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 = M_obj × M_eye
• 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

Ο αντικειμενικός και ο προσοφθάλμιος φακός ενός σύνθετου μικροσκοπίου έχουν σταθερές εστιακές αποστάσεις, αλλά η θέση του προσοφθάλμιου — το μήκος σωλήνα — μπορεί ακόμη να ρυθμιστεί. Η αλλαγή του μήκους σωλήνα αλλάζει τη συνολική (συστημική) μεγέθυνση του μικροσκοπίου, παρότι η εστιακή απόσταση κανενός φακού δεν αλλάζει;

Προβλέψεις προς σταθμίσει

• Όχι — το μήκος σωλήνα δεν επηρεάζει τη συνολική μεγέθυνση, μόνο οι επιμέρους εστιακές αποστάσεις φακών επηρεάζουν.
• Μόνο η εστιακή απόσταση του προσοφθάλμιου παίζει ρόλο, όχι πόσο μακριά βρίσκεται από τον αντικειμενικό.
• Ναι — η αύξηση του μήκους σωλήνα μετακινεί τον προσοφθάλμιο πιο κοντά στο δικό του εστιακό σημείο (σε σχέση με την πραγματική εικόνα που σχηματίζει ο αντικειμενικός), κάτι που αυξάνει τη δική του μεγέθυνση και πολλαπλασιάζεται σε μεγαλύτερη συνολική μεγέθυνση συστήματος.

Ρόλοι μεταβλητών

Τι ρυθμίζεις:

• Μήκος σωλήνα L (cm)

Τι μετράς:

• Μεγέθυνση συστήματος M

Πώς εκτελείται η έρευνα

1. Άνοιξε την προεπιλογή microscope και πάτησε Επαναφορά. Ο αντικειμενικός (f_o = 8 cm, σε σταθερή απόσταση δείγματος) σχηματίζει πραγματική εικόνα· ο προσοφθάλμιος έχει f_e = 25 cm.
2. Ενεργοποίησε την ένδειξη μεγέθυνσης συστήματος (το συνολικό M της αλυσίδας εικόνων των δύο φακών).
3. Ρύθμισε το μήκος σωλήνα (απόσταση αντικειμενικού-προς-προσοφθάλμιο) για κάθε δοκιμή και κατέγραψε τη μεγέθυνση συστήματος που προκύπτει.

Κυρίαρχη εξίσωση

Μεγέθυνση συστήματος σύνθετου μικροσκοπίου — M = m₁·m₂·…

Η συνολική μεγέθυνση ενός σύνθετου μικροσκοπίου είναι το γινόμενο των δικών μεγεθύνσεων εικόνας του αντικειμενικού και του προσοφθάλμιου, M = m_o × m_e — καθεμία βρίσκεται από την εξίσωση του λεπτού φακού χρησιμοποιώντας την πραγματική αλυσίδα εικόνων των δύο φακών, όχι από μια εξιδανικευμένη φόρμουλα γωνιακής μεγέθυνσης.

Τι ζητά να επεξεργαστούν οι μαθητές το εκτυπώσιμο φύλλο εργασίας

• Για μία δοκιμή, βρες πρώτα την απόσταση εικόνας του αντικειμενικού d_i1 από 1/f_o = 1/d_o1 + 1/d_i1 (d_o1 = 9,6 cm, f_o = 8 cm — παραμένει ίδια σε κάθε μήκος σωλήνα). Έπειτα βρες την απόσταση αντικειμένου του προσοφθάλμιου d_o2 = L − d_i1, και την απόσταση εικόνας του d_i2 από 1/f_e = 1/d_o2 + 1/d_i2 (f_e = 25 cm). Τέλος M = (−d_i1/d_o1)·(−d_i2/d_o2). Σύγκρινε το M με τον πίνακα.
• η ιδία μεγέθυνση του αντικειμενικού

Πού εμφανίζεται αυτό πέρα από το εργαστήριο

• Σύγκρινε τη μεγέθυνση συστήματος αυτού του πειράματος με το M = N/f του πειράματος simple-magnifier. Εξήγησε γιατί η αλυσιδωτή σύνδεση δύο πραγματικών εικόνων φακών μπορεί να πολλαπλασιάσει τη μεγέθυνση πολύ πέρα από ό,τι θα μπορούσε να δώσει μόνος του οποιοσδήποτε φακός.
• 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 μήκους σωλήνα — όχι μόνο η εστιακή απόσταση κάθε φακού — 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