กล้องจุลทรรศน์ประกอบ สองเลนส์เพื่อกำลังขยายสูง

1 · ทำนาย

กล้องจุลทรรศน์ประกอบใช้เลนส์วัตถุระยะโฟกัสสั้นวางใกล้ตัวอย่าง ตามด้วยเลนส์ตา การใช้เลนส์สองชิ้นเรียงกันจะได้กำลังขยายสูงกว่าที่เลนส์ชิ้นใดชิ้นหนึ่งทำได้คนเดียวมากหรือไม่

• ใช่ — การต่อกำลังขยายปานกลางสองชั้นคูณกัน ให้กำลังขยายรวมสูงกว่าเลนส์เดี่ยวมาก
• ไม่ — การใช้สองเลนส์ไม่เพิ่มกำลังขยายเกินขีดของเลนส์เดี่ยว
• กำลังขยายขึ้นกับเลนส์ตาเท่านั้น ไม่ใช่เลนส์วัตถุ

2 · จัดเตรียม

1. เปิดพรีเซ็ท compound-microscope แล้วกดรีเซ็ต เลนส์วัตถุ f = 6 cm เลนส์ตา f = 8 cm ห่างกัน 22 cm
2. เปิดค่าแสดงระยะภาพของเลนส์วัตถุและกำลังขยายระบบ
3. ตั้งระยะตัวอย่างจากเลนส์วัตถุในแต่ละรอบ แล้วบันทึกระยะภาพของเลนส์วัตถุและกำลังขยายระบบโดยรวม

3 · เก็บข้อมูล

พล็อตกำลังขยายระบบ M (แกน y) กับระยะตัวอย่าง (แกน x) จากสามรอบการทดลอง

4 · วิเคราะห์

1. สำหรับหนึ่งรอบ จงคำนวณระยะภาพของเลนส์วัตถุจาก 1/f₁ = 1/d_o1 + 1/d_i1 (f₁ = 6 cm) แล้วระยะวัตถุของเลนส์ตา d_o2 = 22 − d_i1 แล้วระยะภาพ d_i2 จาก 1/f₂ = 1/d_o2 + 1/d_i2 (f₂ = 8 cm) สุดท้าย M = (−d_i1/d_o1)·(−d_i2/d_o2) เทียบ M กับตาราง
2. ระยะตัวอย่างดีฟอลต์ของพรีเซ็ทนี้ (12 cm) ให้ M = 4 จงใช้การคำนวณแบบสายโซ่อธิบายว่าการขยายของเลนส์วัตถุที่พอดี ๆ รวมกับการขยายของเลนส์ตาที่พอดี ๆ คูณกันเป็นตัวเลขรวมที่ใหญ่กว่ามากได้อย่างไร

5 · ต่อยอด

1. ตัวอย่างที่วางห่างจากระยะโฟกัสของเลนส์วัตถุออกไปเพียงนิด (เช่นในการทดลองนี้) ให้กำลังขยายขั้นแรกที่ใหญ่ อธิบายว่าเหตุใดเลนส์วัตถุของกล้องจุลทรรศน์จึงออกแบบด้วยระยะโฟกัสสั้นมาก (ไม่กี่มิลลิเมตรในเครื่องจริง) เพื่อเพิ่มผลนี้ให้สูงสุด
2. กล้องจุลทรรศน์ประกอบไม่สามารถขยายได้อย่างไม่จำกัด — พ้นจุดหนึ่งไป การขยายเพิ่มเพียงขยายความเบลอโดยไม่เผยรายละเอียดใหม่ โดยจำกัดด้วยความยาวคลื่นของแสงเอง (การเลี้ยวเบน) เหตุใดการเพิ่มชั้นเลนส์อีกจึงไม่แก้ขีดจำกัดพื้นฐานนี้

ฟิสิกส์เบื้องหลังการทดลองนี้

← กลับไปการทดลอง