Yhdistelmämikroskooppi: putken pituus ja suurennus

1 · Ennusta

Yhdistelmämikroskoopin objektiivilla ja okulaarilla on kiinteät polttovälit, mutta okulaarin sijaintia — putken pituutta — voi silti säätää. Muuttaako putken pituuden muuttaminen mikroskoopin kokonais- (järjestelmä-)suurennusta, vaikka kummankaan linssin polttoväli ei muutu?

• Ei – putken pituus ei vaikuta kokonaissuurennukseen, vain yksittäisten linssien polttovälit vaikuttavat.
• Vain okulaarin polttoväli merkitsee, ei se, kuinka kaukana se on objektiivista.
• Kyllä – putken pituuden kasvattaminen siirtää okulaarin lähemmäs sen omaa polttopistettä (suhteessa objektiivin muodostamaan todelliseen kuvaan), mikä kasvattaa okulaarin omaa suurennusta ja kertautuu suuremmaksi kokonaisjärjestelmän suurennukseksi.

2 · Kokoa

1. Avaa mikroskooppi-esiasetus ja paina Nollaa. Objektiivi (f_o = 8 cm, kiinteällä näyte-etäisyydellä) muodostaa todellisen kuvan; okulaarilla on f_e = 25 cm.
2. Ota käyttöön järjestelmäsuurennuksen lukema (kahden linssin kuvaketjun kokonais-M).
3. Aseta putken pituus (objektiivin ja okulaarin välinen etäisyys) jokaiselle suoritukselle ja kirjaa syntyvä järjestelmäsuurennus.

3 · Kerää data

Kuvaa järjestelmäsuurennus M (y-akseli) putken pituutta L vasten (x-akseli) kolmelle suorituksellesi. Onko yhteys suora viiva?

4 · Analysoi

1. Yhdelle suoritukselle laske ensin objektiivin kuvaetäisyys d_i1 kaavasta 1/f_o = 1/d_o1 + 1/d_i1 (d_o1 = 9,6 cm, f_o = 8 cm — pysyy samana jokaisella putken pituudella). Laske sitten okulaarin esine-etäisyys d_o2 = L − d_i1, ja sen kuvaetäisyys d_i2 kaavasta 1/f_e = 1/d_o2 + 1/d_i2 (f_e = 25 cm). Lopuksi M = (−d_i1/d_o1)·(−d_i2/d_o2). Vertaa M:ää taulukkoon.
2. Selitä, miksi objektiivin oma suurennus pysyy vakiona kaikissa kolmessa suorituksessa, kun taas okulaarin suurennus — ja siten kokonaisjärjestelmän suurennus — muuttuu putken pituuden mukana.

5 · Laajenna

1. Vertaa tämän kokeen järjestelmäsuurennusta yksinkertaisen suurennuslasin kokeen kaavaan M = N/f. Selitä, miksi kahden todellisen linssikuvan ketjuttaminen voi kertoa suurennuksen paljon suuremmaksi kuin kumpikaan linssi yksinään pystyisi tuottamaan.
2. Todelliset mikroskoopit standardoivat historiallisesti tiettyihin putken pituuksiin (kuten 160 mm), jotta eri valmistajien objektiiveja ja okulaareja voisi sekoittaa ja yhdistää ennustettavasti. Selitä, miksi putken pituuden standardointi – ei vain kunkin linssin polttoväli – merkitsee vaihdettaville mikroskoopin osille.

Tämän kokeen fysiikka

← Takaisin kokeeseen

138 ilmaista tulostettavaa fysiikan työarkkia