Powielacz fotograficzny: dwie soczewki do rzeczywistego, większego obrazu
1 · Prognoza
W przeciwieństwie do typowo pozornego obrazu końcowego mikroskopu złożonego, powielacz fotograficzny musi rzutować RZECZYWISTY, powiększony obraz na papier fotograficzny. Czy dwie soczewki skupiające po kolei nadal mogą dać rzeczywisty (nie pozorny) obraz końcowy?
- Nie — łańcuch dwóch soczewek zawsze daje pozorny obraz końcowy.
- To zależy tylko od odległości obiektu, nie od układu soczewek.
- Tak — przy właściwym rozstawie i ogniskowych obraz końcowy łańcucha dwusoczewkowego ląduje jako rzeczywisty, gotowy do rzucenia na powierzchnię.
2 · Przygotowanie
- Otwórz preset compound-enlarger i naciśnij Reset. L1 ma f = 8 cm; L2 ma f = 12 cm, w odstępie 34 cm.
- Włącz odczyty odległości obrazu L1 i powiększenia układu.
- Ustaw odległość obiektu od L1 dla każdej próby i zapisz odległość obrazu L1 i powiększenie całkowite układu.
3 · Zbieranie danych
| Odległość obiektu od L1 (cm) | Odległość obrazu L1 (cm) | Powiększenie układu M |
|---|---|---|
| 12.00 | ||
| 16.00 | ||
| 20.00 |
Narysuj powiększenie układu M (oś y) względem odległości obiektu od L1 (oś x) dla trzech prób.
4 · Analiza
- Dla jednej próby oblicz odległość obrazu L1 d_i1 z 1/f₁ = 1/d_o1 + 1/d_i1 (f₁ = 8 cm), potem odległość przedmiotu L2 d_o2 = 34 − d_i1, a potem jej odległość obrazu d_i2 z 1/f₂ = 1/d_o2 + 1/d_i2 (f₂ = 12 cm). Na koniec M = (−d_i1/d_o1)·(−d_i2/d_o2). Porównaj M z tabelą.
- Domyślna odległość przedmiotu w tym presecie (16 cm, punkt 2f soczewki L1) daje M = 2 z RZECZYWISTYM obrazem końcowym. Wyjaśnij, dlaczego sprawdzenie znaku d_i2 (dodatni = rzeczywisty) ma znaczenie dla pytania, czy ten układ faktycznie mógłby rzutować na papier fotograficzny.
5 · Rozszerzenie
- By powielacz działał, jego obraz końcowy musi wylądować w dodatniej (rzeczywistej) odległości za L2, na dokładnej wysokości, gdzie leży papier fotograficzny. Wyjaśnij, dlaczego konstrukcja powielacza musi starannie kontrolować ogniskowe i rozstaw obu soczewek, by to zagwarantować.
- Porównaj domyślne M = 2 tego eksperymentu (rzeczywisty obraz końcowy) z M = 1 w compound-relay i M = 4 w compound-microscope (zwykle oglądanym jako wirtualny przez okular). Wyjaśnij, dlaczego TA SAMA matematyka łańcucha dwóch soczewek (iloczyn powiększeń) może dawać tak różne praktyczne rezultaty w zależności od dobranych ogniskowych i odstępów.
Fizyka tego eksperymentu
Dwustopniowe powiększenie powielacza
Jak w każdym łańcuchu soczewek, powiększenie układu powiększalnika jest iloczynem powiększeń obu jego soczewek: M = m₁ × m₂. Staranny dobór ogniskowych i odstępu zapewnia, że obraz końcowy będzie rzeczywisty (nie wirtualny), gotowy do rzutowania.