顕微鏡で小さな生き物を探しています。
「よく見えるように、最初から倍率を高くしよう」
そう考える前に、何を「よく見たい」のかを確かめてください。
一つのものを大きく見ることと、広い範囲から見つけることは違います。
倍率を上げると像は大きくなりますが、一度に見える標本の範囲は狭くなります。
大きくなるのは、見ているものの像
ここでは、学校の観察で使う生物顕微鏡を考えます。
同じ接眼レンズを使い、対物レンズを10倍から40倍に替えると、全体の倍率は4倍になります。
例えば接眼レンズが10倍なら、100倍から400倍への変更です。
このとき、同じ細胞の像の長さや幅は4倍になります。細胞そのものが成長したわけではありません。
見える範囲は、むしろ狭くなる
倍率が4倍になると、同じ接眼レンズで見える標本上の範囲は、直径で4分の1になります。面積なら16分の1です。
ここは、長さと面積を分けてください。
大きな地図の一部分を拡大すると、細かな道は見やすくなりますが、画面に入る地域は狭くなります。顕微鏡でも、像を大きく見るほど、標本の広い範囲を一度には見られなくなります。
「倍率が高いほど、たくさんの細胞が見える」とは限らないのです。参考：啓林館「顕微鏡の使い方」
低倍率で探し、中央に合わせてから上げる
最初は低倍率で観察します。広い範囲を見渡せるので、探しているものを見つけやすいためです。
見たいものが見つかったら、視野の中央に合わせてから倍率を上げます。
端に置いたまま倍率を上げると、見える範囲が狭くなり、視野から外れてしまうことがあります。
「見つける」「中央に合わせる」「大きく見る」。操作をこの順につなげると、手順の理由も説明できます。
見える個数を、機械的に割らない
倍率が4倍なら、見える細胞の数も必ず16分の1でしょうか。
面積は16分の1でも、細胞が均等に並んでいなければ、個数までその通りにはなりません。中央付近に集まっている場合と、端に集まっている場合では違います。
個数の計算をする問題では、細胞が均等に分布するなどの条件があるかを確かめてください。
最後に、一問だけ
同じ接眼レンズで、全体の倍率を100倍から400倍にしました。
「倍率が4倍だから、一度に見える標本の面積も4倍になる」
この説明は正しいでしょうか。
正しくありません。像は大きくなりますが、見える標本の範囲は狭くなります。この条件では、直径が4分の1、面積が16分の1です。
大きくなったものは何か。狭くなったものは何か。「倍率」という一つの数字から、二つの変化を言い分けてみてください。
編集補足：倍率の数字は、長さと面積で使い分ける
以下は、同じ接眼レンズで対物レンズを替える観察の編集補足・自作例題です。視野の条件が同じで、標本上の見える範囲を倍率に反比例させられる基本モデルを使います。器具の操作は学校の指示に従って行います。
「4倍」という数字を見ても、何が4倍なのかを決める必要があります。総合倍率、像の長さ、標本上の視野の直径、視野の面積は別の量です。拡大された像が大きくなるほど、一度に見える標本の範囲は狭くなります。同じ方向へ全部が増えるわけではありません。
例題1：総合倍率と、視野の直径
接眼レンズは10倍です。対物レンズを10倍から40倍へ替えました。替える前の標本上の視野の直径が1.6mmだったとすると、替えた後の総合倍率と視野の直径を求めてください。
総合倍率は400倍、視野の直径は0.4mmです。 総合倍率は10×40＝400倍です。前は10×10＝100倍なので、倍率が4倍になりました。見える標本の直径は4分の1になり、1.6÷4＝0.4mmです。
10＋40＝50倍と、レンズの倍率を足してはいけません。また、1.6×4＝6.4mmでは、拡大したのに広い範囲が見える計算になっています。計算結果が「像は大きく、範囲は狭く」という関係に合うかも検算します。
例題2：視野の面積は何分の一？
同じ接眼レンズのまま、総合倍率を100倍から200倍へ上げました。標本上の視野の面積は、前の何分の一ですか。細胞の個数も必ずその割合になると言えますか。
面積は4分の1です。個数は必ず4分の1とは言えません。 倍率が2倍なので、視野の直径は半分です。面積は長さの比を二回掛け、1/2×1/2＝1/4になります。円の面積を実際の数値で求めなくても、同じ形の面積比から計算できます。
細胞が均等に分布するなどの条件があれば、個数の目安を面積と結び付けられます。しかし中央に集まっていたり、一部にだけ大きな細胞があったりすれば、見える個数は単純な比になりません。面積の関係と個数の関係を、条件なしに同じ式へ入れないようにします。
視野の端にあるものは、高倍率で消えることがある
見たいものが端にあるまま倍率を上げると、狭くなった範囲から外れることがあります。それを、生き物がいなくなった、標本が壊れた、とすぐに判断しないようにします。低倍率で探し、中央に置いてから倍率を上げる順序には、この理由があります。
同じ場所を見続けているつもりでも、倍率変更の前後でどの範囲が画面に入るかが変わります。低倍率の視野に、高倍率で見える小さい円を重ねて描くと、中央へ合わせる必要性が分かります。
写真の拡大と、標本の成長を混同しない
印刷された写真が大きくても、生物そのものが大きいとは限りません。撮影倍率や印刷倍率、尺度の表示を確認します。写真を拡大すると像は大きくなりますが、それだけで生き物が成長したという観察にはなりません。
時間を追った写真で成長を比べる問題では、同じ倍率か、尺度を使って実際の長さを比較できるかを確認します。顕微鏡の倍率計算は、器具の数字だけの話ではなく、観察記録を比較するための条件でもあります。
答える前に、求めた量の名前を付ける
400倍、0.4mm、4分の1は、すべて別の問いへの答えです。倍率にmmを付けたり、視野の直径へ倍だけを書いたりしないよう、計算欄へ総合倍率、直径、面積と見出しを付けます。数字が合っていても、問われた量を取り違えないことが大切です。