Microscopio compuesto: longitud del tubo y aumento
1 · Predecir
El objetivo y el ocular de un microscopio compuesto tienen distancias focales fijas, pero la posición del ocular — la longitud del tubo — todavía se puede ajustar. ¿Cambiar la longitud del tubo cambia el aumento global (del sistema) del microscopio, aunque la focal de ninguna lente cambie?
- No, la longitud del tubo no afecta el aumento general, solo lo hacen las distancias focales de las lentes individuales.
- Solo importa la distancia focal del ocular, no qué tan lejos está del objetivo.
- Sí: aumentar la longitud del tubo acerca el ocular a su propio punto focal (respecto a la imagen real que forma el objetivo), lo que aumenta el propio aumento del ocular y se multiplica en un aumento global del sistema mayor.
2 · Configurar
- Abra el preajuste del microscopio y presione Restablecer. El objetivo (f_o = 8 cm, a una distancia de muestra fija) forma una imagen real; el ocular tiene f_e = 25 cm.
- Habilite la lectura de aumento del sistema (la M global de la cadena de imágenes de las dos lentes).
- Establezca la longitud del tubo (separación entre el objetivo y el ocular) para cada prueba y registre el aumento del sistema resultante.
3 · Recopilar datos
| Longitud del tubo L (cm) | Aumento del sistema M |
|---|---|
| 56.00 | |
| 61.00 | |
| 66.00 |
Trace el aumento del sistema M (eje y) frente a la longitud del tubo L (eje x) para sus tres pruebas. ¿La relación es una línea recta?
4 · Analizar
- Para una prueba, primero halle la distancia de imagen del objetivo d_i1 con 1/f_o = 1/d_o1 + 1/d_i1 (d_o1 = 9,6 cm, f_o = 8 cm; se mantiene igual en cualquier longitud de tubo). Luego halle la distancia de objeto del ocular d_o2 = L − d_i1, y su distancia de imagen d_i2 con 1/f_e = 1/d_o2 + 1/d_i2 (f_e = 25 cm). Finalmente M = (−d_i1/d_o1)·(−d_i2/d_o2). Compare M con la tabla.
- Explique por qué el propio aumento del objetivo se mantiene constante en las tres pruebas, mientras que el aumento del ocular —y por tanto el aumento global del sistema— cambia con la longitud del tubo.
5 · Ampliar
- Compare el aumento del sistema de este experimento con el M = N/f del experimento de lupa simple. Explique por qué encadenar dos imágenes reales de lentes puede multiplicar el aumento mucho más allá de lo que cualquier lente podría producir por sí sola.
- Históricamente, los microscopios reales estaban estandarizados en longitudes de tubo específicas (como 160 mm), de modo que los objetivos y oculares de diferentes fabricantes podían mezclarse y combinarse de manera predecible. Explique por qué es importante estandarizar la longitud del tubo —no solo la distancia focal de cada lente— para piezas de microscopio intercambiables.
La física detrás de este experimento
Aumento del sistema del microscopio compuesto
El aumento global de un microscopio compuesto es el producto de los aumentos de imagen propios del objetivo y el ocular, M = m_o × m_e, cada uno obtenido de la ecuación de la lente delgada usando la cadena real de imágenes de las dos lentes, no una fórmula idealizada de aumento angular.
Óptica
- Lente convergente: imágenes reales más allá de 2f
- El punto focal: donde las imágenes escapan al infinito
- Una lente como lupa
- Una lente divergente: siempre virtual, siempre reducida
- Un espejo cóncavo: imágenes reales como una lente convergente
- Un espejo convexo: siempre una imagen virtual reducida
- El espejo plano: un caso especial e invariante
- Profundidad aparente: por qué una piscina parece menos profunda de lo que es
- Reflexión interna total: el ángulo crítico
- Un relevo de dos lentes: encadenando imágenes
- El microscopio compuesto: dos lentes para gran aumento
- Una ampliadora fotográfica: dos lentes para una imagen real y más grande