Prosta lupa: powiększenie kątowe

1 · Prognoza

Prosta lupa, używana z rozluźnionym okiem, ma obiekt umieszczony dokładnie w ognisku soczewki. Czy krótszoogniskowa soczewka daje wyższe czy niższe powiększenie kątowe?

• Krótsza ogniskowa daje niższe powiększenie.
• Powiększenie nie zależy od ogniskowej soczewki.
• Wyższe — krótsza ogniskowa pozwala podejść do obiektu dużo bliżej, niż pozwalałby nieuzbrojony punkt bliski oka, dając większy pozorny rozmiar kątowy.

2 · Przygotowanie

1. Otwórz preset simple-magnifier i naciśnij Reset. Obiekt leży dokładnie w ognisku soczewki (patrzenie rozluźnionym okiem, obraz pozorny w nieskończoności).
2. Włącz odczyt powiększenia kątowego.
3. Ustaw ogniskową soczewki dla każdej próby i zapisz wynikowe powiększenie kątowe.

3 · Zbieranie danych

Narysuj M (oś y) względem 1/f (oś x) dla trzech prób. Czy prosta przechodzi przez początek układu?

4 · Analiza

1. Dla jednej próby oblicz M = N/f, używając standardowej odległości punktu bliskiego N = 25 cm. Porównaj z tabelą.
2. Wyjaśnij, dlaczego krótsza ogniskowa daje wyższe powiększenie: pozwala rozluźnionemu oku patrzeć na obiekt z dużo bliża, niż kiedykolwiek pozwoliłby jego własny punkt bliski, czyniąc obiekt obejmującym dużo większy kąt.

5 · Rozszerzenie

1. Bardzo krótkoogniskowe lupy (dające wysokie M) mają też bardzo krótkie odległości robocze (obiekt niemal dotyka soczewki), co staje się niepraktyczne po pewnym powiększeniu. Wyjaśnij, dlaczego lup jubilerskich i prostych lup ręcznych rzadko przekracza około 10×–20×.
2. Dla znacznie wyższego powiększenia niż prosta soczewka może praktycznie osiągnąć, projektanci optyczni przechodzą na układy złożone (jak eksperyment compound-microscope). Wyjaśnij, dlaczego łańcuch dwóch umiarkowanych stopni powiększenia, zamiast jednej ekstremalnie krótkoogniskowej soczewki, jest praktycznym rozwiązaniem.

Fizyka tego eksperymentu

← Wróć do eksperymentu