Optika

Sudėtinis mikroskopas (kampinis)

Trumpo židinio nuotolio objektyvas ir okuliaras sudaugina į didelį kampinį didinimą mažiems artimiems daiktams.

Sudėtinis mikroskopas (kampinis) — interaktyvi Optika simuliacija. Trumpo židinio nuotolio objektyvas ir okuliaras sudaugina į didelį kampinį didinimą mažiems artimiems daiktams. Nemokama naršyklės virtuali fizikos laboratorija su gyvais SI matavimais ir vedama instrukcija.

Sudėtinio mikroskopo optika

Trumpo židinio objektyvas ir okuliaras sudaugina į didelį kampinį didinimą mažiems artimiems daiktams.

Objektyvas sukuria padidintą realų atvaizdą vos okuliaro židinio taško viduje; okuliaras tada veikia kaip lupa tam atvaizdui. Bendrasis kampinis didinimas apytiksliai lygus objektyvo skersinio didinimo ir okuliaro didinimo galios sandaugai — paprastai šimtai kartų biologiniam darbui.

• M = M_obj × M_eye
• Dviejų lęšių sistema

Tyrimo santrauka

Suplanuok klausimą dar prieš atidarydamas laboratoriją

Santrauka atspindi iš anksto sugeneruotą puslapį: pagrindinis klausimas, konkuruojantys spėjimai, kintamųjų vaidmenys, valdantys dėsniai, sąranka, analizė ir pratęsimo raginimai išlieka matomi ir būtent šia tvarka.

Pagrindinis klausimas

Sudėtinio mikroskopo objektyvas ir okuliaras turi fiksuotus židinio nuotolius, bet okuliaro padėtį — vamzdžio ilgį — vis tiek galima reguliuoti. Ar vamzdžio ilgio keitimas keičia bendrąjį (sistemos) mikroskopo didinimą, nors nė vieno lęšio židinio nuotolis nesikeičia?

Svarstytini spėjimai

• Ne — vamzdžio ilgis neveikia bendrojo didinimo, tik atskiri lęšių židinio nuotoliai veikia.
• Svarbus tik okuliaro židinio nuotolis, o ne tai, kaip toli jis nuo objektyvo.
• Taip — didinant vamzdžio ilgį okuliaras priartėja prie savo paties židinio (objektyvo sudaromo tikrojo atvaizdo atžvilgiu), o tai padidina paties okuliaro didinimą ir jis dauginasi į didesnį bendrąjį sistemos didinimą.

Kintamųjų vaidmenys

Ką tu nustatai:

• Vamzdžio ilgis L (cm)

Ką tu matauji:

• Sistemos didinimas M

Kaip vyksta tyrimas

1. Atidaryk „Sudėtinio mikroskopo didinimas“ eksperimentą ir spausk Atstatyti. Objektyvas (f_o = 8 cm, esant fiksuotam mėginio atstumui) sudaro tikrąjį atvaizdą; okuliaras turi f_e = 25 cm.
2. Įjunk sistemos didinimo rodmuo (bendrą dviejų lęšių atvaizdų grandinės M).
3. Nustatyk vamzdžio ilgį (objektyvo-iki-okuliaro atskyrimą) kiekvienam bandymui ir užsirašyk gaunamą sistemos didinimą.

Valdančioji lygtis

Sudėtinio mikroskopo sistemos didinimas — M = m₁·m₂·…

Sudėtinio mikroskopo bendrasis didinimas yra objektyvo ir okuliaro pačių atvaizdo didinimų sandauga, M = m_o × m_e — kiekvienas randamas iš plonojo lęšio lygties naudojant tikrąją dviejų lęšių atvaizdų grandinę, o ne idealizuotą kampinio didinimo formulę.

Ką spausdinamasis darbo lapas prašo mokinių apskaičiuoti

• Vienam bandymui pirmiausia rask objektyvo atvaizdo atstumą d_i1 iš 1/f_o = 1/d_o1 + 1/d_i1 (d_o1 = 9,6 cm, f_o = 8 cm — lieka toks pat bet kokiam vamzdžio ilgiui). Tada rask okuliaro daikto atstumą d_o2 = L − d_i1, ir jo atvaizdo atstumą d_i2 iš 1/f_e = 1/d_o2 + 1/d_i2 (f_e = 25 cm). Galiausiai M = (−d_i1/d_o1)·(−d_i2/d_o2). Palygink M su lentele.
• Paaiškink, kodėl paties objektyvo didinimas išlieka pastovus visuose trijuose bandymuose, o okuliaro didinimas — taigi ir bendrasis sistemos didinimas — keičiasi su vamzdžio ilgiu.

Kur tai pasirodo už laboratorijos ribų

• Palygink šio eksperimento sistemos didinimą su „Paprastoji lupa“ eksperimento M = N/f. Paaiškink, kodėl sujungus du tikrus lęšių atvaizdus grandine galima padauginti didinimą kur kas daugiau, nei bet kuris lęšis galėtų pasiekti vienas.
• Realūs mikroskopai istoriškai standartizavo konkrečius vamzdžio ilgius (kaip 160 mm), kad objektyvus ir okuliarus iš skirtingų gamintojų būtų galima maišyti ir derinti prognozuojamai. Paaiškink, kodėl vamzdžio ilgio standartizavimas — ne tik kiekvieno lęšio židinio nuotolis — svarbus keičiamiems mikroskopo komponentams.

• AP Physics 2 — Unit 13: Geometric Optics
• General High School Physics — Light & optics
• NGSS High School Physics — Wave properties

1. Sveiki atvykę prie mikroskopo
2. Pasirink objektyvo lęšį
3. Spausk Leisti
4. Dviejų pakopų didinimas
5. Atidaryk Savybių skydą
6. Tau pavyko!

Atidaryk interaktyvią simuliaciją, sukurk sceną, spausk Leisti ir tyrinėk su gyvais matavimais bei vedama instrukcija.

Atidaryk interaktyvią laboratoriją →

Atsisiųsti darbo lapą →

Plonojo lęšio lygtis