Optikk

Sammensatt mikroskop (vinkel)

Et objektiv og et okular med kort brennvidde multipliseres til stor vinkelforstørrelse for bittesmå objekter i nærheten.

Sammensatt mikroskop (vinkel) — interaktiv Optikk-simulering. Et objektiv og et okular med kort brennvidde multipliseres til stor vinkelforstørrelse for bittesmå objekter i nærheten. Gratis virtuell fysikk-lab i nettleseren med SI-målinger i sanntid og en veiledet gjennomgang.

Sammensatt mikroskop

Et objektiv og et okular med kort brennvidde multipliseres til stor vinkelforstørrelse for bittesmå objekter i nærheten.

Objektivet skaper et forstørret reelt bilde like innenfor okularets brennpunkt; okularet virker deretter som et forstørrelsesglass på det bildet. Total vinkelforstørrelse er omtrent produktet av objektivets tverrgående forstørrelse og okularets forstørrelseskraft — typisk hundrevis av ganger for biologisk arbeid.

• M = M_obj × M_eye
• Vinkelforstørrelse

Undersøkelsesgrunnlag

Planlegg spørsmålet før du åpner labben

Oppgavegrunnlaget speiler den forhåndsgenererte siden: problemstilling, konkurrerende prediksjoner, variabelroller, styrende lover, oppsett, analyse og videreutviklingsoppgaver forblir synlige og i denne rekkefølgen.

Problemstilling

Et sammensatt mikroskop bruker en objektivlinse med kort brennvidde nær prøven, etterfulgt av et okular. Oppnår bruk av to linser i rekke mye høyere forstørrelse enn noen av linsene alene kunne?

Prediksjoner å veie

• Ja — å kjede to moderate forstørrelser multipliserer dem sammen, noe som gir en mye høyere total forstørrelse enn en enkelt linse.
• Nei — bruk av to linser øker ikke forstørrelsen utover en enkelt linses grense.
• Forstørrelsen avhenger bare av okularet, ikke objektivet.

Variabelroller

Hva du setter:

• Prøveavstand fra objektivet (cm)

Hva du måler:

• Objektivets bildeavstand (cm)
• Systemforstørrelse M

Hvordan undersøkelsen foregår

1. Åpne sammensatt-mikroskop-forhåndsinnstillingen og trykk Nullstill. Objektivet har f = 6 cm; okularet har f = 8 cm, adskilt med 22 cm.
2. Aktiver objektivets bildeavstands- og systemforstørrelse-avlesningene.
3. Sett prøvens avstand fra objektivet for hvert forsøk og registrer objektivets bildeavstand og total systemforstørrelse.

Styrende likning

Tofrinns mikroskopforstørrelse — M = m₁·m₂·…

Et sammensatt mikroskops totalforstørrelse er produktet av objektivets forstørrelse (som avbilder prøven) og okularets forstørrelse (som avbilder det mellombildet på nytt): M = m_objective × m_eyepiece.

Hva det utskrivbare arbeidsarket ber elevene finne ut

• For ett forsøk, beregn objektivets bildeavstand d_i1 fra 1/f₁ = 1/d_o1 + 1/d_i1 (f₁ = 6 cm), deretter okularets objektavstand d_o2 = 22 − d_i1, deretter dets bildeavstand d_i2 fra 1/f₂ = 1/d_o2 + 1/d_i2 (f₂ = 8 cm). Til slutt M = (−d_i1/d_o1)·(−d_i2/d_o2). Sammenlign M med tabellen.
• Denne forhåndsinnstillingens standard prøveavstand (12 cm) gir M = 4. Forklar, med kjedeberegningen, hvordan en beskjeden objektivforstørrelse kombinert med en beskjeden okularforstørrelse komponeres til et mye større totalt tall.

Hvor dette dukker opp utenfor labben

• En prøve plassert knapt utenfor objektivets brennvidde (som i dette eksperimentet) produserer en stor førstetrinns forstørrelse. Forklar hvorfor mikroskopobjektiver er designet med svært korte brennvidder (noen få mm i ekte instrumenter) for å maksimere denne effekten.
• Sammensatte mikroskoper kan ikke forstørre uendelig — utover et visst punkt forstørrer ytterligere bare uskarphet uten å avsløre ny detalj, begrenset av lysets bølgelengde selv (diffraksjon). Hvorfor kan det å bare legge til flere linsetrinn ikke løse denne fundamentale grensen?

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

1. Velkommen til Sammensatt mikroskop
2. Velg objektet
3. Trykk Spill av
4. Objektiv pluss okular
5. Åpne Egenskaper-panelet
6. Du klarte det!

Åpne den interaktive simuleringen for å bygge scenen, trykk Spill av, og utforsk med målinger i sanntid og en veiledet gjennomgang.

Åpne interaktiv lab →

Last ned arbeidsark →

Tynnlinseformelen