Det sammensatte mikroskopet: to linser for høy forstørrelse

1 · Prediker

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?

• 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.

2 · Oppsett

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.

3 · Samle inn data

Plott systemforstørrelse M (y-akse) mot prøveavstand (x-akse) for dine tre forsøk.

4 · Analyser

1. 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.
2. 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.

5 · Utvid

1. 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.
2. 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?

Fysikken bak dette eksperimentet

← Tilbake til eksperimentet

138 gratis, utskrivbare fysikk-arbeidsark