Een fotovergroter: twee lenzen voor een echt, groter beeld

1 · Voorspel

Anders dan het doorgaans virtuele eindbeeld van een samengestelde microscoop moet een fotovergroter een ECHT, vergroot beeld op fotopapier projecteren. Kunnen twee convergerende lenzen na elkaar nog steeds een echt (niet virtueel) eindbeeld produceren?

• Nee — het aaneenschakelen van twee lenzen produceert altijd een virtueel eindbeeld.
• Het hangt alleen af van de voorwerpsafstand, niet van de lensopstelling.
• Ja — met de juiste tussenafstand en brandpuntsafstanden komt het eindbeeld van de tweelensketen echt terecht, klaar om op een oppervlak te projecteren.

2 · Opstelling

1. Open de voorinstelling compound-enlarger en druk op Herstel. L1 heeft f = 8 cm; L2 heeft f = 12 cm, met 34 cm ertussen.
2. Zet de aflezingen van de beeldafstand van L1 en de systeemvergroting aan.
3. Stel voor elke meting de voorwerpsafstand tot L1 in en noteer de beeldafstand van L1 en de totale systeemvergroting.

3 · Verzamel gegevens

Zet voor je drie metingen de systeemvergroting M (y-as) uit tegen de voorwerpsafstand tot L1 (x-as).

4 · Analyseer

1. Bereken voor één meting de beeldafstand van L1, d_i1, uit 1/f₁ = 1/d_o1 + 1/d_i1 (f₁ = 8 cm), daarna de voorwerpsafstand van L2, d_o2 = 34 − d_i1, en daarna zijn beeldafstand d_i2 uit 1/f₂ = 1/d_o2 + 1/d_i2 (f₂ = 12 cm). Tot slot M = (−d_i1/d_o1)·(−d_i2/d_o2). Vergelijk M met de tabel.
2. De standaard voorwerpsafstand van deze voorinstelling (16 cm, het 2f-punt van L1) geeft M = 2 met een ECHT eindbeeld. Leg uit waarom het controleren van het teken van d_i2 (positief = echt) ertoe doet voor de vraag of dit systeem daadwerkelijk op fotopapier zou kunnen projecteren.

5 · Verdiep

1. Om een vergroter te laten werken, moet zijn eindbeeld op een positieve (echte) afstand voorbij L2 vallen, op precies de hoogte waar het fotopapier ligt. Leg uit waarom het ontwerp van een vergroter zowel de brandpuntsafstanden als de tussenafstand van beide lenzen zorgvuldig moet beheersen om dit te garanderen.
2. Vergelijk de standaard M = 2 van dit experiment (echt eindbeeld) met de M = 1 van compound-relay en de M = 4 van compound-microscope (doorgaans als virtueel bekeken door een oculair). Leg uit waarom dezelfde rekenkunde voor de tweelensketen (product van vergrotingen) zulke verschillende praktische uitkomsten kan opleveren, afhankelijk van de gekozen brandpuntsafstanden en tussenafstanden.

De natuurkunde achter dit experiment

← Terug naar experiment

138 gratis printbare labwerkbladen voor natuurkunde