Optika

Zložený mikroskop (uhlový)

Krátkoohniskový objektív a okulár násobia veľké uhlové zväčšenie pre drobné blízke predmety.

Zložený mikroskop (uhlový) — interaktívna simulácia Optika. Krátkoohniskový objektív a okulár násobia veľké uhlové zväčšenie pre drobné blízke predmety. Bezplatné virtuálne fyzikálne laboratórium v prehliadači so živými SI meraniami a sprievodcom.

Zložený mikroskop

Krátkoohniskový objektív a okulár násobia veľké uhlové zväčšenie pre drobné blízke predmety.

Objektív vytvára zväčšený skutočný obraz tesne vnútri ohniska okuláru; okulár potom funguje na tomto obraze ako lupa. Celkové uhlové zväčšenie je približne súčin priečneho zväčšenia objektívu a zväčšovacej schopnosti okuláru — typicky stovkykrát pre biologickú prácu.

• M = M_obj × M_eye
• Uhlové zväčšenie

Prehľad skúmania

Naplánuj otázku ešte pred otvorením laboratória

Stručný opis zrkadlí predrenderovanú stránku: hlavná otázka, súťažiace predikcie, úlohy premenných, riadiace zákony, postavenie, analýza a rozširujúce podnety zostávajú viditeľné a v tomto poradí.

Hlavná otázka

Zložený mikroskop používa krátkoohniskový objektív blízko preparátu, nasledovaný okulárom. Dosahuje použitie dvoch šošoviek v poradí omnoho vyššie zväčšenie než by ktorákoľvek šošovka dokázala sama?

Predikcie na zváženie

• Áno — reťazenie dvoch miernych zväčšení ich násobí, dávajúc omnoho vyššie celkové zväčšenie než jediná šošovka.
• Nie — použitie dvoch šošoviek nezvyšuje zväčšenie za limit jedinej šošovky.
• Zväčšenie závisí len na okulári, nie na objektíve.

Úlohy premenných

Čo nastavuješ:

• Vzdialenosť preparátu od objektívu (cm)

Čo meriaš:

• Vzdialenosť obrazu objektívu (cm)
• Zväčšenie sústavy M

Ako skúmanie prebieha

1. Otvor predvolbu zložený mikroskop a stlač Resetovať. Objektív má f = 6 cm; okulár má f = 8 cm, oddelené 22 cm.
2. Zapni odčítania vzdialenosti obrazu objektívu a zväčšenia sústavy.
3. Nastav vzdialenosť preparátu od objektívu pre každý pokus a zaznamenaj vzdialenosť obrazu objektívu a celkové zväčšenie sústavy.

Riadiaca rovnica

Dvojstupňové zväčšenie mikroskopu — M = m₁·m₂·…

Celkové zväčšenie zloženého mikroskopu je súčin zväčšenia objektívu (zobrazujúceho preparát) a zväčšenia okuláru (znovu zobrazujúceho ten medziobraz): M = m_objective × m_eyepiece.

Čo má študentov naučiť tlačiteľný list

• Pre jeden pokus vypočítaj vzdialenosť obrazu objektívu d_i1 z 1/f₁ = 1/d_o1 + 1/d_i1 (f₁ = 6 cm), potom vzdialenosť predmetu okuláru d_o2 = 22 − d_i1, potom jeho vzdialenosť obrazu d_i2 z 1/f₂ = 1/d_o2 + 1/d_i2 (f₂ = 8 cm). Napokon M = (−d_i1/d_o1)·(−d_i2/d_o2). Porovnaj M s tabuľkou.
• Predvolená vzdialenosť preparátu tejto predvolby (12 cm) dáva M = 4. Vysvetli pomocou reťazového výpočtu, ako mierna zväčšenie objektívu skombinované s miernym zväčšením okuláru sa zloží do omnoho väčšieho celkového čísla.

Kde sa to objavuje mimo laboratória

• Preparát umiestnený len tesne za ohnisko objektívu (ako v tomto experimente) produkuje veľké zväčšenie prvého stupňa. Vysvetli, prečo objektívy mikroskopov sú dizajnované s veľmi krátkymi ohniskovými vzdialenosťami (pár mm v skutočných prístrojoch) na maximalizáciu tohto efektu.
• Zložené mikroskopy nemôžu zväčšovať donekonečna — za istým bodom ďalšie zväčšovanie len zväčšuje rozmazanie bez odhalenia nových detailov, obmedzené samotnou vlnovou dĺžkou svetla (ohyb). Prečo by jednoduché pridanie viac šošovkových stupňov nevyriešilo tento fundamentálny limit?

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

1. Vitaj pri zloženom mikroskope
2. Vyber predmet
3. Stlač Prehrať
4. Objektív plus okulár
5. Otvor panel Vlastnosti
6. Zvládol si to!

Otvor interaktívnu simuláciu na postavenie scény, stlač Prehrať a skúmaj so živými meraniami a sprievodcom.

Otvoriť interaktívne laboratórium →

Stiahnuť pracovný list →

Rovnica tenkej šošovky