如今，我们都习惯了那些能让我们详细观察微小事物的仪器。但在 18 世纪，显微镜曾是当时最热门的社交娱乐项目。
在那个年代，英国的知识分子会举办一种名为“科学派对”的社交聚会。在雅致的家中，人们围坐在一起，一边喝着咖啡和茶，一边进行科学讨论，并观看最新的发现和思想演示。
例如，伟大的化学家 汉弗里·戴维（Humphry Davy）——他后来发现了许多元素，包括钠、钾、钙和镁——会举办热闹的聚会，与会者轮流吸入一氧化二氮，也就是今天我们熟知的笑气，其结果往往是令人陶醉的。
大多数科学派对比戴维的聚会要平静得多。通常，这些派对包括识别当地植物，或在夜空中搜寻流星和彗星。另一种流行的消遣方式是制造和使用高压静电设备，例如 温士赫静电起电机（Wimshurst machines）和 莱顿瓶（Leyden jars）。
但或许科学派对的“女王”是太阳显微镜。太阳显微镜最早开发于 1750 年左右，在随后的几十年里越来越受欢迎。这种仪器的工作原理非常类似于 20 世纪 70 年代的幻灯片放映机。然而，为了照明，太阳显微镜并没有使用当时尚未发明的灯泡，而是依靠可移动的镜子和透镜系统来反射阳光。然后，该设备会将微观标本的放大图像投射到黑暗房间的墙壁上。
虽然太阳显微镜曾经相当流行，但现在它们大多已被遗忘，并且在少数研究它们的科学史学家中的声誉也褒贬不一。有些人认为这种仪器只是一个玩具，没有多少科学价值，只是一款供业余爱好者和修补匠使用的设备。另一些人则认为，这些设备很重要，它们通过提供前所未见的景象，激发了人们对科学的兴趣。它们向人们展示了微观世界既有趣又重要，迫使人们拓展想象力。
当我了解到这种奇妙的小仪器的历史和科学原理后，我决定自己动手制作一个。我很难找到关于如何制造太阳显微镜的详细信息，但通过反复试验——以及阅读我找到的有限资料——我成功制作了一个效果相当不错的 DIY 设备。此外，通过添加一些现代化的改进，我使我的版本更容易组装和使用。
当我将准备好的植物细胞和昆虫部件的载玻片放入太阳显微镜中时，它们呈现的景象正如启蒙时代的科学派对参与者们所声称的那样。虽然我以前也用普通光学显微镜看过微小物体，但看到由我自己制作的机器投射出的又大又清晰的图像，让我感到非常满足。
我认为这种仪器是宏观世界和微观世界之间的桥梁。由于太阳充当光源，太阳显微镜结合了对立面：微小变得巨大，黑暗变得明亮。最奇特的是，天文学变成了生物学。
制作太阳显微镜
制作太阳显微镜并不特别困难，但确实需要使用一些木工工具。根据您能否以合理的价格找到二手零件，成本应该会低于 50 美元。
规格
- 时间：约 16 小时
- 成本：约 50 美元
- 难度：中等
工具
- 带 1/8 英寸、5/32 英寸和 5/16 英寸钻头的电钻
- 木凿
- 木工胶
- 胶水
- 三个木胶夹
- 砂纸，切割成 1 英寸宽的条
- 开孔器，直径 1¾ 英寸
- 锤子
- 美工刀
- 如果您不依赖太阳能：高强度手电筒
- 如果您依赖太阳能：无损车身保护胶带
材质
您的太阳显微镜的精确尺寸将取决于您选择的投影镜头。这些计划基于柯达 Ecktanar 投影镜头，焦距为 102 毫米，f 2.8，最宽处厚度略大于 2 英寸。这种镜头非常常见，您可以在 eBay 等网站上以相当便宜的价格找到二手版本。如果您最终获得不同的镜头，那么重要的是要意识到镜箱的尺寸会发生变化。镜头的直径将影响木板的宽度，其焦距将影响木板的长度。
- 两块椴木或杨木板，宽 2¼ 英寸，长 13 英寸，厚 ¼ 英寸（您可以使用带锯轻松将椴木或杨木切割到所需尺寸。如果没有带锯，只要小心，您也可以使用手锯。）
- 两块椴木或杨木板，宽 3 英寸，长 13 英寸，厚 ¼ 英寸
- 八个 ¼ 英寸直径的 T 型螺母（T 型螺母在任何五金店都有售，它们提供了一种将螺栓固定在平面木板表面的方法。每个 T 型螺母都由一个带螺纹的身体和一个带有法兰的顶部组成，从侧面看就像一个 T。）
- 来自幻灯片放映机的投影镜头，例如 柯达 Ecktanar 102 毫米镜头
- 四个 ¼ 英寸的蝶形螺丝，长 ½ 英寸
- 四个 ¼ 英寸的蝶形螺丝，长 1 英寸
- 两个 #10 螺栓，长 2 英寸，每个带螺母和垫圈
- 两个木方块，2 又 3/16 英寸 x 2 又 7/16 英寸 x ¾ 英寸厚
- 一个木方块，2 又 3/16 英寸 x 2 又 7/16 英寸 x ¼ 英寸厚
- 两个平凸透镜，直径 50 毫米（在撰写本文时，亚马逊、全球速卖通和 eBay 都以低于 10 美元的价格出售此类镜头。如果您找不到合适的镜头，可以用双凸透镜（例如一个小放大镜上的镜头）代替两个平凸透镜，效果相似，但图像亮度会略有下降。）
- 如果您依赖太阳能：圆形镜子，直径 2½ 英寸
- 如果您依赖太阳能：安装在万向节上的放大镜（这是您在焊接电路连接时看到的用于固定部件的放大镜上的连接方式。）
- 如果您依赖太阳能：不透明的黑布
说明
太阳显微镜由四部分组成：投影镜头、用于将组件固定在正确位置的镜箱、聚光镜以及太阳反射器或高强度手电筒。后者取决于您是否选择将太阳作为光源。
阳光可能是一个不可靠且难以捉摸的光源，因此我建议您首先尝试使用手电筒来完成此项目。如果手电筒效果良好，然后您就可以购买太阳反射器的零件，制作并将其安装到完成的显微镜上。
购买投影镜头
虽然可以从单个透镜开始制造投影镜头，但购买一个二手投影机镜头更简单、更便宜。幻灯片放映机在 20 世纪 60 年代到 90 年代非常流行，现在大多数都闲置在地下室和阁楼里。这意味着您可以在 几乎免费的价格 找到高质量的幻灯片放映机镜头。
在制作镜箱之前，请测量投影镜头的直径，以确保它能够安装进去。如果镜头太大，请使用更宽的木板来增加镜箱的尺寸。
制作镜箱
为了将所有组件固定在一起，您需要制作一个可以容纳它们的木制镜箱。
首先，您需要在 3 英寸宽的木板上制作一个槽，形成一个用于放置标本载玻片的开口。要进行此切割，您将需要带有 1/8 英寸钻头的电钻、木凿和砂纸条。
先钻出一系列孔，形成一条长 1 又 1/8 英寸的线。然后用木凿清除孔之间的木材。结果会很粗糙，所以需要打磨光滑：将 1 英寸宽的砂纸条穿过开口，打磨掉粗糙的部分。
接下来，在每块 3 英寸宽的木板上钻四个 5/16 英寸的孔，放置位置如图所示的镜箱组装图。将 T 型螺母放在孔上，并用锤子敲入。
现在您已经准备好了 3 英寸宽的木板，可以将它们与 2¼ 英寸宽的木板组合起来，组装镜箱。
在 3 英寸宽的木板边缘涂上胶水，然后将它们压在 2¼ 英寸宽的木板上。然后用夹具将组件固定住，直到胶水干燥，这大约需要一个小时。
取下夹具后，插入蝶形螺丝。1 英寸长的螺丝应插入靠近槽的 T 型螺母中，½ 英寸长的螺丝应插入另一端的 T 型螺母中。
制作聚光镜
为了形成明亮的图像，来自反射镜或手电筒的阳光必须聚焦，或者说“凝聚”到要放大的图像上。聚光镜通常由两个略微分开并按以下方式组装的平凸透镜组成。
制作聚光镜，首先找到并标记每个木方块的中心。在刚刚标记的中心位置，在三块木板上各钻一个 1¾ 英寸的孔。
接下来，对于两块 ¾ 英寸厚的木方块，使用美工刀在钻孔的一侧雕刻出一个边缘。雕刻必须足够深，以防止每个透镜突出到木板表面平面之外。
将三块聚光镜木方块堆叠在一起，然后在组件的相对角落钻两个 5/32 英寸的孔。
将透镜放入支架中，如图所示的聚光镜图。然后将 #10 螺栓穿过孔。插入垫圈并拧紧螺母。
将组装好的聚光镜放入木制镜箱中，确保其滑动顺畅。如果聚光镜在任何点卡住或摩擦，则需要从木制透镜支架上打磨掉一些材料，直到其能够轻松移动。
组装太阳反射器
如果您决定用太阳光为您的显微镜供电，您需要将这些光线引导到聚光镜，然后穿过载玻片标本。这需要一个太阳反射器。为了方便将反射器安装到显微镜上，我用一个带万向节的放大镜制作了一个。
您可以拆解一个所谓的“帮忙之手”（helping hand）或“第三只手”（third hand）来制作一个廉价的太阳反射器。这是一种在焊接电路连接时用于固定部件的设备。（在 Harbor Freight 工具店大约卖 5 美元）。这些便宜的装置通常包含一个末端带万向节的小放大镜。
取下放大镜片，然后用胶水将一个小镜子粘在镜片上，如图所示。
现在您可以将太阳反射器安装到您的项目上了。万向节可以快速调整角度，以便更好地将光线反射到太阳显微镜中。
组装部件
一旦所有组件都完成，您就可以将它们组装成太阳显微镜了。
首先，将投影镜头插入镜箱中，靠近载玻片槽的那一端。轻轻拧紧蝶形螺丝，将投影镜头固定到位，确保光线能够垂直于镜箱开口面的直线穿过镜头。
将聚光镜插入镜箱的另一侧。拧紧蝶形螺丝。
使用显微镜
将太阳显微镜拿到一个黑暗的房间里，将投影镜头对准约 10 英尺外的白墙或屏幕。将带有标本的载玻片插入槽中并居中。现在，用手电筒（越亮越好）照射镜箱的聚光端。调整透镜和标本载玻片的位置，使光线居中并垂直于透镜和载玻片表面。
您可能需要调整投影镜头或聚光镜的位置才能获得清晰的焦点。要做到这一点，松开蝶形螺丝，轻轻地前后移动镜头和镜筒，直到图像清晰锐利。
根据镜头的焦距以及投影镜头与屏幕之间的距离，您预计至少可以获得 25 倍的放大倍率。通过将太阳显微镜移离屏幕更远，您可以将放大倍率提高到 50 倍甚至更高。但请注意，这样做也会使图像变暗。
如果您不介意使用手电筒或其他人造光源，那么您就可以使用了。然而，如果您真的想举办一次科学派对，您就必须利用太阳。要做到这一点，您需要将太阳显微镜的一端放在明亮的户外，而另一端则指向一个黑暗的房间。
实现此效果的一种常用方法是利用窗户。将太阳显微镜放置好，使聚光镜端能够接收阳光，而投影镜头端则指向您的黑暗房间。为了完全区分明亮区域和黑暗区域，请使用一张不透明的黑布和一些无损车身保护胶带遮挡外部光线。
一旦您将太阳显微镜固定在窗户上，拿出您之前制作的太阳反射器，检查组件开放端的鳄鱼夹。您可以使用它们将镜子固定在太阳显微镜的聚光镜端。调整镜子的角度，使其将阳光反射通过透镜和显微镜载玻片。它应该会在黑暗房间内的白屏幕上投射出一个图像。一旦获得明亮的图像，您就可以通过改变屏幕与显微镜镜头之间的距离来调整图像的大小和焦点。
