Οπτική

Σύνθετο μικροσκόπιο (γωνιακά)

Βραχυεστιακός αντικειμενικός και προσοφθαλμικός πολλαπλασιάζονται δίνοντας μεγάλη γωνιακή μεγέθυνση για μικροσκοπικά κοντινά αντικείμενα.

Σύνθετο μικροσκόπιο (γωνιακά) — διαδραστική προσομοίωση Οπτική. Βραχυεστιακός αντικειμενικός και προσοφθαλμικός πολλαπλασιάζονται δίνοντας μεγάλη γωνιακή μεγέθυνση για μικροσκοπικά κοντινά αντικείμενα. Δωρεάν εικονικό εργαστήριο φυσικής στον φυλλομετρητή με ζωντανές μετρήσεις σε μονάδες SI και καθοδηγούμενο μάθημα.

Σύνθετο μικροσκόπιο

Αντικειμενικός μικρής εστιακής απόστασης και προσοφθάλμιος πολλαπλασιάζονται σε μεγάλη γωνιακή μεγέθυνση για μικροσκοπικά κοντινά αντικείμενα.

Ο αντικειμενικός δημιουργεί μεγεθυμένη πραγματική εικόνα ακριβώς μέσα στο εστιακό σημείο του προσοφθαλμίου· ο προσοφθάλμιος μετά λειτουργεί ως μεγεθυντικός φακός σε αυτή την εικόνα. Η συνολική γωνιακή μεγέθυνση είναι περίπου το γινόμενο της εγκάρσιας μεγέθυνσης αντικειμενικού και της μεγαλυντικής ισχύος προσοφθαλμίου — τυπικά εκατοντάδες φορές για βιολογική εργασία.

• M = M_obj × M_eye
• Γωνιακή μεγέθυνση

Σύνοψη έρευνας

Σχεδίασε την ερώτηση πριν ανοίξεις το εργαστήριο

Η σύνοψη κατοπτρίζει την προαποτυπωμένη σελίδα: η βασική ερώτηση, οι αντικρουόμενες προβλέψεις, οι ρόλοι των μεταβλητών, οι κύριοι νόμοι, η διάταξη, η ανάλυση και οι προεκτάσεις παραμένουν ορατά και με αυτή τη σειρά.

Βασική ερώτηση

Σύνθετο μικροσκόπιο χρησιμοποιεί αντικειμενικό φακό μικρής εστιακής απόστασης κοντά στο δείγμα, ακολουθούμενο από προσοφθάλμιο. Η χρήση δύο φακών με τη σειρά επιτυγχάνει πολύ υψηλότερη μεγέθυνση από ό,τι θα μπορούσε κανένας φακός μόνος;

Προβλέψεις προς σταθμίσει

• Ναι — η αλυσίδωση δύο μέτριων μεγενθύνσεων τις πολλαπλασιάζει μεταξύ τους, δίνοντας πολύ υψηλότερη συνολική μεγέθυνση από έναν μόνο φακό.
• Όχι — η χρήση δύο φακών δεν αυξάνει τη μεγέθυνση πέρα από το όριο ενός μονού φακού.
• Η μεγέθυνση εξαρτάται μόνο από τον προσοφθάλμιο, όχι από τον αντικειμενικό.

Ρόλοι μεταβλητών

Τι ρυθμίζεις:

• Απόσταση δείγματος από αντικειμενικό (cm)

Τι μετράς:

• Απόσταση εικόνας αντικειμενικού (cm)
• Μεγέθυνση συστήματος M

Πώς εκτελείται η έρευνα

1. Άνοιξε την προεπιλογή compound-microscope και πάτησε Επαναφορά. Ο αντικειμενικός έχει f = 6 cm· ο προσοφθάλμιος έχει f = 8 cm, σε απόσταση 22 cm.
2. Ενεργοποίησε τις ενδείξεις απόστασης εικόνας αντικειμενικού και μεγέθυνσης συστήματος.
3. Ρύθμισε την απόσταση δείγματος από τον αντικειμενικό για κάθε δοκιμή και κατέγραψε την απόσταση εικόνας του αντικειμενικού και τη συνολική μεγέθυνση συστήματος.

Κυρίαρχη εξίσωση

Δύο σταδίων μεγέθυνση μικροσκοπίου — M = m₁·m₂·…

Η συνολική μεγέθυνση σύνθετου μικροσκοπίου είναι το γινόμενο της μεγέθυνσης αντικειμενικού (απεικόνιση δείγματος) και της μεγέθυνσης προσοφθαλμίου (επαν-απεικόνιση εκείνης της ενδιάμεσης εικόνας): M = m_objective × m_eyepiece.

Τι ζητά να επεξεργαστούν οι μαθητές το εκτυπώσιμο φύλλο εργασίας

• Για μία δοκιμή, υπολόγισε την απόσταση εικόνας αντικειμενικού d_i1 από 1/f₁ = 1/d_o1 + 1/d_i1 (f₁ = 6 cm), μετά την απόσταση αντικειμένου προσοφθαλμίου d_o2 = 22 − d_i1, μετά την απόσταση εικόνας του d_i2 από 1/f₂ = 1/d_o2 + 1/d_i2 (f₂ = 8 cm). Τέλος M = (−d_i1/d_o1)·(−d_i2/d_o2). Σύγκρινε το M με τον πίνακα.
• Η προεπιλεγμένη απόσταση δείγματος αυτής της προεπιλογής (12 cm) δίνει M = 4. Εξήγησε, χρησιμοποιώντας τον υπολογισμό αλυσίδας, πώς μια μετριαμένη μεγέθυνση αντικειμενικού σε συνδυασμό με μετριαμένη μεγέθυνση προσοφθαλμίου αθροίζεται σε πολύ μεγαλύτερο συνολικό αριθμό.

Πού εμφανίζεται αυτό πέρα από το εργαστήριο

• Δείγμα τοποθετημένο barely έξω από την εστιακή απόσταση αντικειμενικού (όπως σε αυτό το πείραμα) παράγει μεγάλη μεγέθυνση πρώτου σταδίου. Εξήγησε γιατί οι αντικειμενικοί φακοί μικροσκοπίων σχεδιάζονται με πολύ μικρές εστιακές αποστάσεις (λίγα mm σε πραγματικά όργανα) για να μεγιστοποιηθεί αυτό το φαινόμενο.
• Σύνθετα μικροσκόπια δεν μπορούν να μεγεθύνουν επ' αόριστον — πέρα από ένα σημείο, η περαιτέρω μεγέθυνση απλώς μεγαλώνει τη θόλωση χωρίς να αποκαλύπτει νέα λεπτομέρεια, περιορισμένη από το ίδιο το μήκος κύματος του φωτός (περίθλαση). Γιατί η απλή προσθήκη περισσότερων σταδίων φακών δεν θα έλυνε αυτό το θεμελιώδες όριο;

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

1. Καλώς όρισες στο Σύνθετο μικροσκόπιο
2. Επίλεξε το αντικείμενο
3. Πάτησε Αναπαραγωγή
4. Αντικειμενικός συν προσοφθάλμιος
5. Άνοιξε το πάνελ Ιδιότητες
6. Το κατάφερες!

Άνοιξε τη διαδραστική προσομοίωση για να χτίσεις τη σκηνή, πάτησε Αναπαραγωγή και εξερεύνησε με ζωντανές μετρήσεις και καθοδηγούμενο μάθημα.

Άνοιγμα Διαδραστικού Εργαστηρίου →

Λήψη φύλλου εργασίας →

Η εξίσωση λεπτού φακού