البصريات
مجهر مركّب (زاوي)
عدسة شيئية قصيرة البؤرة وعدسة عينية تتضاعفان إلى تكبير زاوي كبير للأجسام الدقيقة القريبة.
مجهر مركّب (زاوي) — محاكاة البصريات تفاعلية. عدسة شيئية قصيرة البؤرة وعدسة عينية تتضاعفان إلى تكبير زاوي كبير للأجسام الدقيقة القريبة. مختبر فيزياء افتراضي مجاني يعمل في المتصفح مع قياسات حية بوحدات النظام الدولي وشرح موجّه.
بصريات المجهر المركب
شيئية قصيرة البؤرة وعينية تتضاعفان إلى تكبير زاوي كبير للأجسام الدقيقة القريبة.
تنشئ الشيئية صورة حقيقية مكبرة داخل بؤرة العينية للتو؛ تعمل العينية حينها مكبرًا على تلك الصورة. التكبير الزاوي الكلي تقريبًا جداء تكبير الشيئية المستعرض وقوة العينية التكبيرية — عادة مئات المرات للأعمال البيولوجية.
- M = M_obj × M_eye
- نظام بعدستين
موجز التحقيق
خطط للسؤال قبل فتح المختبر
تعكس المقدمة الصفحة المُصيّرة مسبقًا: سؤال القيادة، والتوقعات المتنافسة، وأدوار المتغيرات، والقوانين الحاكمة، والتجهيز، والتحليل، وأسئلة التوسع تبقى مرئية وبهذا الترتيب.
السؤال القائد
للشيئية والعينية في المجهر المركب بعدان بؤريان ثابتان، لكن موضع العينية — طول الأنبوب — يمكن تعديله. هل يغيّر تغيير طول الأنبوب التكبير الكلي (تكبير النظام) للمجهر، مع أن البعد البؤري لأي من العدستين لا يتغيّر؟
توقعات للموازنة
- لا — طول الأنبوب لا يؤثر في التكبير الكلي، بل البعدان البؤريان الفرديان فقط.
- بعد تركيز العينية وحده يهم، لا مدى بُعدها عن الشيئية.
- نعم — زيادة طول الأنبوب تقرّب العينية من نقطة تركيزها الخاصة (بالنسبة إلى الصورة الحقيقية التي تكوّنها الشيئية)، فيزداد تكبير العينية نفسها ويُضرب في تكبير النظام الكلي فيكبر.
أدوار المتغيرات
ما تضبطه:
- طول الأنبوب L (cm)
ما تقيسه:
- تكبير النظام M
كيف يجري التحقيق
- افتح مسبق المجهر واضغط إعادة الضبط. الشيئية (f_o = 8 cm، عند مسافة عينة ثابتة) تكوّن صورة حقيقية؛ وللعينية f_e = 25 cm.
- فعّل قراءة تكبير النظام (التكبير الكلي لسلسلة تصوير العدستين).
- اضبط طول الأنبوب (الفصل بين الشيئية والعينية) لكل تجربة وسجل تكبير النظام الناتج.
المعادلة الحاكمة
تكبير نظام المجهر المركب — M = m₁·m₂·…
التكبير الكلي للمجهر المركب هو حاصل ضرب تكبيري صورتَي الشيئية والعينية الخاصتين، M = m_o × m_e — يُوجد كل منهما من معادلة العدسة الرقيقة باستخدام سلسلة تصوير العدستين الحقيقية، لا بصيغة تكبير زاوي مثالية.
ما يطلب من الطلاب استخراجه في ورقة العمل القابلة للطباعة
- لمحاولة واحدة، أوجد أولًا بعد صورة الشيئية d_i1 من 1/f_o = 1/d_o1 + 1/d_i1 (d_o1 = 9.6 cm، f_o = 8 cm — يبقى ثابتًا عند كل طول أنبوب). ثم أوجد بعد جسم العينية d_o2 = L − d_i1، وبعد صورتها d_i2 من 1/f_e = 1/d_o2 + 1/d_i2 (f_e = 25 cm). أخيرًا M = (−d_i1/d_o1)·(−d_i2/d_o2). قارن M بالجدول.
- اشرح لماذا يبقى تكبير الشيئية نفسه ثابتًا عبر المحاولات الثلاث، بينما يتغيّر تكبير العينية — وبالتالي تكبير النظام الكلي — مع طول الأنبوب.
أين يظهر هذا خارج المختبر
- قارن تكبير نظام هذه التجربة بصيغة تجربة العدسة المكبرة البسيطة M = N/f. اشرح لماذا يمكن لتسلسل صورتَي عدستين حقيقيتين أن يضاعف التكبير إلى ما هو أبعد بكثير مما تستطيعه أي عدسة بمفردها.
- وحّدت المجاهر الحقيقية تاريخيًا على أطوال أنابيب محددة (مثل 160 mm) لتُخلط شيئيات وعينيات مصنّعين مختلفين وتطابقها بتوقع. اشرح لماذا يهم توحيد طول الأنبوب — لا البعد البؤري لكل عدسة وحده — لأجزاء المجهر القابلة للتبديل.
- AP Physics 2 — Unit 13: Geometric Optics
- General High School Physics — Light & optics
- NGSS High School Physics — Wave properties
- أهلًا بك في المجهر
- حدد العدسة الشيئية
- اضغط تشغيل
- تكبير ثنائي المرحلة
- افتح لوحة الخصائص
- أحسنت!
افتح المحاكاة التفاعلية لبناء المشهد، واضغط تشغيل، واستكشف بقياسات حية وشرح موجّه.