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.

Optika zloženého mikroskopu

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
• Dvojšošovková sústava

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

Objektív a okulár zloženého mikroskopu majú pevné ohniskové vzdialenosti, ale polohu okuláru — dĺžku tubusu — možno stále upravovať. Mení zmena dĺžky tubusu celkové (systémové) zväčšenie mikroskopu, aj keď sa ohnisková vzdialenosť žiadnej šošovky nemení?

Predikcie na zváženie

• Nie — dĺžka tubusu neovplyvňuje celkové zväčšenie, len individuálne ohniskové vzdialenosti šošoviek.
• Záleží len na ohniskovej vzdialenosti okuláru, nie na tom, ako ďaleko je od objektívu.
• Áno — predĺženie tubusu posunie okulár bližšie k jeho vlastnému ohnisku (vzhľadom na skutočný obraz, ktorý vytvára objektív), čo zvyšuje vlastné zväčšenie okuláru a násobí sa do väčšieho celkového zväčšenia sústavy.

Úlohy premenných

Čo nastavuješ:

• Dĺžka tubusu L (cm)

Čo meriaš:

• Systémové zväčšenie M

Ako skúmanie prebieha

1. Otvor predvolbu mikroskop a stlač Resetovať. Objektív (f_o = 8 cm, pri pevnej vzdialenosti vzorky) vytvára skutočný obraz; okulár má f_e = 25 cm.
2. Zapni odčítanie systémového zväčšenia (celkové M zobrazovacieho reťazca oboch šošoviek).
3. Nastav dĺžku tubusu (oddelenie objektív–okulár) pre každý pokus a zaznamenaj výsledné systémové zväčšenie.

Riadiaca rovnica

Systémové zväčšenie zloženého mikroskopu — M = m₁·m₂·…

Celkové zväčšenie zloženého mikroskopu je súčin vlastných obrazových zväčšení objektívu a okuláru, M = m_o × m_e — každé zistené z rovnice tenkej šošovky pomocou skutočného reťazca obrazov oboch šošoviek, nie z idealizovaného vzorca uhlového zväčšenia.

Čo má študentov naučiť tlačiteľný list

• Pre jeden pokus najprv nájdi obrazovú vzdialenosť objektívu d_i1 z 1/f_o = 1/d_o1 + 1/d_i1 (d_o1 = 9,6 cm, f_o = 8 cm — zostáva rovnaká pri každej dĺžke tubusu). Potom nájdi predmetovú vzdialenosť okuláru d_o2 = L − d_i1, a jeho obrazovú vzdialenosť d_i2 z 1/f_e = 1/d_o2 + 1/d_i2 (f_e = 25 cm). Nakoniec M = (−d_i1/d_o1)·(−d_i2/d_o2). Porovnaj M s tabuľkou.
• Vysvetli, prečo vlastné zväčšenie objektívu zostáva vo všetkých troch pokusoch rovnaké, zatiaľ čo zväčšenie okuláru — a teda celkové systémové zväčšenie — sa mení s dĺžkou tubusu.

Kde sa to objavuje mimo laboratória

• Porovnaj systémové zväčšenie tohto experimentu s M = N/f experimentu jednoduchá lupa. Vysvetli, prečo reťazenie dvoch skutočných obrazov šošoviek môže znásobiť zväčšenie ďaleko za to, čo by dokázala ktorákoľvek šošovka sama.
• Skutočné mikroskopy sa historicky štandardizovali na konkrétne dĺžky tubusu (ako 160 mm), aby objektívy a okuláre od rôznych výrobcov mohli byť miešané a párované predvídateľne. Vysvetli, prečo na štandardizácii dĺžky tubusu — nielen ohniskovej vzdialenosti každej šošovky — záleží pri výmeniteľných častiach mikroskopu.

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

1. Vitaj pri mikroskope
2. Vyber objektív
3. Stlač Prehrať
4. Dvojstupňové zväčšenie
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