τοποθετήστε το πλέγμα περίθλασης CD
Κόψτε και τοποθετήστε το πλέγμα περίθλασης CD
Κόψτε και τοποθετήστε το πλέγμα περίθλασης CD
Κόψτε και τοποθετήστε το πλέγμα περίθλασης CD
Κόψτε και τοποθετήστε το πλέγμα περίθλασης CD
Κόψτε και τοποθετήστε το πλέγμα περίθλασης CD

Χρησιμοποιήστε ένα μαχαίρι χόμπι ή ψαλίδι για να κόψετε ένα CD σε τετράγωνο με ανακλαστικό πρόσωπο και πλευρές μήκους περίπου 2,5 εκατοστών. Χρησιμοποιήστε ταινία για να συνδέσετε το CD στο μπλοκ Jenga. Παίξτε με τη θέση του μπλοκ Jenga και το πλέγμα περίθλασης CD για να το τοποθετήσετε έτσι ώστε να προβάλλει ένα ουράνιο τόξο στον απέναντι τοίχο του περιβλήματος του κιβωτίου αρχείων όταν το φως από την πηγή LED το χτυπά. Οι συνημμένες εικόνες δείχνουν πώς τοποθετώ αυτά τα στοιχεία. Είναι σημαντικό το προβαλλόμενο ουράνιο τόξο να είναι σχετικά επίπεδο, όπως φαίνεται στην τελευταία εικόνα. Ένα σκίτσο χάρακα και μολυβιού στο εσωτερικό του τοίχου του πλαισίου αρχείων μπορεί να βοηθήσει στον προσδιορισμό του πότε η προβολή είναι επίπεδη.

Βήμα 7: Δημιουργήστε το Sample Holder

Δημιουργήστε τον κάτοχο δείγματος
Δημιουργήστε τον κάτοχο δείγματος
Δημιουργήστε τον κάτοχο δείγματος
Δημιουργήστε τον κάτοχο δείγματος
Δημιουργήστε τον κάτοχο δείγματος
Δημιουργήστε τον κάτοχο δείγματος
Δημιουργήστε τον κάτοχο δείγματος
Δημιουργήστε τον κάτοχο δείγματος

Εκτυπώστε το συνημμένο έγγραφο και κολλήστε ή κολλήστε το χαρτί σε ένα χαρτόνι. Χρησιμοποιήστε ένα ψαλίδι ή ένα μαχαίρι χόμπι για να κόψετε το χαρτόνι σε σχήμα σταυρού. Χαράξτε το χαρτόνι κατά μήκος των τυπωμένων γραμμών στο κέντρο του σταυρού. Επιπλέον, κόψτε μικρές σχισμές σε ίσα ύψη στη μέση δύο βραχιόνων του σταυρού από χαρτόνι όπως φαίνεται. Αυτές οι σχισμές θα επιτρέψουν στα διακριτά μήκη κύματος φωτός να περάσουν από το δείγμα στη φωτοαντίσταση. Χρησιμοποίησα ταινία για να κάνω το χαρτόνι πιο ανθεκτικό. Διπλώστε το χαρτόνι κατά μήκος των παρτιτών και κολλήστε το έτσι ώστε να σχηματιστεί ένα ορθογώνιο στήριγμα δείγματος. Η υποδοχή δείγματος πρέπει να εφαρμόζει σφιχτά γύρω από ένα γυάλινο δοκιμαστικό σωλήνα.

Βήμα 8: Δημιουργήστε και επισυνάψτε μια βάση για τον κάτοχο δείγματος

Δημιουργήστε και επισυνάψτε μια βάση για τον κάτοχο δείγματος
Δημιουργήστε και επισυνάψτε μια βάση για τον κάτοχο δείγματος
Δημιουργήστε και επισυνάψτε μια βάση για τον κάτοχο δείγματος
Δημιουργήστε και επισυνάψτε μια βάση για τον κάτοχο δείγματος

Κολλήστε μαζί τρία μπλοκ Jenga και συνδέστε το συγκρότημα στη θήκη δείγματος όπως φαίνεται. Βεβαιωθείτε ότι το εξάρτημα είναι αρκετά ισχυρό ώστε η υποδοχή δείγματος από χαρτόνι να μην διαχωρίζεται από τη βάση μπλοκ Jenga όταν ο δοκιμαστικός σωλήνας τραβιέται από τη θήκη δείγματος.

Βήμα 9: Προσθέστε το Photoresistor στο Sample Holder

Προσθέστε το Photoresistor στο Sample Holder
Προσθέστε το Photoresistor στο Sample Holder
Προσθέστε το Photoresistor στο Sample Holder
Προσθέστε το Photoresistor στο Sample Holder
Προσθέστε το Photoresistor στο Sample Holder
Προσθέστε το Photoresistor στο Sample Holder
Προσθέστε το Photoresistor στο Sample Holder
Προσθέστε το Photoresistor στο Sample Holder

Οι φωτοαντιστάσεις είναι φωτοαγώγιμοι και μειώνουν την αντίσταση που παρέχουν καθώς αυξάνεται η ένταση του φωτός. Τοποθέτησα τη φωτοαντίσταση σε ένα μικρό, ξύλινο περίβλημα, αλλά το περίβλημα δεν είναι απαραίτητο. Κολλήστε με ταινία την πίσω φωτοαντίσταση έτσι ώστε η όψη της να τοποθετείται απευθείας στην σχισμή που κόψατε στη θήκη δείγματος. Προσπαθήστε να τοποθετήσετε το φωτοαντιστάτη έτσι ώστε όσο το δυνατόν περισσότερο φως να το χτυπήσει αφού περάσει από το δείγμα και τις σχισμές του συγκρατητή δείγματος.

Βήμα 10: Συνδέστε το Photoresistor

Σύρμα το Photoresistor
Σύρμα το Photoresistor
Σύρμα το Photoresistor
Σύρμα το Photoresistor
Σύρμα το Photoresistor
Σύρμα το Photoresistor

Για να συνδέσω τη φωτοαντίσταση στο κύκλωμα Arduino, έκοψα και απογύμνωσα τα καλώδια ενός παλιού καλωδίου εκτυπωτή USB. Κολλήσα τρία τεμάχια μαζί όπως φαίνεται και στη συνέχεια στερέωσα τα απογυμνωμένα σύρματα σε αυτή τη βάση. Χρησιμοποιώντας δύο συνδέσμους, συνδέσα τα καλώδια του καλωδίου του εκτυπωτή USB στους ακροδέκτες του φωτοαντιστάτη και έβαλα τις βάσεις μεταξύ τους για να σχηματίσουν μία μονάδα (όπως φαίνεται στην τέταρτη εικόνα). Στη θέση των καλωδίων του καλωδίου του εκτυπωτή μπορούν να χρησιμοποιηθούν τυχόν μακριά καλώδια.

Συνδέστε ένα καλώδιο που προέρχεται από τη φωτοαντίσταση στην έξοδο ισχύος 5V του Arduino. Συνδέστε το άλλο καλώδιο από τη φωτοαντίσταση σε ένα καλώδιο που οδηγεί σε ένα από τα αναλογικά του Arduino στις θύρες. Στη συνέχεια, προσθέστε παράλληλα μια αντίσταση 10 κιλών και συνδέστε την αντίσταση στη σύνδεση γείωσης του Arduino. Το τελευταίο σχήμα δείχνει εννοιολογικά πώς μπορούν να γίνουν αυτές οι συνδέσεις (πίστωση στο κύκλωμα.io).

Βήμα 11: Συνδέστε όλα τα εξαρτήματα στο Arduino

Συνδέστε όλα τα εξαρτήματα στο Arduino
Συνδέστε όλα τα εξαρτήματα στο Arduino
Συνδέστε όλα τα εξαρτήματα στο Arduino
Συνδέστε όλα τα εξαρτήματα στο Arduino
Συνδέστε όλα τα εξαρτήματα στο Arduino
Συνδέστε όλα τα εξαρτήματα στο Arduino

Συνδέστε τον υπολογιστή σας στο Arduino και ανεβάστε τον συνημμένο κώδικα σε αυτό. Αφού κατεβάσετε τον κώδικα, μπορείτε να τον προσαρμόσετε ώστε να ταιριάζει στις ανάγκες και τις προτιμήσεις σας. Επί του παρόντος, το Arduino πραγματοποιεί 125 μετρήσεις κάθε φορά που εκτελείται (επίσης υπολογίζει κατά μέσο όρο αυτές τις μετρήσεις στο τέλος) και το αναλογικό σήμα του οδηγεί σε Α2. Στο επάνω μέρος του κώδικα, μπορείτε να αλλάξετε το όνομα του δείγματος σας και την ημερομηνία δείγματος. Για να δείτε τα αποτελέσματα, πατήστε το κουμπί σειριακής οθόνης στην επάνω δεξιά γωνία της επιφάνειας εργασίας του Arduino.

Αν και είναι λίγο ακατάστατο, μπορείτε να δείτε πώς κατέληξα να συνδέω κάθε στοιχείο του κυκλώματος Arduino. Χρησιμοποίησα δύο σανίδες, αλλά θα μπορούσατε εύκολα να το κάνετε μόνο με έναν. Επιπλέον, η πηγή φωτός LED μου είναι συνδεδεμένη στο Arduino, αλλά μπορείτε να χρησιμοποιήσετε διαφορετικό τροφοδοτικό για αυτό, αν προτιμάτε.

Βήμα 12: Τοποθετήστε το δείγμα σας στη θήκη του πλαισίου αρχείων

Τοποθετήστε το δείγμα σας στη θήκη του πλαισίου αρχείων
Τοποθετήστε το δείγμα σας στη θήκη του πλαισίου αρχείων

Το τελευταίο βήμα στη δημιουργία σπιτικού φασματοφωτόμετρου είναι να τοποθετήσετε τη θήκη δείγματος στο περίβλημα του κουτιού αρχείων. Έκοψα μια μικρή σχισμή στο πλαίσιο αρχείων για να περάσω τα καλώδια από τη φωτοαντίσταση. Αντιμετώπισα αυτό το τελευταίο βήμα περισσότερο ως τέχνη παρά ως επιστήμη, καθώς η προηγούμενη τοποθέτηση κάθε στοιχείου του συστήματος θα επηρεάσει τη θέση της θήκης δείγματος στο περίβλημα του κιβωτίου αρχείων. Τοποθετήστε τη θήκη δείγματος έτσι ώστε να μπορείτε να ευθυγραμμίσετε τη σχισμή στη θήκη δείγματος με ένα μεμονωμένο χρώμα φωτός. Για παράδειγμα, μπορείτε να τοποθετήσετε το Arduino έτσι ώστε το πορτοκαλί φως και το πράσινο φως να προβάλλονται εκατέρωθεν της σχισμής, ενώ μόνο το κίτρινο φως περνά μέσα από τη σχισμή στη φωτοαντίσταση. Μόλις βρείτε μια θέση όπου μόνο ένα χρώμα για το φως περνά μέσα από τη σχισμή στη θήκη δείγματος, μετακινήστε τη θήκη δείγματος πλάγια για να προσδιορίσετε τις αντίστοιχες θέσεις για κάθε άλλο χρώμα (θυμηθείτε, ROYGBV). Χρησιμοποιήστε ένα μολύβι για να σχεδιάσετε ευθείες γραμμές κατά μήκος του κάτω μέρους του περιβλήματος του πλαισίου αρχείων για να επισημάνετε τις θέσεις όπου μόνο ένα χρώμα φωτός μπορεί να φτάσει στη φωτοαντίσταση. Τράβηξα δύο μπλοκ Jenga μπροστά και πίσω από τη θήκη δείγματος για να βεβαιωθώ ότι δεν παρέκκλινα από αυτά τα σημάδια κατά τη λήψη μετρήσεων.

Βήμα 13: Δοκιμάστε το σπιτικό φασματοφωτόμετρό σας - Δημιουργήστε ένα φάσμα

Δοκιμάστε το σπιτικό φασματοφωτόμετρό σας - Δημιουργήστε ένα φάσμα!
Δοκιμάστε το σπιτικό φασματοφωτόμετρό σας - Δημιουργήστε ένα φάσμα!
Δοκιμάστε το σπιτικό φασματοφωτόμετρό σας - Δημιουργήστε ένα φάσμα!
Δοκιμάστε το σπιτικό φασματοφωτόμετρό σας - Δημιουργήστε ένα φάσμα!
Δοκιμάστε το σπιτικό φασματοφωτόμετρό σας - Δημιουργήστε ένα φάσμα!
Δοκιμάστε το σπιτικό φασματοφωτόμετρό σας - Δημιουργήστε ένα φάσμα!
Δοκιμάστε το σπιτικό φασματοφωτόμετρό σας - Δημιουργήστε ένα φάσμα!
Δοκιμάστε το σπιτικό φασματοφωτόμετρό σας - Δημιουργήστε ένα φάσμα!

Έκανα αρκετές δοκιμές με το σπιτικό φασματοφωτόμετρό μου. Ως μηχανικός περιβάλλοντος, ενδιαφέρομαι για την ποιότητα του νερού και πήρα δείγματα νερού από ένα μικρό ρεύμα στο σπίτι μου. Κατά τη λήψη δειγμάτων, είναι σημαντικό να χρησιμοποιείτε καθαρό δοχείο και να στέκεστε πίσω από το δοχείο κατά τη δειγματοληψία. Το να στέκεστε πίσω από το δείγμα (δηλαδή, κατάντη του σημείου συλλογής) βοηθά στην πρόληψη της μόλυνσης του δείγματος σας και μειώνει το βαθμό από τη δραστηριότητά σας στο ρεύμα επηρεάζει το δείγμα. Σε ένα δείγμα (Δείγμα Α), πρόσθεσα μια μικρή ποσότητα Miracle-Gro (η ποσότητα που είναι κατάλληλη για φυτά εσωτερικού χώρου, δεδομένου του όγκου του δείγματος μου) και στο άλλο δείγμα δεν πρόσθεσα τίποτα (Δείγμα Β). Άφησα αυτά τα δείγματα να κάθονται σε ένα καλά φωτισμένο δωμάτιο χωρίς τα καπάκια τους για να επιτρέψουν τη φωτοσύνθεση (αφήνοντας τα καπάκια μακριά για ανταλλαγή αερίου). Όπως μπορείτε να δείτε, στις εικόνες, το δείγμα που συμπληρώθηκε με Miracle-Gro κορεσμένο με πράσινα πλατωνικά φύκια, ενώ το δείγμα χωρίς το Miracle-Gro δεν παρουσίασε σημαντική ανάπτυξη μετά από περίπου 15 ημέρες. Αφού ήταν κορεσμένο με φύκια, αραιώσα λίγο από το Δείγμα Α σε κωνικούς σωλήνες 50 ml και τα άφησα στο ίδιο καλά φωτισμένο δωμάτιο χωρίς τα βλέφαρά τους. Περίπου 5 ημέρες αργότερα, υπήρχαν ήδη αξιοσημείωτες διαφορές στο χρώμα τους, υποδεικνύοντας την ανάπτυξη φυκιών. Σημειώστε ότι μία από τις τέσσερις αραιώσεις χάθηκε δυστυχώς στη διαδικασία.

Υπάρχουν διάφοροι τύποι φυκών που αναπτύσσονται σε μολυσμένα γλυκά νερά. Έβγαλα φωτογραφίες των φυκιών χρησιμοποιώντας μικροσκόπιο και πιστεύω ότι είναι είτε χλωροκόκκοι είτε χλωρέλλα. Τουλάχιστον ένα άλλο είδος φυκιών φαίνεται επίσης να υπάρχει. Παρακαλώ ενημερώστε με αν είστε σε θέση να αναγνωρίσετε αυτά τα είδη!

Αφού καλλιέργησα τα φύκια στο Δείγμα Α, πήρα ένα μικρό δείγμα του και το πρόσθεσα στον δοκιμαστικό σωλήνα στο σπιτικό φασματοφωτόμετρο. Έγραψα τις εξόδους του Arduino για κάθε χρώμα φωτός και συσχέτισα κάθε έξοδο με το μέσο μήκος κύματος κάθε εύρους χρωμάτων. Αυτό είναι:

Κόκκινο φως = 685 nm

Πορτοκαλί φως = 605 nm

Κίτρινο φως = 580 nm

Πράσινο φως = 532,5 nm

Μπλε φως = 472,5 nm

Violet Light = 415 nm

Επίσης κατέγραψα τις εξόδους του Arduino για κάθε χρώμα φωτός όταν τοποθετήθηκε δείγμα νερού Deer Park στη θήκη δείγματος.

Χρησιμοποιώντας τον νόμο του Beer, υπολόγισα την τιμή απορρόφησης για κάθε μέτρηση λαμβάνοντας τον λογάριθμο βάσης-10 του πηλίκου της απορρόφησης νερού Deep Park διαιρούμενο με την απορρόφηση δείγματος Α. Μετατόπισα τις τιμές απορρόφησης έτσι ώστε η απορρόφηση της χαμηλότερης τιμής να είναι μηδενική και σχεδίασα τα αποτελέσματα. Μπορείτε να συγκρίνετε αυτά τα αποτελέσματα με το φάσμα απορρόφησης των κοινών χρωστικών (Sahoo, D., & Seckbach, J. (2015). The Algae World. Cellular Origin, Life in Extreme Habitats and Astrobiology.) Για να προσπαθήσετε να μαντέψετε τα είδη των χρωστικών που περιέχονται στο δείγμα φυκιών.

Βήμα 14: Δοκιμάστε το σπιτικό φασματοφωτόμετρό σας - Πείραμα απολύμανσης

Δοκιμάστε το σπιτικό φασματοφωτόμετρό σας - Πείραμα απολύμανσης!
Δοκιμάστε το σπιτικό φασματοφωτόμετρό σας - Πείραμα απολύμανσης!
Δοκιμάστε το σπιτικό φασματοφωτόμετρό σας - Πείραμα απολύμανσης!
Δοκιμάστε το σπιτικό φασματοφωτόμετρό σας - Πείραμα απολύμανσης!
Δοκιμάστε το σπιτικό φασματοφωτόμετρό σας - Πείραμα απολύμανσης!
Δοκιμάστε το σπιτικό φασματοφωτόμετρό σας - Πείραμα απολύμανσης!

Με το σπιτικό φασματοφωτόμετρό σας μπορείτε να εκτελέσετε μια ποικιλία διαφορετικών δραστηριοτήτων. Εδώ, έκανα ένα πείραμα για να δω πώς τα φύκια αποσυντίθενται όταν εκτίθενται σε διαφορετικές συγκεντρώσεις χλωρίνης. Χρησιμοποίησα ένα προϊόν με συγκέντρωση υποχλωριώδους νατρίου (δηλ. Λευκαντικό) 2,40%. Ξεκίνησα προσθέτοντας 50 mL δείγματος Α σε 50 mL κωνικούς σωλήνες. Στη συνέχεια πρόσθεσα διαφορετικές ποσότητες διαλύματος λευκαντικού στα δείγματα και έκανα μετρήσεις χρησιμοποιώντας το φασματοφωτόμετρο. Η προσθήκη 4 mL και 2 mL του διαλύματος λευκαντικού στα δείγματα προκάλεσε τη διαύγαση των δειγμάτων σχεδόν αμέσως, υποδεικνύοντας σχεδόν άμεση απολύμανση και απενεργοποίηση των φυκιών. Προσθέτοντας μόνο 1 mL και 0,5 mL (κατά προσέγγιση 15 σταγόνες από μια πιπέτα) του διαλύματος χλωρίνης στα δείγματα, επέτρεψε αρκετό χρόνο για τη λήψη μετρήσεων χρησιμοποιώντας το σπιτικό φασματοφωτόμετρο και την αποσύνθεση του μοντέλου ως συνάρτηση του χρόνου. Πριν από αυτό, χρησιμοποίησα τη διαδικασία στο τελευταίο βήμα για να φτιάξω ένα φάσμα για το διάλυμα χλωρίνης και διαπίστωσα ότι το μήκος κύματος του διαλύματος στο κόκκινο φως ήταν αρκετά χαμηλό ώστε να υπάρχει μικρή παρέμβαση στην προσέγγιση της απενεργοποίησης των φυκών χρησιμοποιώντας απορρόφηση στα μήκη κύματος του κόκκινου φως. Στο κόκκινο φως, η ένδειξη φόντου από το Arduino ήταν 535 [-]. Λαμβάνοντας αρκετές μετρήσεις και εφαρμόζοντας τον νόμο της Beer μου επέτρεψα να κατασκευάσω τις δύο καμπύλες που εμφανίζονται. Σημειώστε ότι οι τιμές απορρόφησης μετατοπίστηκαν έτσι ώστε η χαμηλότερη τιμή απορρόφησης να είναι 0.

Εάν υπάρχει διαθέσιμο αιμοκυττόμετρο, μελλοντικά πειράματα θα μπορούσαν να χρησιμοποιηθούν για την ανάπτυξη γραμμικής παλινδρόμησης που σχετίζεται με την απορρόφηση με τη συγκέντρωση των κυττάρων στο Δείγμα Α. Αυτή η σχέση θα μπορούσε στη συνέχεια να χρησιμοποιηθεί στην εξίσωση Watson-Crick για τον προσδιορισμό της αξίας CT για την απενεργοποίηση των φυκιών χρησιμοποιώντας λευκαντικό Το

Βήμα 15: Βασικά πιάτα

Μέσα από αυτό το έργο, αύξησα τις γνώσεις μου για τις βασικές αρχές της βιολογίας και της οικολογίας του περιβάλλοντος. Αυτό το πείραμα μου επέτρεψε να αναπτύξω περαιτέρω την κατανόησή μου για την κινητική της ανάπτυξης και της αποσύνθεσης των φωτοαυτοτροφιών σε υδάτινα περιβάλλοντα. Επιπλέον, εξασκήθηκα σε τεχνικές περιβαλλοντικής δειγματοληψίας και ανάλυσης, ενώ έμαθα περισσότερα για τους μηχανισμούς που επιτρέπουν τη λειτουργία εργαλείων όπως τα φασματοφωτόμετρα. Κατά την ανάλυση δειγμάτων κάτω από το μικροσκόπιο, έμαθα περισσότερα για τα μικροπεριβάλλον των οργανισμών και εξοικειώθηκα με τις φυσικές δομές μεμονωμένων ειδών.

Συνιστάται: