El microscopio compuesto: dos lentes para gran aumento
1 · Predecir
Un microscopio compuesto utiliza una lente objetivo de distancia focal corta cerca de la muestra, seguida de un ocular. ¿El uso de dos lentes en secuencia logra un aumento mucho mayor que el que podría lograr cualquiera de los lentes por separado?
- Sí, encadenar dos aumentos moderados los multiplica, dando un aumento general mucho mayor que el de una sola lente.
- No: el uso de dos lentes no aumenta el aumento más allá del límite de una sola lente.
- La ampliación depende únicamente del ocular, no del objetivo.
2 · Configurar
- Abra el preajuste del microscopio compuesto y presione Restablecer. El objetivo tiene f = 6 cm; el ocular tiene f = 8 cm, separados por 22 cm.
- Habilite las lecturas de ampliación del sistema y distancia de la imagen del objetivo.
- Establezca la distancia de la muestra al objetivo para cada prueba y registre la distancia de la imagen del objetivo y el aumento general del sistema.
3 · Recopilar Datos
| Distancia de la muestra al objetivo (cm) | Distancia de la imagen del objetivo (cm) | Ampliación del sistema M |
|---|---|---|
| 10.00 | ||
| 12.00 | ||
| 14.00 |
Trace la ampliación del sistema M (eje y) frente a la distancia de la muestra (eje x) para sus tres pruebas.
4 · Analizar
- Para una prueba, calcule la distancia de la imagen del objetivo d_i1 desde 1/f₁ = 1/d_o1 + 1/d_i1 (f₁ = 6 cm), luego la distancia del objeto del ocular d_o2 = 22 − d_i1, luego su distancia de la imagen d_i2 desde 1/f₂ = 1/d_o2 + 1/d_i2 (f₂ = 8 cm). Finalmente M = (−d_i1/d_o1)·(−d_i2/d_o2). Compara M con la tabla.
- La distancia de muestra predeterminada de este ajuste preestablecido (12 cm) da M = 4. Explique, utilizando el cálculo en cadena, cómo un aumento modesto del objetivo combinado con un aumento modesto del ocular se compone de un número total mucho mayor.
5 · Ampliar
- Una muestra colocada apenas fuera de la distancia focal del objetivo (como en este experimento) produce una gran ampliación de primera etapa. Explique por qué los objetivos de los microscopios están diseñados con distancias focales muy cortas (unos pocos mm en instrumentos reales) para maximizar este efecto.
- Los microscopios compuestos no pueden ampliar indefinidamente: más allá de cierto punto, ampliar aún más simplemente aumenta el desenfoque sin revelar nuevos detalles, limitado por la longitud de onda de la luz misma (difracción). ¿Por qué simplemente agregar más etapas de lentes no resolvería este límite fundamental?
La física detrás de este experimento
Ampliación de microscopio de dos etapas
El aumento general de un microscopio compuesto es el producto del aumento del objetivo (objetivo) y el aumento del ocular (regeneración de esa imagen intermedia): M = m_objetivo × m_ocular.