Optiikka

Yhdistelmämikroskooppi (kulma-)

Lyhytpolttovälinen objektiivi ja okulaari kertautuvat suureksi kulmasuurennukseksi pienille lähellä oleville objekteille.

Yhdistelmämikroskooppi (kulma-) – interaktiivinen Optiikka-simulaatio. Lyhytpolttovälinen objektiivi ja okulaari kertautuvat suureksi kulmasuurennukseksi pienille lähellä oleville objekteille. Ilmainen selaimessa toimiva virtuaalinen fysiikkalaboratorio, jossa on reaaliaikaiset SI-mittaukset ja opastettu tutoriaali.

Yhdistelmämikroskooppi

Lyhytpolttovälinen objektiivi ja okulaari kertautuvat suureksi kulmasuurennukseksi pienille lähellä oleville objekteille.

Objektiivi luo suurennetun todellisen kuvan juuri okulaarin polttopisteen sisäpuolelle; okulaari toimii sitten suurennuslasina sille kuvalle. Kokonaiskulmasuurennus on likimain objektiivin poikittaisen suurennuksen ja okulaarin suurennustehon tulo – tyypillisesti satoja kertoja biologiseen työhön.

• M = M_obj × M_eye
• Kulmasuurennus

Tutkimustiivistelmä

Suunnittele kysymys ennen laboratorion avaamista

Tiivistelmä vastaa esirendattua sivua: tutkimuskysymys, kilpailevat ennusteet, muuttujien roolit, hallitsevat lait, kokoonpano sekä analyysi- ja laajennuskysymykset pysyvät näkyvissä tässä järjestyksessä.

Tutkimuskysymys

Yhdistelmämikroskooppi käyttää lyhytpolttovälistä objektiivilinssiä lähellä näytettä, jota seuraa okulaari. Saavuttaako kahden linnssin käyttäminen peräkkäin paljon suuremman suurennuksen kuin kumpikaan linssi yksinään voisi?

Punniteltavat ennusteet

• Kyllä – kahden kohtuullisen suurennuksen ketjuttaminen kertoo ne yhteen, antaen paljon suuremman kokonaissuurennuksen kuin yksittäinen linssi.
• Ei – kahden linnssin käyttäminen ei kasvata suurennusta yksittäisen linnssin rajan yli.
• Suurennus riippuu vain okulaarista, ei objektiivista.

Muuttujien roolit

Mitä asetat:

• Näytteen etäisyys objektiivista (cm)

Mitä mittaat:

• Objektiivin kuvan etäisyys (cm)
• Järjestelmän suurennus M

Miten tutkimus etenee

1. Avaa yhdistelmämikroskooppi-esiasetus ja paina Nollaa. Objektiivilla on f = 6 cm; okulaarilla on f = 8 cm, erotettuna 22 cm:llä.
2. Ota käyttöön objektiivin kuvan etäisyyden ja järjestelmän suurennuksen lukemat.
3. Aseta näytteen etäisyys objektiivista jokaiselle suoritukselle ja kirjaa objektiivin kuvan etäisyys ja kokonaisjärjestelmän suurennus.

Hallitseva yhtälö

Kaksivaiheinen mikroskoopin suurennus — M = m₁·m₂·…

Yhdistelmämikroskoopin kokonaissuurennus on objektiivin suurennuksen (kuvanta näytteen) ja okulaarin suurennuksen (uudelleenkuvanta välikuvan) tulo: M = m_objective × m_eyepiece.

Mitä tulostettava työarkki pyytää opiskelijoita selvittämään

• Yhdelle suoritukselle laske objektiivin kuvan etäisyys d_i1 kaavasta 1/f₁ = 1/d_o1 + 1/d_i1 (f₁ = 6 cm), sitten okulaarin objektietäisyys d_o2 = 22 − d_i1, sitten sen kuvan etäisyys d_i2 kaavasta 1/f₂ = 1/d_o2 + 1/d_i2 (f₂ = 8 cm). Lopuksi M = (−d_i1/d_o1)·(−d_i2/d_o2). Vertaa M:ää taulukkoon.
• Tämän esiasetuksen oletusnäyteetäisyys (12 cm) antaa M = 4. Selitä ketjulaskennan avulla, miten kohtuullinen objektiivin suurennus yhdistettynä kohtuulliseen okulaarin suurennukseen yhdistyy paljon suuremmaksi kokonaisluvuksi.

Missä tämä näkyy laboratorion ulkopuolella

• Näyte, joka on sijoitettu tuskinpa objektiivin polttovälin ulkopuolelle (kuten tässä kokeessa), tuottaa suuren ensimmäisen vaiheen suurennuksen. Selitä, miksi mikroskooppiobjektiivit on suunniteltu hyvin lyhyillä polttoväleillä (muutama mm todellisissa instrumenteissa) maksimoimaan tämä vaikutus.
• Yhdistelmämikroskoopit eivät voi suurentaa rajatta – tietyn pisteen jälkeen lisäsuurennus vain suurentaa sumua paljastamatta uusia yksityiskohtia, rajoittuneena valon omaan aallonpituuteen (diffraktio). Miksi pelkkä lisälinssivaiheiden lisääminen ei ratkaisisi tätä perustavaa rajaa?

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

1. Tervetuloa yhdistelmämikroskooppiin
2. Valitse objekti
3. Paina Toista
4. Objektiivi plus okulaari
5. Avaa Ominaisuudet-paneeli
6. Onnistuit!

Avaa interaktiivinen simulaatio rakentaaksesi kohtauksen, paina Toista ja tutki reaaliaikaisten mittausten ja opastetun tutoriaalin kanssa.

Avaa interaktiivinen laboratorio →

Lataa työarkki →

Ohuen linnssin yhtälö