Homengade Jenga Block Spectrophotometer rau Algae Experiments: 15 Kauj Ruam

2024 Tus sau: John Day | [email protected]. Kawg hloov kho: 2024-01-30 09:25

Algae yog cov tshuaj tiv thaiv hluav taws xob thiab, xws li, yog cov kab mob tseem ceeb hauv cov khoom noj hauv dej. Thaum lub caij nplooj ntoo hlav thiab lub caij ntuj sov, txawm li cas los xij, cov no thiab lwm cov kab mob me me tuaj yeem sib zog thiab cuam tshuam rau cov dej hauv ntuj, ua rau cov pa oxygen ploj mus thiab tsim cov tshuaj lom. Nkag siab txog tus nqi uas cov kab mob no loj tuaj tuaj yeem muaj txiaj ntsig hauv kev tiv thaiv cov peev txheej dej nrog rau tsim cov thev naus laus zis uas siv lawv lub zog. Ib qho ntxiv, nkag siab txog tus nqi uas cov kab mob no tau ua kom tsis muaj zog tuaj yeem muaj txiaj ntsig hauv kev kho dej thiab dej khib nyiab. Hauv qhov kev tshawb nrhiav no, kuv yuav sim tsim tus nqi qis tus tsom iav tsom xam qhov kev puas tsuaj ntawm cov kab mob uas tau pom los ntawm cov tshuaj dawb hauv cov dej piv txwv los ntawm Park Creek hauv Horsham, Pennsylvania. Ib qho piv txwv ntawm cov dej nkag los ntawm qhov chaw yuav tsum tau fertilized nrog cov as -ham sib tov thiab tawm hauv tshav ntuj los txhawb kev loj hlob algal. Lub tshuab ntsuas hluav taws xob hauv tsev yuav tso cai rau lub teeb ntawm qhov tsis sib xws nthwv dej kom dhau los ntawm lub vial ntawm cov qauv ua ntej raug kuaj los ntawm tus kws yees duab txuas nrog rau Arduino Circuit. Raws li qhov ntom ntawm cov kab mob hauv cov qauv nce ntxiv, qhov pom ntawm lub teeb nqus los ntawm cov qauv xav kom nce ntxiv. Qhov kev tawm dag zog no yuav hais txog cov ntsiab lus hauv khoom siv hluav taws xob, kho qhov muag, biology, ecology, thiab lej.

Kuv tau tsim lub tswv yim rau kuv lub tshuab ntsuas hluav taws xob los ntawm Cov Ntawv Qhia "Tub Ntxhais Kawm Spectrophotometer" los ntawm Satchelfrost thiab ntawv "Tus Nqi Qis Tus Nqi Qis Qis Qis Nqis Spectrophotometer" los ntawm Daniel R. Albert, Michael A. Todt, thiab H. Floyd Davis.

Kauj Ruam 1: Tsim Koj Txoj Kev Teeb Lub Teeb

Thawj kauj ruam hauv Cov Lus Qhia no yog tsim kom muaj txoj kab teeb pom kev los ntawm rau rau Jenga thaiv thiab kab xev. Txoj kab teeb pom kev yuav raug siv rau txoj haujlwm thiab txhawb nqa lub teeb ci, cov cuab yeej nthuav dav, thiab CD diffraction grating. Tsim ob daim kab xev ntev los ntawm taping peb Jenga blocks hauv kab raws li pom hauv thawj daim duab. Xev cov kab no ua ke raws li qhia hauv daim duab thib ob.

Kauj Ruam 2: Tsim Lub Hauv Paus rau Koj Lub Tshuab Ntaus Lub Teeb thiab Muab Txuas Rau Lub Teeb Txoj Kev Teeb

Cov cuab yeej nthuav dav yuav muab txuas rau txoj kab teeb pom kev thiab tsom mus rau lub teeb tawm los ntawm LED ua ntej qhov cuam tshuam ntawm CD. Daim kab xev ua ke ob Jenga thaiv xws li nruab nrab ntawm ib qho thaiv yog ntawm lub kaum sab xis mus rau qhov kawg ntawm lwm qhov thaiv raws li qhia hauv thawj daim duab. Txuas cov cuab yeej nthuav dav rau lub hauv paus no siv kab xev raws li qhia hauv daim duab thib peb. Kuv siv lub iav tsom iav me me, pheej yig uas kuv tau muaj ntau xyoo. Tom qab txuas cov cuab yeej nthuav dav mus rau nws lub hauv paus, Kuv tau kaw lub cuab yeej nthuav dav mus rau txoj kab teeb pom kev. Kuv tso kuv lub cuab yeej nthuav dav 13.5 cm deb ntawm ntug ntawm txoj kab teeb pom kev, tab sis koj yuav xav tau kho koj lub cuab yeej ntawm lwm txoj haujlwm nyob ntawm qhov tsom iav tsom iav qhov ntev.

Kauj Ruam 3: Tsim Koj Lub Teeb

Txhawm rau txwv kom tsis txhob muaj lub teeb pom kev zoo uas tuaj yeem ncav cuag CD qhov sib txawv ntawm qhov sib tsoo thiab cov duab thaij duab, Kuv tau siv daim kab xev hluav taws xob los kho lub teeb LED dawb sab hauv lub hau ntswj dub uas muaj lub qhov me me nyob rau sab saum toj. Thawj daim duab qhia pom LED, daim duab thib ob qhia pom daim kab xev LED-cwj mem. Kuv siv daim kab xev hluav taws xob me me los tiv thaiv lub teeb ci los ntawm sab nraum qab ntawm LED qhov twg cov xaim hluav taws xob thiab cov xaim hluav taws xob nyob.

Tom qab tsim lub hau LED-cwj mem, kuv txuas lub LED mus rau 220-ohm resistor thiab lub zog siv. Kuv xaim lub LED mus rau Arduino Uno microcontroller's 5V thiab kev sib txuas hauv av, tab sis lwm qhov DC lub zog sab nraud tuaj yeem siv tau. Tus tiv thaiv yog ib qho tseem ceeb los tiv thaiv lub teeb LED los ntawm kev hlawv tawm.

Kauj Ruam 4: Ruaj Ntseg Qhov Teeb Pom Kev rau Txoj Kev Teeb Lub Teeb

Daim kab xev lwm Jenga thaiv ze rau qhov kawg ntawm txoj kab teeb pom kev los muab lub platform rau lub teeb ci. Hauv kuv teeb tsa, Jenga thaiv kev txhawb nqa lub teeb pom kev tau nyob ze li 4 cm los ntawm ntug ntawm txoj kab teeb pom kev. Raws li tau qhia hauv daim duab thib ob, qhov raug tso rau ntawm lub teeb pom kev zoo yog tias lub teeb ci tsom mus rau los ntawm cov cuab yeej nthuav dav ntawm qhov kawg ntawm txoj kab teeb pom kev uas qhov CD diffraction grating yuav yog.

Kauj Ruam 5: Muab Lub Teeb Txoj Kev Teeb, Cov Khoom Loj, thiab Lub Teeb Pom Kev hauv Cov Ntawv Teev Npe

Siv lub thawv ntawv lossis lwm lub thawv ntim tau nrog ob sab tsis pom zoo raws li lub thawv rau tuav txhua qhov khoom siv ntawm lub tshuab tsom iav. Raws li tau qhia hauv daim duab, Kuv tau siv daim kab xev txhawm rau txhawm rau txhim kho txoj kab teeb pom kev zoo, ntaus ntawv nthuav dav, thiab lub teeb pom kev hauv lub thawv ntawv. Kuv siv ib qho Jenga thaiv rau qhov chaw ntawm txoj kab teeb pom kev kwv yees li 2.5 cm deb ntawm ntug ntawm lub thawv ntawv sab hauv phab ntsa (Jenga block tsuas yog siv rau qhov sib nrug thiab tom qab ntawd tshem tawm).

Kauj Ruam 6: Txiav thiab Muab Txoj Haujlwm CD Sib Txawv Sib Txawv

Siv rab riam hobby lossis txiab txiav CD rau hauv ib lub xwmfab nrog lub ntsej muag thiab ob sab kwv yees li 2.5 cm ntev. Siv daim kab xev los txuas CD rau Jenga block. Ua si nrog qhov chaw ntawm Jenga block thiab CD diffraction grating rau txoj haujlwm nws xws li nws ua cov zaj sawv ntawm sab nrauv ntawm phab ntsa ntawm lub thawv ntawv thaum lub teeb los ntawm LED qhov chaw tsoo nws. Cov duab txuas nrog qhia pom tias kuv tso cov khoom no li cas. Nws yog ib qho tseem ceeb uas zaj sawv zaj sawv yog qib sib xws raws li qhia hauv daim duab kawg. Tus pas ntsuas thiab tus xaum kos duab sab hauv ntawm lub thawv ntawv phab ntsa tuaj yeem pab txiav txim siab thaum qhov kev kwv yees yog qib.

Kauj Ruam 7: Tsim Tus Qauv Coj

Luam daim ntawv uas txuas nrog, thiab kaw kab xev lossis ntawv rau ntawm daim duab los qhia. Siv rab txiab txiab lossis rab riam hobby los txiav cov duab los rau hauv tus ntoo khaub lig. Qhib daim ntawv los ntawm cov kab ntawv luam ntawm qhov chaw nruab nrab ntawm tus ntoo khaub lig. Tsis tas li ntawd, txiav qhov me me ntawm qhov siab sib npaug hauv nruab nrab ntawm ob txhais caj npab ntawm daim duab duab ntoo khaub lig raws li qhia; cov hlais no yuav tso cai rau qhov sib txawv nthwv dej ntawm lub teeb kom dhau los ntawm cov qauv mus rau photoresistor. Kuv siv daim kab xev los pab ua kom cov duab los qhia khov kho. Khawb daim ntawv los ntawm cov qhab nia thiab kaw nws kom cov qauv sib dhos tau tsim. Tus tuav tus qauv yuav tsum nruj nruj nyob ib ncig ntawm lub raj iav kuaj.

Kauj Ruam 8: Tsim thiab Muab Lub Hauv Paus rau Tus Qauv Coj

Daim kab xev ua ke peb Jenga blocks thiab muab lub rooj sib dhos rau tus qauv tuav raws li qhia. Ua kom ntseeg tau tias cov ntawv txuas muaj zog txaus tias daim ntawv thawv ntawv piv txwv tsis sib cais los ntawm Jenga block puag thaum lub raj kuaj raug rub tawm ntawm tus tuav tus qauv.

Kauj Ruam 9: Ntxiv Photoresistor rau Tus Qauv Piv Txwv

Photoresistors yog photoconductive thiab txo qhov kev tiv thaiv lawv muab raws li lub teeb pom kev nce ntxiv. Kuv muab tus kws yees duab tso rau hauv lub tsev me me, ntoo, tab sis lub tsev tsis tsim nyog. Daim kab xev nraub qaum photoresistor xws li nws lub ntsej muag hnov tau muab tso ncaj qha rau ntawm qhov hlais koj txiav rau hauv tus qauv coj. Sim muab lub photoresistor tso kom pom ntau npaum li nws pom tau tom qab dhau los ntawm cov qauv thiab tus qauv tuav tus slits.

Kauj Ruam 10: Hlau tus Photoresistor

Txhawm rau xaim lub photoresistor hauv Arduino Circuit, kuv xub txiav thiab hle cov xov hlau ntawm lub tshuab luam ntawv USB qub. Kuv tau kaw peb lub thaiv ua ke raws li qhia, thiab tom qab ntawd txuas cov xov hlau uas tau rub tawm rau lub hauv paus no. Siv ob lub taub qab sib txuas, Kuv txuas lub tshuab luam ntawv USB txuas xov tooj mus rau qhov kawg ntawm tus kws yees duab thiab kaw lub hauv paus ua ke los ua ib chav (raws li qhia hauv duab plaub). Txhua lub xov hlau ntev tuaj yeem siv los ntawm lub tshuab luam ntawv cable cov xov hlau.

Txuas ib lub xaim hluav taws xob los ntawm lub tshuab hluav taws xob mus rau Arduino lub zog 5V tso tawm. Txuas lwm cov xaim los ntawm tus kws kho qhov muag mus rau xaim ua rau ib qho ntawm Arduino qhov sib piv hauv cov chaw nres nkoj. Tom qab ntawd, ntxiv 10 kilo-ohm resistor ua ke thiab txuas tus tiv thaiv rau Arduino qhov kev sib txuas hauv av. Tus lej kawg lub tswv yim qhia tau tias yuav ua li cas cov kev sib txuas no tuaj yeem ua tau (credit rau circuit.io).

Kauj Ruam 11: Txuas Txhua Cheebtsam rau Arduino

Txuas koj lub khoos phis tawj mus rau Arduino thiab xa cov lej txuas rau nws. Thaum koj tau rub tawm cov cai, koj tuaj yeem kho nws kom haum rau koj cov kev xav tau thiab nyiam. Tam sim no, Arduino siv 125 ntsuas txhua lub sijhawm nws tau ua haujlwm (nws kuj ntsuas qhov ntsuas no kawg), thiab nws cov analog hauv teeb liab coj mus rau A2. Nyob rau sab saum toj ntawm txoj cai, koj tuaj yeem hloov lub npe ntawm koj tus qauv thiab hnub piv txwv. Txhawm rau saib cov txiaj ntsig, nias lub khawm saib nyob rau sab xis saum toj ntawm Arduino desktop interface.

Txawm hais tias nws yog qhov ntxeev me ntsis, koj tuaj yeem pom yuav ua li cas kuv xaus kev txuas txhua qhov ntawm Arduino Circuit. Kuv siv ob daim ntawv qhia zaub mov, tab sis koj tuaj yeem yooj yim ua nrog tsuas yog ib qho. Ib qho ntxiv, kuv lub teeb ci LED txuas nrog Arduino, tab sis koj tuaj yeem siv lub zog sib txawv rau nws yog tias koj xav tau.

Kauj Ruam 12: Muab Koj Tus Qauv Zais rau hauv Cov Ntawv Box Casing

Kauj ruam kawg hauv kev tsim koj li khoom siv hauv tsev spectrophotometer yog tso tus qauv ntim rau hauv lub thawv ntawv. Kuv txiav ib qhov me me nyob rau hauv lub thawv ntawv kom dhau cov xov hlau los ntawm tus kws kho duab los ntawm. Kuv kho cov kauj ruam kawg no ntau dua ntawm kev kos duab ntau dua li kev tshawb fawb, vim tias kev tso ua ntej ntawm txhua qhov ntawm cov txheej txheem yuav cuam tshuam rau qhov chaw ntawm tus tuav tus qauv hauv cov thawv ntawv. Muab tso rau tus qauv tuav xws li koj muaj peev xwm ua kom haum qhov hlais hauv tus qauv tuav nrog tus kheej xim ntawm lub teeb. Piv txwv li, koj tuaj yeem tso Arduino kom lub teeb txiv kab ntxwv thiab lub teeb pom kev ntsuab mus rau ob sab ntawm qhov hlais thaum tsuas yog lub teeb daj hla dhau qhov hlais mus rau lub photoresistor. Thaum koj tau pom qhov chaw uas tsuas muaj ib lub xim rau lub teeb dhau los ntawm qhov hlais hauv tus qauv coj mus, txav tus qauv coj mus rau ib sab txhawm rau txheeb xyuas qhov chaw sib xws rau ib leeg xim (nco ntsoov, ROYGBV). Siv tus xaum xaum los kos cov kab ncaj nraim hauv qab ntawm kab ntawv kab ntawv ua kab cim rau qhov chaw uas tsuas yog ib qho xim ntawm lub teeb tuaj yeem ncav cuag lub photoresistor. Kuv kaw ob daim ntawv Jenga nyob rau hauv pem hauv ntej thiab tom qab tus qauv coj los pab kom ntseeg tau tias kuv tsis hloov pauv ntawm cov cim no thaum nyeem ntawv.

Kauj Ruam 13: Kuaj Koj Lub Tsev Spectrophotometer - Tsim Spectrum

Kuv tau khiav ntau qhov kev sim nrog kuv lub tsev spectrophotometer. Raws li tus kws tshaj lij ib puag ncig, Kuv txaus siab rau cov dej zoo thiab nqa cov qauv dej los ntawm cov kwj dej me me los ntawm kuv lub tsev. Thaum coj mus kuaj, nws yog ib qho tseem ceeb uas koj siv lub ntim huv thiab koj sawv tom qab lub thawv thaum piv txwv. Sawv tom qab tus qauv (piv txwv li, nqes ntawm qhov chaw sau) pab tiv thaiv kev sib kis ntawm koj cov qauv thiab txo qis qib ntawm koj cov dej num hauv kwj cuam tshuam rau cov qauv. Hauv ib qho piv txwv (Qauv A), Kuv tau ntxiv me me ntawm Miracle-Gro (qhov tsim nyog rau cov nroj tsuag sab hauv, muab kuv ntim piv txwv), thiab hauv lwm qhov piv txwv kuv tsis ntxiv dab tsi (Qauv B). Kuv tso cov qauv no zaum hauv chav zoo uas tsis muaj lawv lub hau kom tso rau cov duab ci ci (ua kom lub hau tawm tso cai rau kev sib pauv roj). Raws li koj tuaj yeem pom, hauv cov duab, cov piv txwv uas tau ntxiv nrog Miracle-Gro tau dhau los ua cov xim ntsuab ntsuab platonic, thaum cov qauv uas tsis muaj Miracle-Gro tsis tau muaj kev loj hlob tseem ceeb tom qab li 15 hnub. Tom qab nws tau ntim nrog cov algae, Kuv tau diluted qee Cov Qauv A hauv 50 mL conical tubes thiab tso lawv rau hauv tib chav zoo uas tsis muaj lawv lub hau. Kwv yees li 5 hnub tom qab, twb tau pom qhov sib txawv ntawm lawv cov xim, qhia txog kev loj hlob tsis raug cai. Nco ntsoov tias ib ntawm plaub qhov kev daws teeb meem tau hmoov tsis zoo hauv txoj kev.

Muaj ntau hom tsiaj algae uas loj hlob hauv cov dej tsis huv. Kuv tau yees duab ntawm cov algae siv lub tshuab tsom iav thiab ntseeg tias lawv yog chlorococcum lossis chlorella. Tsawg kawg yog lwm hom tsiaj ntawm algae zoo li tseem muaj nyob. Thov qhia rau kuv paub yog tias koj tuaj yeem ID tus tsiaj no!

Tom qab cog cov algae hauv Qauv A, kuv tau coj tus qauv me me ntawm nws thiab ntxiv nws mus rau hauv lub raj tshuaj ntsuam hauv lub tsev ua spectrophotometer. Kuv kaw Arduino qhov kev tso tawm rau txhua xim ntawm lub teeb thiab cuam tshuam nrog txhua qhov tso tawm nrog qhov nruab nrab nthwv dej ntawm txhua qhov xim. Ntawd yog:

Teeb liab = 685 nm

Txiv kab ntxwv teeb = 605 nm

Teeb daj = 580 nm

Ntsuab Ntsuab = 532.5 nm

Xiav Teeb = 472.5 nm

Violet Teeb = 415 nm

Kuv kuj tau kaw Arduino qhov kev tso tawm rau txhua qhov xim ntawm lub teeb thaum tus qauv ntawm Deer Park dej tau muab tso rau hauv tus qauv coj.

Siv Txoj Cai Lij Choj, Kuv suav tus nqi nqus dej rau txhua qhov ntsuas los ntawm kev siv lub hauv paus-10 logarithm ntawm cov lej ntawm Deep Park cov dej nqus tau faib los ntawm Qauv A nqus. Kuv hloov pauv qhov kev nqus kom qhov qis tshaj qhov nqus tau yog xoom, thiab npaj cov txiaj ntsig. Koj tuaj yeem sib piv cov txiaj ntsig no rau qhov nqus tau ntawm cov xim ib txwm muaj (Sahoo, D., & Seckbach, J. (2015). Algae World. Cellular Origin, Life in Extreme Habitats and Astrobiology.) Los sim kwv yees hom xim muaj nyob hauv cov qauv algae.

Kauj Ruam 14: Kuaj Koj Lub Tsev Spectrophotometer - Kev sim tshuaj tua kab mob

Nrog koj lub tsev spectrophotometer koj tuaj yeem ua ntau yam dej num sib txawv. Ntawm no, Kuv tau sim ua kom pom tias cov algae lwj li cas thaum raug rau ntau qhov sib txawv ntawm cov tshuaj dawb. Kuv siv cov khoom lag luam nrog sodium hypochlorite (piv txwv li, tshuaj dawb) siab ntawm 2.40%. Kuv pib los ntawm kev ntxiv 50 mL ntawm Qauv A mus rau 50 mL conical tubes. Tom qab ntawd kuv ntxiv ntau qhov sib txawv ntawm cov tshuaj dawb tov rau cov qauv thiab ntsuas ntsuas siv lub tshuab tsom iav. Ntxiv 4 mL thiab 2 mL ntawm cov tshuaj dawb rau cov tshuaj ua rau cov qauv ua kom pom tseeb yuav luag tam sim, qhia tias yuav luag tam sim tua kab mob thiab ua kom cov algae tsis ua haujlwm. Ntxiv tsuas yog 1 mL thiab 0.5 mL (kwv yees los ntawm 15 tee los ntawm lub raj xa dej) ntawm cov tshuaj dawb rau cov qauv, tso cai sijhawm txaus los ntsuas ntsuas siv lub tshuab ntsuas hluav taws xob hauv tsev thiab ua qauv raws li lub sijhawm ua haujlwm. Ua ntej ua li ntawd, Kuv tau siv cov txheej txheem hauv cov kauj ruam kawg los tsim cov txheej txheem rau cov tshuaj dawb thiab txiav txim siab tias qhov kev daws teeb meem nthwv dej ntawm lub teeb liab tau qis txaus uas yuav muaj kev cuam tshuam me ntsis nrog kwv yees algal deactivation siv nqus ntawm lub nthwv dej ntawm liab lub teeb Ntawm lub teeb liab, kev nyeem keeb kwm yav dhau los ntawm Arduino yog 535 [-]. Siv ntau qhov kev ntsuas thiab thov Beer txoj cai tso cai rau kuv los tsim ob txoj kab nkhaus uas pom. Nco ntsoov tias qhov txiaj ntsig nqus tau hloov pauv kom tus nqi qis tshaj yog 0.

Yog tias muaj hemocytometer, kev sim yav tom ntej tuaj yeem siv los txhim kho kab rov tav uas cuam tshuam txog kev nqus tau ntawm cov cell concentration hauv Sample A. Qhov kev sib raug zoo no tuaj yeem siv hauv Watson-Crick equation los txiav txim siab CT-nqi rau deactivation ntawm algae siv tshuaj dawb.

Kauj Ruam 15: Ntsuas Qhov Tseem Ceeb

Los ntawm txoj haujlwm no, Kuv tau nce kuv txoj kev paub txog cov hauv paus ntsiab lus rau ib puag ncig ib puag ncig thiab ecology. Qhov kev sim no tau tso cai rau kuv txhawm rau txhim kho kuv qhov kev nkag siab ntawm kev loj hlob thiab kev puas tsuaj ntawm photoautotrophs hauv ib puag ncig dej. Ib qho ntxiv, Kuv tau xyaum cov txheej txheem hauv kev ntsuas ib puag ncig thiab tshuaj xyuas thaum kawm paub ntau ntxiv txog cov txheej txheem uas tso cai rau cov cuab yeej xws li spectrophotometers ua haujlwm. Thaum txheeb xyuas cov qauv hauv qab lub tshuab tsom iav, Kuv tau kawm paub ntau ntxiv txog cov kab mob hauv ntiaj teb ib puag ncig thiab paub zoo txog lub cev ntawm ib hom tsiaj.