광학
복합 현미경 (각배율)
초점거리가 짧은 대물렌즈와 접안렌즈가 곱해져 가까운 작은 물체에 큰 각배율을 만듭니다.
복합 현미경 (각배율) — 인터랙티브 광학 시뮬레이션. 초점거리가 짧은 대물렌즈와 접안렌즈가 곱해져 가까운 작은 물체에 큰 각배율을 만듭니다. 실시간 SI 측정값과 안내형 튜토리얼을 제공하는 무료 브라우저 기반 가상 물리 실험실입니다.
복합 현미경 광학
단초점 대물 렌즈와 접안 렌즈가 곱해져 작은 근거리 물체에 큰 각 확대율을 줍니다.
대물렌즈는 접안렌즈 초점 바로 안쪽에 확대된 실상을 만들고, 접안렌즈는 그 상에 대해 돋보기처럼 작용합니다. 전체 각배율은 대물렌즈의 횡배율과 접안렌즈의 배율의 곱에 가까우며 — 생물학적 관찰에서는 보통 수백 배에 달합니다.
- M = M_obj × M_eye
- 두 렌즈 시스템
조사 개요
랩을 열기 전에 질문을 계획하세요.
이 브리프는 사전 렌더링된 페이지를 반영합니다. 탐구 질문, 서로 다른 예측, 변수의 역할, 지배 법칙, 설정, 분석 및 확장 질문을 이 순서로 계속 표시합니다.
운전 질문
복합현미경의 대물렌즈와 접안렌즈는 초점 거리가 고정되어 있지만, 접안렌즈의 위치 — 경통 길이 — 는 여전히 조절할 수 있습니다. 두 렌즈의 초점 거리가 전혀 바뀌지 않아도, 경통 길이를 바꾸면 현미경의 전체(시스템) 배율이 바뀔까요?
검토할 예측
- 아니요. 튜브 길이는 전체 배율에 영향을 주지 않으며 개별 렌즈 초점 거리에만 영향을 미칩니다.
- 접안렌즈의 초점 거리만 중요하며, 대물렌즈로부터 얼마나 떨어져 있는지는 중요하지 않습니다.
- 예 — 경통 길이를 늘리면 접안렌즈가 (대물렌즈가 만드는 실상에 대해) 자신의 초점에 더 가까워져, 접안렌즈 자체의 배율이 커지고 이것이 곱해져 전체 시스템 배율이 더 커집니다.
다양한 역할
설정하는 것:
- 튜브 길이 L (cm)
측정하는 것:
- 시스템 배율 M
실험 진행 방법
- 현미경 사전 설정을 열고 재설정을 누릅니다. 대물렌즈(f_o = 8cm, 고정된 표본 거리에서)는 실상을 만듭니다. 접안렌즈의 f_e = 25cm입니다.
- 시스템 배율 표시(두 렌즈 결상 사슬의 전체 M)를 활성화하세요.
- 각 시행마다 경통 길이(대물렌즈-접안렌즈 간격)를 설정하고 결과 시스템 배율을 기록하세요.
지배방정식
복합현미경 시스템 배율 — M = m₁·m₂·…
복합 현미경의 전체 배율은 대물렌즈와 접안렌즈 각각의 결상 배율의 곱, M = m_o × m_e입니다 — 각각은 이상화된 각배율 공식이 아니라 두 렌즈의 실제 결상 사슬을 이용한 박막렌즈 방정식에서 구해집니다.
인쇄용 실험지에서 학생이 계산할 내용
- 한 번의 시행에서, 먼저 1/f_o = 1/d_o1 + 1/d_i1로부터 대물렌즈의 상 거리 d_i1을 구하세요(d_o1 = 9.6cm, f_o = 8cm — 경통 길이와 관계없이 항상 같습니다). 그다음 접안렌즈의 물체 거리 d_o2 = L − d_i1을 구하고, 1/f_e = 1/d_o2 + 1/d_i2로부터 그 상 거리 d_i2를 구하세요(f_e = 25cm). 마지막으로 M = (−d_i1/d_o1)·(−d_i2/d_o2)입니다. M을 표와 비교해 보세요.
- 세 번의 시행 모두에서 대물렌즈 자체의 배율은 일정하게 유지되는 반면, 접안렌즈의 배율 — 그리고 전체 시스템 배율 — 은 경통 길이에 따라 왜 변하는지 설명하세요.
실험 밖에서의 활용
- 이 실험의 시스템 배율을 simple-magnifier 실험의 M = N/f와 비교하세요. 두 개의 실제 렌즈 상을 연쇄시키면 왜 어느 한 렌즈만으로 만들 수 있는 배율을 훨씬 뛰어넘어 배율을 곱할 수 있는지 설명하세요.
- 실제 현미경은 역사적으로 특정 경통 길이(예: 160mm)로 표준화되어 있으므로 다양한 제조업체의 대물렌즈와 접안렌즈를 예상대로 혼합하고 일치시킬 수 있습니다. 교체 가능한 현미경 부품을 위해 각 렌즈의 초점 거리뿐 아니라 경통 길이를 표준화하는 것이 왜 중요한지 설명하십시오.
- AP Physics 2 — Unit 13: Geometric Optics
- General High School Physics — Light & optics
- NGSS High School Physics — Wave properties
- 현미경에 오신 것을 환영합니다
- 대물 렌즈 선택
- 재생을 누르세요
- 2단 확대
- 속성 패널 열기
- 잘 하셨습니다!
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