複合顕微鏡の倍率:完全な公式
1 · 予測
複合顕微鏡の全角倍率はレンズ焦点距離だけでなく対物と接眼の距離(鏡筒長)に依存します。鏡筒を長くすると全倍率は増えますか?
- いいえ。全倍率は個々の焦点距離だけに依存します。
- 接眼焦点距離だけが重要で鏡筒長は関係ありません。
- はい。鏡筒が長いと対物の像倍率が増え、全倍率に掛け合わされます。
2 · 準備
- microscope プリセットを開いて Reset を押します。対物 f_o = 8 cm、接眼 f_e = 25 cmです。
- 角倍率読み出しを有効にします。
- 各試行で鏡筒長を設定し倍率を記録します。
3 · データ収集
| 鏡筒長 L (cm) | 角倍率 M |
|---|---|
| 50.00 | |
| 70.00 | |
| 90.00 |
3回の試行について M(縦軸)を鏡筒長 L(横軸)に対してプロットします。原点を通る直線ですか?
4 · 分析
- f_o = 8 cm、f_e = 25 cm、N = 25 cm を用いて M = −(L/f_o)·(N/f_e) を計算します。
- 対物の横倍率 L/f_o と接眼の角倍率 N/f_e が組み合わさる理由を説明します。
5 · 発展
- 単純拡大鏡 M = N/f と比べ、顕微鏡の L/f_o は接眼の前に対物が行う前倍率である理由を説明します。
- 実顕微鏡が160 mmなどの鏡筒長を標準化する理由を、異なるメーカー部品を交換可能にする観点から説明します。
この実験の物理
複合顕微鏡の倍率
全角倍率は M = −(L/f_o)(N/f_e)。対物の鏡筒長に対する倍率と、標準近点 N = 25 cm を使う接眼倍率の積です。