میکروسکوپ مرکب: دو عدسی برای بزرگنمایی بالا

1 · پیش‌بینی

میکروسکوپ مرکب از شیئی کوتاه‌کانونی نزدیک نمونه و سپس عینکی استفاده می‌کند. آیا به‌کارگیری دو عدسی در پی‌هم، بزرگنمایی خیلی بالاتری از هر عدسیِ تنها به دست می‌دهد؟

• بله — زنجیرکردن دو بزرگنمایی متوسط آن‌ها را در هم ضرب می‌کند و بزرگنمایی کل خیلی بالاتر از یک عدسی می‌دهد.
• نه — دو عدسی، بزرگنمایی را از حد یک عدسیٔ تنها فراتر نمی‌برد.
• بزرگنمایی فقط به عینکی بستگی دارد، نه شیئی.

2 · آماده‌سازی

1. پیش‌تنظیمی compound-microscope را باز کنید و Reset را بفشارید. عدسی شیئی f = 6 cm دارد؛ عدسی چشمی f = 8 cm دارد و با فاصلهٔ 22 cm جدا شده‌اند.
2. قرائت‌های فاصلهٔ تصویر شیئی و بزرگنمایی سامانه را فعال کنید.
3. فاصلهٔ نمونه از شیئی را برای هر آزمایش تنظیم کنید و فاصلهٔ تصویر شیئی و بزرگنمایی کل سامانه را ثبت کنید.

3 · گردآوری داده

برای سه آزمایش، بزرگنمایی سامانه M (محور y) را بر حسب فاصلهٔ نمونه (محور x) رسم کنید.

4 · تحلیل

1. برای یک آزمایش، فاصلهٔ تصویر شیئی یعنی d_i1 را از 1/f₁ = 1/d_o1 + 1/d_i1 حساب کنید (f₁ = 6 cm)، سپس فاصلهٔ جسم چشمی یعنی d_o2 = 22 − d_i1، سپس فاصلهٔ تصویر آن یعنی d_i2 را از 1/f₂ = 1/d_o2 + 1/d_i2 (f₂ = 8 cm). در پایان M = (−d_i1/d_o1)·(−d_i2/d_o2). مقدار M را با جدول مقایسه کنید.
2. فاصلهٔ نمونهٔ پیش‌فرض این پیش‌تنظیم (12 cm) مقدار M = 4 می‌دهد. با محاسبهٔ زنجیره‌ای توضیح دهید چگونه بزرگنمایی متوسط شیئی همراه با بزرگنمایی متوسط چشمی، به عدد کلی بسیار بزرگ‌تری مرکب می‌شود.

5 · گسترش

1. نمونه‌ای تازه بیرونِ فاصلهٔ کانونی شیئی (مثل این آزمایش) بزرگنمایی مرحلهٔ اول بزرگی می‌سازد. توضیح دهید چرا شیئی‌های میکروسکوپ با فاصله‌های کانونی بسیار کوتاه (در ابزار واقعی چند میلی‌متر) طراحی می‌شوند تا این اثر بیشینه شود.
2. میکروسکوپ‌های مرکب نمی‌توانند بی‌نهایت بزرگنمایی کنند — از حدی به بعد، بزرگترکردن فقط تاری را بزرگ می‌کند بی‌آنکه جزئیات تازه‌ای آشکار کند؛ محدود به خودِ طول موج نور (پراش). چرا صرفاً افزودن مرحله‌های عدسیِ بیشتر این حد بنیادی را حل نمی‌کند؟

فیزیک پشت این آزمایش

← بازگشت به آزمایش