복합현미경: 경통 길이와 배율

1 · 예측

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?

• 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.

2 · 설정

1. 현미경 사전 설정을 열고 재설정을 누릅니다. 대물렌즈(f_o = 8cm, 고정된 표본 거리에서)는 실상을 만듭니다. 접안렌즈의 f_e = 25cm입니다.
2. 시스템 배율 표시(두 렌즈 결상 사슬의 전체 M)를 활성화하세요.
3. 각 시행마다 경통 길이(대물렌즈-접안렌즈 간격)를 설정하고 결과 시스템 배율을 기록하세요.

3 · 데이터 수집

세 번의 시행에 대해 시스템 배율 M(y축)을 경통 길이 L(x축)에 대해 그래프로 그리세요. 관계가 직선인가요?

4 · 분석

1. 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.
2. 세 번의 시행 모두에서 대물렌즈 자체의 배율은 일정하게 유지되는 반면, 접안렌즈의 배율 — 그리고 전체 시스템 배율 — 은 경통 길이에 따라 왜 변하는지 설명하세요.

5 · 확장

1. 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.
2. 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.

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