光学

複式顕微鏡（角拡大）

短焦点の対物レンズと接眼レンズの倍率が掛け合わさり、近くの微小な物体を大きな角倍率で見ることができる。

複式顕微鏡（角拡大） — インタラクティブな光学シミュレーション。短焦点の対物レンズと接眼レンズの倍率が掛け合わさり、近くの微小な物体を大きな角倍率で見ることができる。ブラウザで使える無料の仮想物理実験室。SI 単位のライブ測定とガイド付きチュートリアルを備えています。

複合顕微鏡

短焦点の対物レンズと接眼レンズを組み合わせると、近くの微小物体を大きな角倍率で見られます。

対物レンズは接眼レンズの焦点のすぐ内側に拡大された実像を作り、接眼レンズはその像に対してルーペとして働きます。全体の角倍率は、対物レンズの横倍率と接眼レンズの拡大率のおおよその積です — 生物学的観察では通常数百倍になります。

捜査概要

このブリーフは事前レンダリングされたページを反映しています。探究の問い、競合する予測、変数の役割、支配する法則、設定、分析と発展の問いを、この順序で表示します。

複合顕微鏡は、試料の近くに短焦点距離の対物レンズを置き、その後に接眼レンズを置く。二枚のレンズを続けて使うと、一枚のレンズだけでは得られないほど高い倍率になるか？

設定するもの：

測定するもの：

compound-microscope プリセットを開き、「リセット」を押す。対物レンズは f = 6 cm、接眼レンズは f = 8 cm で、間隔は 22 cm である。
対物レンズの像距離とシステム倍率の表示を有効にする。
各試行の試料と対物レンズの距離を設定し、対物レンズの像距離と全体のシステム倍率を記録する。

二段階顕微鏡倍率 — M = m₁·m₂·…

複合顕微鏡の全体倍率は、試料を結像する対物レンズの倍率と、中間像を再び結像する接眼レンズの倍率の積である：M = m_objective × m_eyepiece。

1回の試行について、1/f₁ = 1/d_o1 + 1/d_i1（f₁ = 6 cm）から対物レンズの像距離 d_i1 を計算し、次に接眼レンズの物体距離 d_o2 = 22 − d_i1、さらに 1/f₂ = 1/d_o2 + 1/d_i2（f₂ = 8 cm）から像距離 d_i2 を計算する。最後に M = (−d_i1/d_o1)·(−d_i2/d_o2) を計算する。M を表と比較する。
このプリセットの既定の試料距離（12 cm）では M = 4 になる。連鎖計算を用いて、適度な対物倍率と適度な接眼倍率を組み合わせると全体の数値が大きくなる仕組みを説明する。

この実験のように対物レンズの焦点距離のすぐ外側に試料を置くと、第一段階で大きな倍率が得られる。実際の顕微鏡の対物レンズがこの効果を最大化するため非常に短い焦点距離（数 mm）で設計される理由を説明する。
複合顕微鏡は無限に拡大できない。ある点を超えてさらに拡大すると、光の波長による回折の限界のため、新しい細部を示さずにぼけだけが大きくなる。この根本的な限界を、レンズ段数を増やすだけでは解決できない理由は何か？

インタラクティブなシミュレーションを開いてシーンを構築し、再生ボタンを押し、リアルタイム測定とガイド付きチュートリアルで探索しましょう。