Zusammengesetzte Mikroskopvergrößerung: Die vollständige Formel
1 · Vorhersagen
Die Gesamtwinkelvergrößerung eines Verbundmikroskops hängt von der Tubuslänge (Abstand zwischen Objektiv und Okular) ab, nicht nur von den einzelnen Brennweiten. Erhöht eine längere Tubuslänge die Gesamtvergrößerung?
- 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 auf die Tubuslänge.
- Ja – eine längere Tubuslänge erhöht die Bildvergrößerung des Objektivs, die sich in der Gesamtsystemvergrößerung vervielfacht.
2 · Aufbauen
- Öffnen Sie die Mikroskopvoreinstellung und drücken Sie Zurücksetzen. Das Ziel hat f_o = 8 cm; Das Okular hat f_e = 25 cm.
- Aktivieren Sie die Anzeige der Winkelvergrößerung.
- Stellen Sie die Tubuslänge (Objektiv-Okular-Abstand) für jeden Versuch ein und notieren Sie die resultierende Vergrößerung.
3 · Daten sammeln
| Rohrlänge L (cm) | Winkelvergrößerung M |
|---|---|
| 50.00 | |
| 70.00 | |
| 90.00 |
Tragen Sie M (y-Achse) gegen die Rohrlänge L (x-Achse) für Ihre drei Versuche auf. Geht die Linie gerade durch den Ursprung?
4 · Auswerten
- Berechnen Sie für einen Versuch M = −(L/f_o)·(N/f_e) mit f_o = 8 cm, f_e = 25 cm, N = 25 cm (Standard-Nahpunkt). Vergleichen Sie mit der Tabelle.
- Erklären Sie, warum diese Formel sowohl einen „lateralen“ Vergrößerungsfaktor (L/f_o, von der Abbildung des Objektivs über die Rohrlänge) als auch einen „Winkel“-Vergrößerungsfaktor (N/f_e, vom Okular, das als einfache Lupe auf diesem Zwischenbild fungiert) kombiniert.
5 · Vertiefen
- Vergleichen Sie die Formel dieses Experiments mit M = N/f des Experiments mit einfacher Lupe. Erklären Sie, warum der zusätzliche Faktor L/f_o des Mikroskops den „Vorvergrößerungs“-Schritt darstellt, den die Objektivlinse beisteuert, bevor das Okular überhaupt involviert ist.
- 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 von L (neben f_o und f_e) für austauschbare Mikroskopteile wichtig ist.
Die Physik hinter diesem Experiment
Vergrößerung des zusammengesetzten Mikroskops
Die Gesamtwinkelvergrößerung eines zusammengesetzten Mikroskops beträgt M = −(L/f_o)(N/f_e): die Vergrößerung des Objektivs über die Tubuslänge L, multipliziert mit dem einfachen Vergrößerungsfaktor des Okulars unter Verwendung des Standard-Nahpunkts N = 25 cm.