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.

Οπτική σύνθετου μικροσκοπίου

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 = −f₁/f₂
• Σύστημα δύο φακών

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

Η συνολική γωνιακή μεγέθυνση σύνθετου μικροσκοπίου εξαρτάται από το μήκος σωλήνα (απόσταση μεταξύ αντικειμενικού και προσοφθαλμίου), όχι μόνο από τις επιμέρους εστιακές αποστάσεις τους. Η μεγαλύτερη απόσταση σωλήνα αυξάνει τη συνολική μεγέθυνση;

Προβλέψεις προς σταθμίσει

• Όχι — το μήκος σωλήνα δεν επηρεάζει τη συνολική μεγέθυνση, μόνο οι επιμέρους εστιακές αποστάσεις φακών επηρεάζουν.
• Μόνο η εστιακή απόσταση προσοφθαλμίου παίζει ρόλο, όχι το μήκος σωλήνα.
• Ναι — μεγαλύτερη απόσταση σωλήνα αυξάνει τη δική του μεγέθυνση εικόνας αντικειμενικού, που πολλαπλασιάζεται στη συνολική μεγέθυνση συστήματος.

Ρόλοι μεταβλητών

Τι ρυθμίζεις:

• Μήκος σωλήνα L (cm)

Τι μετράς:

• Γωνιακή μεγέθυνση M

Πώς εκτελείται η έρευνα

1. Άνοιξε την προεπιλογή microscope και πάτησε Επαναφορά. Ο αντικειμενικός έχει f_o = 8 cm· ο προσοφθάλμιος έχει f_e = 25 cm.
2. Ενεργοποίησε την ένδειξη γωνιακής μεγέθυνσης.
3. Ρύθμισε το μήκος σωλήνα (απόσταση αντικειμενικού-προς-προσοφθάλμιο) για κάθε δοκιμή και κατέγραψε την προκύπτουσα μεγέθυνση.

Κυρίαρχη εξίσωση

Μεγέθυνση σύνθετου μικροσκοπίου — M = −(L/f_o)(N/f_e)

Η συνολική γωνιακή μεγέθυνση σύνθετου μικροσκοπίου είναι M = −(L/f_o)(N/f_e): τη μεγέθυνση αντικειμενικού κατά το μήκος σωλήνα L, πολλαπλασιασμένη επί τον παράγοντα απλού μεγεθυντικού φακού προσοφθαλμίου χρησιμοποιώντας το τυπικό εγγύς σημείο N = 25 cm.

Τι ζητά να επεξεργαστούν οι μαθητές το εκτυπώσιμο φύλλο εργασίας

• Για μία δοκιμή, υπολόγισε M = −(L/f_o)·(N/f_e) χρησιμοποιώντας f_o = 8 cm, f_e = 25 cm, N = 25 cm (τυπικό εγγύς σημείο). Σύγκρινε με τον πίνακα.
• Εξήγησε γιατί αυτός ο τύπος συνδυάζει και παράγοντα «εγκάρσιας» μεγέθυνσης (L/f_o, από την απεικόνιση αντικειμενικού κατά το μήκος σωλήνα) και παράγοντα «γωνιακής» μεγέθυνσης (N/f_e, από τον προσοφθάλμιο λειτουργώντας ως απλός μεγεθυντικός φακός σε εκείνη την ενδιάμεση εικόνα).

Πού εμφανίζεται αυτό πέρα από το εργαστήριο

• Σύγκρινε τον τύπο αυτού του πειράματος με το M = N/f του πειράματος simple-magnifier. Εξήγησε γιατί ο επιπλέον παράγοντας L/f_o του μικροσκοπίου αναπαριστά το βήμα «προ-μεγέθυνσης» που συνεισφέρει ο αντικειμενικός φακός πριν καν εμπλακεί ο προσοφθάλμιος.
• Τα πραγματικά μικροσκόπια ιστορικά τυποποιήθηκαν σε συγκεκριμένα μήκη σωλήνα (όπως 160 mm) ώστε αντικειμενικοί και προσοφθάλμιοι από διαφορετικούς κατασκευαστές να μπορούσαν να αναμειχθούν και ταιριαστούν προβλέψιμα. Εξήγησε γιατί η τυποποίηση του L (παράλληλα με f_o και f_e) παίζει ρόλο για ανταλλάξιμα εξαρτήματα μικροσκοπίου.

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

1. Καλώς όρισες στο Μικροσκόπιο
2. Επίλεξε τον αντικειμενικό φακό
3. Πάτησε Αναπαραγωγή
4. Δύο σταδίων μεγέθυνση
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