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.

Yhdistelmämikroskoopin optiikka

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 = −f₁/f₂
• Kahden linnssin järjestelmä

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

Yhdistelmämikroskoopin kokonaiskulmasuurennus riippuu putken pituudesta (etäisyys objektiivin ja okulaarin välillä), ei vain niiden yksittäisistä polttoväleistä. Kasvattaako pidempi putken pituus kokonaissuurennusta?

Punniteltavat ennusteet

• Ei – putken pituus ei vaikuta kokonaissuurennukseen, vain yksittäisten linssien polttovälit vaikuttavat.
• Vain okulaarin polttoväli merkitsee, ei putken pituus.
• Kyllä – pidempi putken pituus kasvattaa objektiivin omaa kuvansuurennusta, joka kertautuu kokonaisjärjestelmän suurennukseksi.

Muuttujien roolit

Mitä asetat:

• Putken pituus L (cm)

Mitä mittaat:

• Kulmasuurennus M

Miten tutkimus etenee

1. Avaa mikroskooppi-esiasetus ja paina Nollaa. Objektiivilla on f_o = 8 cm; okulaarilla on f_e = 25 cm.
2. Ota käyttöön kulmasuurennuksen lukema.
3. Aseta putken pituus (objektiivin ja okulaarin välinen etäisyys) jokaiselle suoritukselle ja kirjaa syntyvä suurennus.

Hallitseva yhtälö

Yhdistelmämikroskoopin suurennus — M = −(L/f_o)(N/f_e)

Yhdistelmämikroskoopin kokonaiskulmasuurennus on M = −(L/f_o)(N/f_e): objektiivin suurennus putken pituudella L, kerrottuna okulaarin yksinkertaisen suurennuslasin tekijällä käyttäen vakiota lähipiste N = 25 cm.

Mitä tulostettava työarkki pyytää opiskelijoita selvittämään

• Yhdelle suoritukselle laske M = −(L/f_o)·(N/f_e) arvoilla f_o = 8 cm, f_e = 25 cm, N = 25 cm (vakiolähipiste). Vertaa taulukkoon.
• Selitä, miksi tämä kaava yhdistää sekä ”lateraalin” suurennustekijän (L/f_o, objektiivin kuvantamisesta putken pituudella) että ”kulmaisen” suurennustekijän (N/f_e, okulaarista, joka toimii yksinkertaisena suurennuslasina sille välikuvalle).

Missä tämä näkyy laboratorion ulkopuolella

• Vertaa tämän kokeen kaavaa yksinkertaisen suurennuslasin kokeen kaavaan M = N/f. Selitä, miksi mikroskoopin lisätekijä L/f_o edustaa ”esisuurennus”-vaihetta, jonka objektiivilinssi tuottaa ennen kuin okulaari edes tulee mukaan.
• Todelliset mikroskoopit standardoivat historiallisesti tiettyihin putken pituuksiin (kuten 160 mm), jotta eri valmistajien objektiiveja ja okulaareja voisi sekoittaa ja yhdistää ennustettavasti. Selitä, miksi L:n standardointi (f_o:n ja f_e:n ohella) merkitsee vaihdettaville mikroskoopin osille.

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

1. Tervetuloa mikroskooppiin
2. Valitse objektiivilinssi
3. Paina Toista
4. Kaksivaiheinen suurennus
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