Optik
Mikroskop (winklig)
Ein kurzbrenniges Objektiv und Okular multiplizieren zu großer Winkelvergrößerung für kleine nahe Objekte.
Mikroskop (winklig) — interaktive Optik-Simulation. Ein kurzbrenniges Objektiv und Okular multiplizieren zu großer Winkelvergrößerung für kleine nahe Objekte. Kostenloses browserbasiertes virtuelles Physiklabor mit Live-SI-Messwerten und geführtem Tutorial.
Optik des Mikroskops
Ein kurzbrenniges Objektiv und Okular multiplizieren sich zu großer Winkelvergrößerung für kleine nahe Objekte.
Das Objektiv erzeugt ein vergrößertes reelles Bild knapp innerhalb der Brennweite des Okulars; das Okular wirkt dann als Lupe auf dieses Bild. Die gesamte Winkelvergrößerung ist ungefähr das Produkt aus der Quervergrößerung des Objektivs und der Vergrößerungsleistung des Okulars — typischerweise Hunderte von Malen bei biologischer Arbeit.
- M = M_obj × M_eye
- Zwei-Linsen-System
Untersuchungsbericht
Planen Sie die Frage, bevor Sie das Labor öffnen
Das Briefing entspricht der vorgerenderten Seite: Leitfrage, konkurrierende Vorhersagen, Variablenrollen, maßgebliche Gesetze, Aufbau sowie Analyse- und Erweiterungsaufgaben bleiben sichtbar und in dieser Reihenfolge.
Leitfrage
Objektiv und Okular eines Verbundmikroskops haben feste Brennweiten, aber die Position des Okulars — die Tubuslänge — lässt sich weiterhin verstellen. Ändert eine Änderung der Tubuslänge die Gesamtvergrößerung (Systemvergrößerung) des Mikroskops, obwohl sich die Brennweite keiner Linse ändert?
Vorhersagen zum Abwägen
- Nein – die Tubuslänge hat keinen Einfluss auf die Gesamtvergrößerung, sondern nur auf die Brennweiten der einzelnen Objektive.
- Es kommt nur auf die Brennweite des Okulars an, nicht darauf, wie weit es vom Objektiv entfernt ist.
- Ja — eine größere Tubuslänge bewegt das Okular näher an seinen eigenen Brennpunkt (relativ zum reellen Bild, das das Objektiv erzeugt), wodurch die eigene Vergrößerung des Okulars steigt und sich in eine größere Gesamtsystemvergrößerung multipliziert.
Variable Rollen
Was Sie eingestellt haben:
- Rohrlänge L (cm)
Was Sie messen:
- Systemvergrößerung M
Wie die Untersuchung abläuft
- Öffnen Sie die Mikroskopvoreinstellung und drücken Sie Zurücksetzen. Das Objektiv (f_o = 8 cm, bei festem Objektabstand) erzeugt ein reelles Bild; das Okular hat f_e = 25 cm.
- Aktivieren Sie die Anzeige der Systemvergrößerung (das gesamte M der Bildkette beider Linsen).
- Stellen Sie die Tubuslänge (Objektiv-Okular-Abstand) für jeden Versuch ein und notieren Sie die resultierende Systemvergrößerung.
Maßgebende Gleichung
Systemvergrößerung des Verbundmikroskops — M = m₁·m₂·…
Die Gesamtvergrößerung eines Verbundmikroskops ist das Produkt der eigenen Bildvergrößerungen von Objektiv und Okular, M = m_o × m_e — jede aus der Dünne-Linsen-Gleichung anhand der tatsächlichen Bildkette beider Linsen bestimmt, nicht aus einer idealisierten Winkelvergrößerungsformel.
Was die Schüler auf dem druckbaren Arbeitsblatt erarbeiten müssen
- Bestimmen Sie für einen Versuch zunächst den Bildabstand des Objektivs d_i1 aus 1/f_o = 1/d_o1 + 1/d_i1 (d_o1 = 9,6 cm, f_o = 8 cm — bleibt bei jeder Tubuslänge gleich). Bestimmen Sie dann den Gegenstandsabstand des Okulars d_o2 = L − d_i1 und dessen Bildabstand d_i2 aus 1/f_e = 1/d_o2 + 1/d_i2 (f_e = 25 cm). Schließlich M = (−d_i1/d_o1)·(−d_i2/d_o2). Vergleichen Sie M mit der Tabelle.
- Erklären Sie, warum die eigene Vergrößerung des Objektivs über alle drei Versuche konstant bleibt, während sich die Vergrößerung des Okulars — und damit die Gesamtsystemvergrößerung — mit der Tubuslänge ändert.
Wo dies außerhalb des Labors sichtbar wird
- Vergleichen Sie die Systemvergrößerung dieses Experiments mit M = N/f des Experiments mit einfacher Lupe. Erklären Sie, warum das Aneinanderreihen zweier reeller Linsenbilder die Vergrößerung weit über das hinaus vervielfachen kann, was eine einzelne Linse allein leisten könnte.
- Echte Mikroskope waren in der Vergangenheit auf bestimmte Tubuslängen standardisiert (wie 160 mm), sodass Objektive und Okulare verschiedener Hersteller vorhersehbar gemischt und angepasst werden konnten. Erklären Sie, warum die Standardisierung der Tubuslänge — nicht nur der Brennweite jeder Linse — für austauschbare Mikroskopteile wichtig ist.
- AP Physics 2 — Unit 13: Geometric Optics
- General High School Physics — Light & optics
- NGSS High School Physics — Wave properties
- Willkommen beim Mikroskop
- Objektiv auswählen
- Abspielen drücken
- Zwei-Stufen-Vergrößerung
- Eigenschaften-Panel öffnen
- Geschafft!
Öffnen Sie die interaktive Simulation, um die Szene aufzubauen, drücken Sie auf Play und erkunden Sie sie mit Live-Messungen und einem geführten Tutorial.