Optyka

Mikroskop (powiększenie kątowe)

Obiektyw o krótkiej ogniskowej i okular mnożą się do dużego powiększenia kątowego dla malutkich bliskich obiektów.

Mikroskop (powiększenie kątowe) — interaktywna symulacja: Optyka. Obiektyw o krótkiej ogniskowej i okular mnożą się do dużego powiększenia kątowego dla malutkich bliskich obiektów. Bezpłatne wirtualne laboratorium fizyki w przeglądarce z pomiarami na żywo w SI i samouczkiem prowadzonym.

Mikroskop złożony

Obiektyw o krótkiej ogniskowej i okular mnożą się do dużego powiększenia kątowego dla malutkich bliskich obiektów.

Obiektyw tworzy powiększony rzeczywisty obraz tuż wewnątrz ogniska okularu; okular działa wtedy jak lupa na tym obrazie. Całkowite powiększenie kątowe to w przybliżeniu iloczyn powiększenia poprzecznego obiektywu i zdolności powiększającej okularu — typowo setki razy w pracy biologicznej.

• M = M_obj × M_eye
• Powiększenie kątowe

Krótki opis badania

Zaplanuj pytanie, zanim otworzysz pracownię

Krótki opis odzwierciedla stronę statyczną: pytanie badawcze, konkurujące przewidywania, role zmiennych, prawo rządzące i co mierzyć.

Pytanie badawcze

Mikroskop złożony używa krótkoogniskowego obiektywu blisko preparatu, a potem okularu. Czy użycie dwóch soczewek po kolei daje dużo większe powiększenie niż każda z osobna?

Prognozy do rozważenia

• Tak — łańcuch dwóch umiarkowanych powiększeń mnoży je, dając dużo wyższe powiększenie całkowite niż pojedyncza soczewka.
• Nie — dwie soczewki nie zwiększają powiększenia ponad limit pojedynczej.
• Powiększenie zależy tylko od okularu, nie od obiektywu.

Role zmiennych

Co ustawiasz:

• Odległość preparatu od obiektywu (cm)

Co mierzysz:

• Odległość obrazu obiektywu (cm)
• Powiększenie układu M

Jak przebiega badanie

1. Otwórz preset compound-microscope i naciśnij Reset. Obiektyw ma f = 6 cm; okular ma f = 8 cm, w odstępie 22 cm.
2. Włącz odczyty odległości obrazu obiektywu i powiększenia układu.
3. Ustaw odległość preparatu od obiektywu dla każdej próby i zapisz odległość obrazu obiektywu i powiększenie całkowite układu.

Równanie rządzące

Dwustopniowe powiększenie mikroskopu — M = m₁·m₂·…

Całkowite powiększenie mikroskopu złożonego to iloczyn powiększenia obiektywu (obrazującego próbkę) i powiększenia okularu (ponownie obrazującego ten obraz pośredni): M = m_objective × m_eyepiece.

Co karta do druku każe uczniom wyliczyć

• Dla jednej próby oblicz odległość obrazu obiektywu d_i1 z 1/f₁ = 1/d_o1 + 1/d_i1 (f₁ = 6 cm), potem odległość przedmiotu okularu d_o2 = 22 − d_i1, a potem jego odległość obrazu d_i2 z 1/f₂ = 1/d_o2 + 1/d_i2 (f₂ = 8 cm). Na koniec M = (−d_i1/d_o1)·(−d_i2/d_o2). Porównaj M z tabelą.
• Domyślna odległość próbki (12 cm) daje M = 4. Wyjaśnij, korzystając z obliczeń łańcuchowych, jak skromne powiększenie obiektywu połączone ze skromnym powiększeniem okularu składa się w znacznie większą liczbę końcową.

Gdzie to wychodzi poza pracownię

• Preparat umieszczony tuż poza ogniskową obiektywu (jak w tym eksperymencie) daje duże powiększenie pierwszego stopnia. Wyjaśnij, dlaczego obiektywy mikroskopowe projektuje się z bardzo krótkimi ogniskowymi (kilka mm w prawdziwych przyrządach), by zmaksymalizować ten efekt.
• Mikroskopy złożone nie mogą powiększać w nieskończoność — po pewnym punkcie dalsze powiększanie tylko rozdmuchuje rozmycie bez ujawniania nowych detali, ograniczone samą długością fali światła (dyfrakcja). Dlaczego samo dodanie większej liczby stopni soczewek nie rozwiązuje tej fundamentalnej granicy?

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

1. Witamy w mikroskopie złożonym
2. Zaznacz obiekt
3. Naciśnij Play
4. Obiektyw plus okular
5. Otwórz panel Właściwości
6. Udało się!

Otwórz interaktywną symulację, zbuduj scenę, naciśnij Play i badaj z pomiarami na żywo oraz przewodnikiem.

Otwórz interaktywną pracownię →

Pobierz kartę pracy →

Równanie cienkiej soczewki