Optica

Samengestelde microscoop (hoek)

Een objectief en oculair met korte brandpuntsafstand vermenigvuldigen tot een grote hoekvergroting voor piepkleine voorwerpen dichtbij.

Samengestelde microscoop (hoek) — interactieve Optica-simulatie. Een objectief en oculair met korte brandpuntsafstand vermenigvuldigen tot een grote hoekvergroting voor piepkleine voorwerpen dichtbij. Gratis virtueel natuurkundelab in de browser met live SI-metingen en een begeleide rondleiding.

Samengestelde microscoop

Een objectief met korte brandpuntsafstand en een oculair vermenigvuldigen tot een grote hoekvergroting voor piepkleine dichtbij objecten.

Het objectief creëert een vergroot echt beeld net binnen het brandpunt van het oculair; het oculair werkt dan als vergrootglas op dat beeld. De totale hoekvergroting is bij benadering het product van de transversale vergroting van het objectief en het vergrotend vermogen van het oculair — typisch honderden keren voor biologisch werk.

• M = M_obj × M_eye
• Hoekvergroting

Onderzoeksnota

Plan de vraag voordat je het lab opent

De samenvatting spiegelt de voorgerenderde pagina: leidende vraag, concurrerende voorspellingen, rollen van variabelen, bepalende wetten, opstelling, analyse- en verdiepingsvragen blijven zichtbaar en in deze volgorde.

Leidende vraag

Een samengestelde microscoop gebruikt een objectief met korte brandpuntsafstand dicht bij het preparaat, gevolgd door een oculair. Bereikt het gebruik van twee lenzen na elkaar een veel hogere vergroting dan een van beide lenzen alleen zou kunnen?

Voorspellingen om te wegen

• Ja — het aaneenschakelen van twee matige vergrotingen vermenigvuldigt ze met elkaar, wat een veel hogere totale vergroting geeft dan één lens.
• Nee — het gebruik van twee lenzen verhoogt de vergroting niet boven de limiet van één lens.
• De vergroting hangt alleen af van het oculair, niet van het objectief.

Rollen van variabelen

Wat je instelt:

• Preparaatafstand tot objectief (cm)

Wat je meet:

• Beeldafstand van het objectief (cm)
• Systeemvergroting M

Hoe het onderzoek verloopt

1. Open de voorinstelling compound-microscope en druk op Herstel. Het objectief heeft f = 6 cm; het oculair heeft f = 8 cm, met 22 cm ertussen.
2. Zet de aflezingen van de beeldafstand van het objectief en de systeemvergroting aan.
3. Stel voor elke meting de afstand van het preparaat tot het objectief in en noteer de beeldafstand van het objectief en de totale systeemvergroting.

Leidende vergelijking

Vergroting in twee-traps microscoop — M = m₁·m₂·…

De totale vergroting van een samengestelde microscoop is het product van de vergroting van het objectief (dat het preparaat afbeeldt) en de vergroting van het oculair (dat dat tussenbeeld opnieuw afbeeldt): M = m_objective × m_eyepiece.

Wat het uitprintbare werkblad leerlingen laat uitwerken

• Bereken voor één meting de beeldafstand van het objectief, d_i1, uit 1/f₁ = 1/d_o1 + 1/d_i1 (f₁ = 6 cm), daarna de voorwerpsafstand van het oculair, d_o2 = 22 − d_i1, en daarna zijn beeldafstand d_i2 uit 1/f₂ = 1/d_o2 + 1/d_i2 (f₂ = 8 cm). Tot slot M = (−d_i1/d_o1)·(−d_i2/d_o2). Vergelijk M met de tabel.
• De standaard preparaaatafstand van deze voorinstelling (12 cm) geeft M = 4. Leg aan de hand van de ketenberekening uit hoe een bescheiden objectiefvergroting gecombineerd met een bescheiden oculairvergroting uitgroeit tot een veel groter eindgetal.

Waar dit buiten het lab opduikt

• Een preparaat dat net buiten de brandpuntsafstand van het objectief wordt geplaatst (zoals in dit experiment) levert een grote eerste vergrotingsstap op. Leg uit waarom microscoopobjectieven worden ontworpen met zeer korte brandpuntsafstanden (een paar mm in echte instrumenten) om dit effect te maximaliseren.
• Samengestelde microscopen kunnen niet oneindig vergroten — voorbij een bepaald punt vergroot verder vergroten alleen de wazigheid zonder nieuw detail te onthullen, beperkt door de golflengte van het licht zelf (diffractie). Waarom zou simpelweg meer lensfasen toevoegen deze fundamentele limiet niet oplossen?

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

1. Welkom bij Samengestelde microscoop
2. Selecteer het object
3. Druk op Start
4. Objectief plus oculair
5. Open het eigenschappenpaneel
6. Gelukt!

Open de interactieve simulatie om de scène te bouwen, druk op Start en verken met live metingen en een begeleide rondleiding.

Interactief lab openen →

Werkblad downloaden →

De dunnelensformule