Фотоувеличитель: две линзы для действительного увеличенного изображения
1 · Прогноз
В отличие от обычно мнимого итогового изображения микроскопа, фотоувеличитель должен проецировать ДЕЙСТВЕННОЕ увеличенное изображение на фотобумагу. Могут ли две собирающие линзы последовательно всё же дать действительное (не мнимое) итоговое изображение?
- Нет — цепочка двух линз всегда даёт мнимое итоговое изображение.
- Зависит только от расстояния до предмета, не от расположения линз.
- Да — при правильных расстоянии и фокусах итоговое изображение двухлинзовой цепочки попадает действительным, готовым к проекции на поверхность.
2 · Подготовка
- Откройте пресет compound-enlarger и нажмите «Сброс». У L1 f = 8 см; у L2 f = 12 см; расстояние между ними 34 см.
- Включите показания расстояния до изображения L1 и увеличения системы.
- Задайте расстояние до предмета от L1 для каждой пробы и запишите расстояние до изображения L1 и общее увеличение системы.
3 · Сбор данных
| Расстояние до предмета от L1 (cm) | Расстояние до изображения L1 (cm) | Увеличение системы M |
|---|---|---|
| 12.00 | ||
| 16.00 | ||
| 20.00 |
Постройте увеличение системы M (ось y) против расстояния до предмета от L1 (ось x) для трёх проб.
4 · Анализ
- Для одной пробы вычислите расстояние до изображения L1 d_i1 из 1/f₁ = 1/d_o1 + 1/d_i1 (f₁ = 8 см), затем расстояние до предмета L2 d_o2 = 34 − d_i1, затем его расстояние до изображения d_i2 из 1/f₂ = 1/d_o2 + 1/d_i2 (f₂ = 12 см). Наконец M = (−d_i1/d_o1)·(−d_i2/d_o2). Сравните M с таблицей.
- Расстояние до предмета по умолчанию в этом пресете (16 см, точка 2f линзы L1) даёт M = 2 с ДЕЙСТВИТЕЛЬНЫМ конечным изображением. Объясните, почему проверка знака d_i2 (положительный = действительное) важна для вопроса, сможет ли эта система реально проецировать на фотобумагу.
5 · Развитие
- Чтобы увеличитель работал, его итоговое изображение должно попадать на положительном (действительном) расстоянии за L2, на той самой высоте, где лежит фотобумага. Объясните, почему конструкция увеличителя должна тщательно управлять и фокусами обеих линз, и расстоянием между ними, чтобы это гарантировать.
- Сравните M = 2 по умолчанию в этом эксперименте (действительное конечное изображение) с M = 1 у compound-relay и M = 4 у compound-microscope (обычно рассматривается как мнимое через окуляр). Объясните, почему ОДНА И ТА ЖЕ математика двухлинзовой цепи (произведение увеличений) даёт столь разные практические результаты в зависимости от выбранных фокусных расстояний и промежутков.
Физика этого эксперимента
Двухступенчатое увеличение увеличителя
Как и у любой составной линзовой цепи, системное увеличение фотоувеличителя равно произведению увеличений его двух линз: M = m₁ × m₂. Тщательный подбор фокусных расстояний и зазора гарантирует, что конечное изображение получится действительным (не мнимым) и готовым к проецированию.