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.

Optyka mikroskopu złożonego

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 = −f₁/f₂
• Układ dwóch soczewek

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

Całkowite powiększenie kątowe mikroskopu złożonego zależy od długości tubusu (odległości obiektyw–okular), nie tylko od ogniskowych. Czy dłuższy tubus zwiększa powiększenie całkowite?

Prognozy do rozważenia

• Nie — długość tubusu nie wpływa na powiększenie całkowite, tylko ogniskowe soczewek.
• Liczy się tylko ogniskowa okularu, nie długość tubusu.
• Tak — dłuższy tubus zwiększa własne powiększenie obrazu obiektywu, które mnoży się w powiększenie całkowite układu.

Role zmiennych

Co ustawiasz:

• Długość tubusu L (cm)

Co mierzysz:

• Powiększenie kątowe M

Jak przebiega badanie

1. Otwórz preset microscope i naciśnij Reset. Obiektyw ma f_o = 8 cm; okular ma f_e = 25 cm.
2. Włącz odczyt powiększenia kątowego.
3. Ustaw długość tubusu (rozstaw obiektyw–okular) dla każdej próby i zapisz wynikowe powiększenie.

Równanie rządzące

Powiększenie mikroskopu złożonego — M = −(L/f_o)(N/f_e)

Całkowite powiększenie kątowe mikroskopu złożonego to M = −(L/f_o)(N/f_e): powiększenie obiektywu na długości tubusa L, pomnożone przez czynnik okularu jako prostej lupy ze standardowym punktem bliskim N = 25 cm.

Co karta do druku każe uczniom wyliczyć

• Dla jednej próby oblicz M = −(L/f_o)·(N/f_e), używając f_o = 8 cm; f_e = 25 cm; N = 25 cm (standardowy punkt bliski). Porównaj z tabelą.
• Wyjaśnij, dlaczego ten wzór łączy czynnik powiększenia „poprzecznego” (L/f_o, od obrazowania obiektywu na długości tubusu) i czynnik powiększenia „kątowego” (N/f_e, od okularu działającego jak prosta lupa na tym obrazie pośrednim).

Gdzie to wychodzi poza pracownię

• Porównaj wzór tego eksperymentu z M = N/f eksperymentu simple-magnifier. Wyjaśnij, dlaczego dodatkowy czynnik L/f_o mikroskopu reprezentuje etap „wstępnego powiększenia”, który wnosi obiektyw, zanim jeszcze włączy się okular.
• Prawdziwe mikroskopy historycznie standaryzowały konkretne długości tubusów (jak 160 mm), by obiektywy i okulary różnych producentów można było przewidywalnie łączyć. Wyjaśnij, dlaczego standaryzacja L (obok f_o i f_e) ma znaczenie dla wymiennych części mikroskopu.

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

1. Witamy w mikroskopie
2. Zaznacz obiektyw
3. Naciśnij Play
4. Dwustopniowe powiększenie
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