Det sammensatte mikroskop: To linser giver høj forstørrelse

1 · Forudsig

Et sammensat mikroskop bruger et objektiv med kort brændvidde tæt på præparatet efterfulgt af et okular. Opnår brugen af to linser i træk en meget højere forstørrelse, end nogen af linserne kunne alene?

• Ja — at kæde to moderate forstørrelser sammen multiplicerer dem og giver en langt højere samlet forstørrelse end en enkelt linse.
• Nej — brugen af to linser forøger ikke forstørrelsen ud over en enkelt linses grænse.
• Forstørrelsen afhænger kun af okularet, ikke af objektivet.

2 · Opsætning

1. Åbn forudstillingen compound-microscope, og tryk på Nulstil. Objektivet har f = 6 cm; okularet har f = 8 cm, med 22 cm imellem.
2. Slå aflæsningerne af objektivets billedafstand og systemforstørrelse til.
3. Indstil præparatets afstand fra objektivet for hver måling, og registrér objektivets billedafstand og systemets samlede forstørrelse.

3 · Saml data

Tegn systemforstørrelse M (y-aksen) som funktion af præparatafstanden (x-aksen) for dine tre målinger.

4 · Analysér

1. Beregn for én måling objektivets billedafstand d_i1 ud fra 1/f₁ = 1/d_o1 + 1/d_i1 (f₁ = 6 cm), derefter okularets genstandsafstand d_o2 = 22 − d_i1 og derefter dets billedafstand d_i2 ud fra 1/f₂ = 1/d_o2 + 1/d_i2 (f₂ = 8 cm). Til sidst M = (−d_i1/d_o1)·(−d_i2/d_o2). Sammenlign M med tabellen.
2. Denne forudstillings standardpræparatafstand (12 cm) giver M = 4. Forklar ud fra kædeberegningen, hvordan en beskeden objektivforstørrelse kombineret med en beskeden okularforstørrelse bliver til et langt større samlet tal.

5 · Udvid

1. Et præparat, der placeres lige netop uden for objektivets brændvidde (som i dette eksperiment), giver en stor første-trins forstørrelse. Forklar, hvorfor mikroskopobjektiver designes med meget korte brændvidder (nogle få mm i rigtige instrumenter) for at maksimere denne effekt.
2. Sammensatte mikroskoper kan ikke forstørre i det uendelige — ud over et vist punkt forstørrer yderligere forstørrelse bare sløringen uden at afsløre nye detaljer, begrænset af selve lysets bølgelængde (diffraktion). Hvorfor ville det at tilføje flere linsetrin måske ikke løse denne fundamentale grænse?

Fysikken bag dette eksperiment

← Tilbage til eksperimentet

138 gratis printbare fysik-labark