Оптика

Микроскоп (угловое увеличение)

Короткофокусный объектив и окуляр перемножаются в большое угловое увеличение для крошечных близких предметов.

Микроскоп (угловое увеличение) — интерактивная симуляция (Оптика). Короткофокусный объектив и окуляр перемножаются в большое угловое увеличение для крошечных близких предметов. Бесплатная виртуальная физическая лаборатория в браузере с живыми измерениями в СИ и сопровождаемым туром.

Микроскоп

Объектив создаёт увеличенное действительное изображение чуть внутри фокуса окуляра; окуляр затем работает как лупа над этим изображением. Полное угловое увеличение приближённо равно произведению поперечного увеличения объектива и увеличивающей силы окуляра — обычно сотни раз для биологической работы.

M = M_obj × M_eye
Угловое увеличение

Краткое описание исследования

Спланируйте вопрос до открытия лаборатории

Краткое описание повторяет предрендеренную страницу: движущий вопрос, конкурирующие прогнозы, роли переменных, определяющие законы, ход работы, анализ и задания для развития остаются видимыми и в этом порядке.

Движущий вопрос

Микроскоп использует короткофокусный объектив рядом с препаратом и окуляр за ним. Даёт ли последовательное использование двух линз куда большее увеличение, чем каждая линза в отдельности?

Прогнозы для взвешивания

Да — цепочка двух умеренных увеличений перемножает их, давая куда большее общее увеличение, чем одна линза.
Нет — две линзы не увеличивают увеличение за предел одной линзы.
Увеличение зависит только от окуляра, не от объектива.

Роли переменных

Что вы задали:

Расстояние препарата от объектива (cm)

Что вы измеряете:

Расстояние до изображения объектива (cm)
Увеличение системы M

Как идёт исследование

Откройте пресет compound-microscope и нажмите «Сброс». У объектива f = 6 см; у окуляра f = 8 см; расстояние 22 см.
Включите показания расстояния до изображения объектива и увеличения системы.
Задайте расстояние препарата от объектива для каждой пробы и запишите расстояние до изображения объектива и общее увеличение системы.

Определяющее уравнение

Двухступенчатое увеличение микроскопа — M = m₁·m₂·…

Полное увеличение составного микроскопа — произведение увеличения объектива (строящего изображение образца) и увеличения окуляра (переизображающего это промежуточное изображение): M = m_objective × m_eyepiece.

Что печатный рабочий лист предлагает учащимся вывести

Для одной пробы вычислите расстояние до изображения объектива d_i1 из 1/f₁ = 1/d_o1 + 1/d_i1 (f₁ = 6 см), затем расстояние до предмета окуляра d_o2 = 22 − d_i1, затем его расстояние до изображения d_i2 из 1/f₂ = 1/d_o2 + 1/d_i2 (f₂ = 8 см). Наконец M = (−d_i1/d_o1)·(−d_i2/d_o2). Сравните M с таблицей.
Расстояние до образца по умолчанию (12 см) даёт M = 4. Используя цепное вычисление, объясните, как скромное увеличение объектива в сочетании со скромным увеличением окуляра перемножается в гораздо большее итоговое число.

Где это проявляется за пределами лаборатории

Препарат, помещённый чуть вне фокуса объектива (как в этом эксперименте), даёт большое увеличение первой ступени. Объясните, почему объективы микроскопов делают очень короткофокусными (несколько mm в реальных приборах), чтобы максимизировать этот эффект.
Микроскопы не могут увеличивать бесконечно — за определённым пределом дальнейшее увеличение лишь растягивает размытие, не раскрывая новых деталей, ограниченное самой длиной волны света (дифракция). Почему простое добавление линзовых ступеней не решает этот фундаментальный предел?

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

Добро пожаловать к микроскопу
Выберите предмет
Нажмите Play
Объектив плюс окуляр
Откройте панель свойств
Готово!

Откройте интерактивную симуляцию, чтобы собрать сцену, нажать Play и исследовать с живыми измерениями и сопровождаемым туром.

Открыть интерактивную лабораторию →

Скачать рабочий лист →

Формула тонкой линзы