Sammensat mikroskop: Tubuslængde og forstørrelse

1 · Forudsig

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?

• 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.

2 · Opsætning

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.

3 · Saml data

Tegn systemforstørrelse M (y-aksen) som funktion af tubuslængde L (x-aksen) for dine tre målinger. Er sammenhængen en ret linje?

4 · Analysér

1. 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.
2. 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.

5 · Udvid

1. 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.
2. 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.

Fysikken bag dette eksperiment

← Tilbage til eksperimentet

138 gratis printbare fysik-labark