Optik

Sammensat mikroskop (vinkel)

Et objektiv med kort brændvidde og et okular giver tilsammen en stor vinkelforstørrelse af bittesmå objekter på nært hold.

Sammensat mikroskop (vinkel) — interaktiv Optik-simulation. Et objektiv med kort brændvidde og et okular giver tilsammen en stor vinkelforstørrelse af bittesmå objekter på nært hold. Gratis virtuelt fysiklaboratorium i browseren med live SI-målinger og en guidet gennemgang.

Sammensat mikroskops optik

Et objektiv med kort brændvidde og et okular ganges sammen til en stor vinkelforstørrelse af bittesmå genstande tæt på.

Objektivet skaber et forstørret virkeligt billede lige inden for okularets brændpunkt; okularet virker derefter som en lupe på dette billede. Den samlede vinkelforstørrelse er omtrent produktet af objektivets tværforstørrelse og okularets forstørrelsesevne — typisk flere hundrede gange til biologisk arbejde.

• M = M_obj × M_eye
• System med to linser

Undersøgelsesoplæg

Planlæg spørgsmålet, før du åbner laboratoriet

Resuméet spejler den forhåndsrenderede side: drivende spørgsmål, konkurrerende forudsigelser, variablernes roller, styrende love, opsætning, analyse- og udvidelsesspørgsmål forbliver synlige og i denne rækkefølge.

Drivende spørgsmål

Objektivet og okularet i et sammensat mikroskop har faste brændvidder, men okularets position — tubuslængden — kan stadig justeres. Ændrer det mikroskopets samlede (system-)forstørrelse at ændre tubuslængden, selvom ingen af linsernes brændvidde ændrer sig?

Forudsigelser at afveje

• Nej — tubuslængden påvirker ikke den samlede forstørrelse; kun de enkelte linsers brændvidder gør.
• Kun okularets brændvidde betyder noget, ikke hvor langt det sidder fra objektivet.
• Ja — at øge tubuslængden flytter okularet tættere på sit eget brændpunkt (i forhold til det reelle billede, objektivet danner), hvilket øger okularets egen forstørrelse og multipliceres ind i en større samlet systemforstørrelse.

Variablers roller

Det, du indstiller:

• Rørlængde L (cm)

Det, du måler:

• Systemforstørrelse M

Sådan forløber undersøgelsen

1. Åbn forudindstillingen microscope, og tryk på Nulstil. Objektivet (f_o = 8 cm, ved en fast prøveafstand) danner et reelt billede; okularet har f_e = 25 cm.
2. Slå aflæsningen af systemforstørrelse til (den samlede M for de to linsers billedkæde).
3. Indstil tubuslængden (afstanden mellem objektiv og okular) for hver måling, og registrér den resulterende systemforstørrelse.

Styrende ligning

Sammensat mikroskops systemforstørrelse — M = m₁·m₂·…

Et sammensat mikroskops samlede forstørrelse er produktet af objektivets og okularets egne billedforstørrelser, M = m_o × m_e — hver fundet fra den tynde linses ligning ved brug af den reelle to-linse-billedkæde, ikke en idealiseret vinkelforstørrelsesformel.

Det, det printbare arbejdsark beder eleverne regne ud

• Find for én måling først objektivets billedafstand d_i1 fra 1/f_o = 1/d_o1 + 1/d_i1 (d_o1 = 9,6 cm, f_o = 8 cm — forbliver den samme ved enhver tubuslængde). Find derefter okularets genstandsafstand d_o2 = L − d_i1, og dets billedafstand d_i2 fra 1/f_e = 1/d_o2 + 1/d_i2 (f_e = 25 cm). Til sidst M = (−d_i1/d_o1)·(−d_i2/d_o2). Sammenlign M med tabellen.
• Forklar hvorfor objektivets egen forstørrelse er konstant på tværs af alle tre målinger, mens okularets forstørrelse — og dermed den samlede systemforstørrelse — ændrer sig med tubuslængden.

Hvor det viser sig uden for laboratoriet

• Sammenlign dette eksperiments systemforstørrelse med simple-magnifier-eksperimentets M = N/f. Forklar hvorfor det at kæde to reelle linsebilleder sammen kan mangedoble forstørrelsen langt ud over, hvad hver linse kunne give alene.
• Rigtige mikroskoper standardiserede historisk på bestemte tubuslængder (som 160 mm), så objektiver og okularer fra forskellige producenter kunne blandes og matches forudsigeligt. Forklar hvorfor standardisering af tubuslængden — ikke kun hver linses brændvidde — betyder noget for udskiftelige mikroskopdele.

• AP Physics 2 — Unit 13: Geometric Optics
• General High School Physics — Light & optics
• NGSS High School Physics — Wave properties

1. Velkommen til Mikroskop
2. Vælg objektivlinsen
3. Tryk på Afspil
4. Totrins-forstørrelse
5. Åbn egenskabspanelet
6. Du klarede det!

Åbn den interaktive simulation for at bygge scenen, tryk på Afspil og udforsk med live-målinger og en guidet gennemgang.

Åbn interaktivt laboratorium →

Download labark →

Tyndlinseligningen