Mikroskop: dvě čočky pro vysoké zvětšení

1 · Predikuj

Mikroskop používá objektiv s krátkou ohniskovou vzdáleností blízko preparátu, následovaný okulárem. Dosahuje použití dvou čoček v řadě mnohem vyššího zvětšení, než by dokázala kterákoli čočka sama?

• Ano — řetězení dvou středních zvětšení je násobí dohromady a dává mnohem vyšší celkové zvětšení než jediná čočka.
• Ne — použití dvou čoček nezvyšuje zvětšení za limit jedné čočky.
• Zvětšení závisí jen na okuláru, ne na objektivu.

2 · Sestavení

1. Otevři předvolbu compound-microscope a stiskni Resetovat. Objektiv má f = 6 cm; okulář má f = 8 cm, oddělené 22 cm.
2. Zapni odečty vzdálenosti obrazu objektivu a zvětšení soustavy.
3. Nastav vzdálenost preparátu od objektivu pro každý pokus a zapiš vzdálenost obrazu objektivu a celkové zvětšení soustavy.

3 · Sbírej data

Vynes zvětšení soustavy M (osa y) proti vzdálenosti preparátu (osa x) pro své tři pokusy.

4 · Analyzuj

1. Pro jeden pokus spočti vzdálenost obrazu objektivu d_i1 z 1/f₁ = 1/d_o1 + 1/d_i1 (f₁ = 6 cm), pak vzdálenost předmětu okuláru d_o2 = 22 − d_i1, pak jeho vzdálenost obrazu d_i2 z 1/f₂ = 1/d_o2 + 1/d_i2 (f₂ = 8 cm). Nakonec M = (−d_i1/d_o1)·(−d_i2/d_o2). Porovnej M s tabulkou.
2. Výchozí vzdálenost preparátu této předvolby (12 cm) dává M = 4. Vysvětli pomocí řetězového výpočtu, jak skromné zvětšení objektivu kombinované se skromným zvětšením okuláru se skládá do mnohem většího celkového čísla.

5 · Rozšiř

1. Preparát umístěný jen těsně za ohniskovou vzdálenost objektivu (jako v tomto experimentu) produkuje velké zvětšení prvního stupně. Vysvětli, proč objektivy mikroskopů jsou navrhovány s velmi krátkými ohniskovými vzdálenostmi (pár mm u skutečných přístrojů), aby maximalizovaly tento efekt.
2. Mikroskopy nemohou zvětšovat donekonečna — za určitým bodem další zvětšení jen zvětšuje rozmazání bez odhalení nových detailů, omezené samotnou vlnovou délkou světla (difrakce). Proč by prosté přidání dalších čočkových stupňů nevyřešilo tento fundamentální limit?

Fyzika za tímto experimentem

← Zpět na experiment

138 bezplatných tisknutelných pracovních listů z fyziky