Лупа: угловое увеличение

1 · Прогноз

Простое увеличительное стекло при расслабленном глазе держит предмет ровно в фокусе линзы. Более короткофокусная линза даёт более высокое или низкое угловое увеличение?

• Короткий фокус даёт меньшее увеличение.
• Увеличение не зависит от фокусного расстояния линзы.
• Более высокое — короткий фокус позволяет подойти к предмету гораздо ближе, чем позволяет ближняя точка невооружённого глаза, давая больший видимый угловой размер.

2 · Подготовка

1. Откройте пресет simple-magnifier и нажмите «Сброс». Предмет сидит ровно в фокусе линзы (просмотр расслабленным глазом, мнимое изображение в бесконечности).
2. Включите показание углового увеличения.
3. Задайте фокусное расстояние линзы для каждой пробы и запишите итоговое угловое увеличение.

3 · Сбор данных

Постройте M (ось y) против 1/f (ось x) для трёх проб. Линия прямая через начало координат?

4 · Анализ

1. Для одной пробы вычислите M = N/f, используя стандартное расстояние ближней точки N = 25 см. Сравните с таблицей.
2. Объясните, почему более короткий фокус даёт большее увеличение: он позволяет расслабленному глазу смотреть на предмет много ближе, чем его собственная ближняя точка, отчего предмет занимает гораздо больший угол.

5 · Развитие

1. Очень короткофокусные лупы (с высоким M) имеют и очень малые рабочие расстояния (предмет почти касается линзы), что становится непрактично выше некоторого увеличения. Объясните, почему ювелирные лупы и простые ручные увеличители редко превышают 10×–20×.
2. Для увеличения много выше практического предела одной линзы оптические конструкторы переходят к составным системам (как в эксперименте с микроскопом). Объясните, почему цепочка из двух умеренных ступеней увеличения, а не одна экстремально короткофокусная линза, — практическое решение.

Физика этого эксперимента

← Вернуться к эксперименту