المكبّر البسيط: التكبير الزاوي
1 · توقّع
عدسة مكبرة بسيطة، تستخدم بعين مسترخية، توضع عند بؤرة العدسة بالضبط. هل عدسة أقصر بعدًا بؤريًا تعطي تكبيرًا زاويًا أعلى أم أدنى؟
- بعد بؤري أقصر يعطي تكبيرًا أدنى.
- لا يعتمد التكبير على بعد تركيز العدسة.
- أعلى — بعد بؤري أقصر يتيح لك الاقتراب من الجسم أكثر بكثير مما تسمح به نقطة قرب العين المجردة، فينتج حجمًا زاويًا ظاهريًا أكبر.
2 · التجهيز
- افتح تجربة المكبّر البسيط واضغط إعادة. الجسم عند بؤرة العدسة بالضبط (مشاهدة بعين مسترخية، صورة افتراضية عند اللانهاية).
- فعّل قراءة التكبير الزاوي.
- اضبط بعد تركيز العدسة لكل تجربة وسجل التكبير الزاوي الناتج.
3 · اجمع البيانات
| بعد تركيز العدسة f (cm) | التكبير الزاوي M |
|---|---|
| 5.00 | |
| 10.00 | |
| 15.00 |
ارسم M (المحور y) مقابل 1/f (المحور x) لتجاربك الثلاث. هل الخط مستقيم يمر بالأصل؟
4 · حلّل
- لمحاولة واحدة، احسب M = N/f باستخدام مسافة نقطة القرب المعيارية N = 25 cm. قارن بالجدول.
- اشرح لماذا يعطي بعد بؤري أقصر تكبيرًا أعلى: إنه يتيح للعين المسترخية رؤية الجسم من أقرب بكثير مما تسمح به نقطة قربها المجردة أصلًا، فيحت الجسم زاوية أكبر بكثير.
5 · وسّع
- للمكبرات قصيرة البعد البؤري جدًا (العالية M) مسافات عمل قصيرة جدًا أيضًا (الجسم يلامس العدسة تقريبًا)، فتصير غير عملية فوق تكبير معين. اشرح لماذا نادرًا ما تتجاوز عيون الصاغة والمكبرات اليدوية البسيطة نحو 10×–20×.
- لتكبير أعلى بكثير مما تحققه عدسة بسيطة عمليًا، يتحول المصممون البصريون إلى أنظمة مركبة (كتجربة المجهر المركب). اشرح لماذا تسلسل مرحلتين معتدلتَي التكبير، بدلًا من عدسة واحدة قصيرة البعد البؤري للغاية، هو الحل العملي.
الفيزياء خلف هذه التجربة
التكبير الزاوي للمكبّر البسيط
العدسة المكبرة المستخدمة بعين مرتخية وجسم عند النقطة البؤرية تحقق تكبيرًا زاويًا M = N/f، حيث N = 25 cm مسافة نقطة القرب المعيارية. البعد البؤري الأقصر يعني تكبيرًا أعلى.