กล้องจุลทรรศน์ประกอบ: ความยาวท่อและกำลังขยาย

1 · ทำนาย

เลนส์วัตถุและเลนส์ตาของกล้องจุลทรรศน์ประกอบมีระยะโฟกัสคงที่ แต่ตำแหน่งของเลนส์ตา — ความยาวท่อ — ยังปรับได้ การเปลี่ยนความยาวท่อเปลี่ยนกำลังขยายรวม (ของระบบ) ของกล้องจุลทรรศน์หรือไม่ แม้ระยะโฟกัสของเลนส์ทั้งสองจะไม่เปลี่ยน

• ไม่ — ความยาวท่อไม่กระทบกำลังขยายรวม มีแต่ระยะโฟกัสของแต่ละเลนส์
• มีแต่ระยะโฟกัสของเลนส์ตาที่สำคัญ ไม่ใช่ระยะห่างจากเลนส์วัตถุ
• ใช่ — การเพิ่มความยาวท่อทำให้เลนส์ตาเข้าใกล้จุดโฟกัสของตัวเองมากขึ้น (เทียบกับภาพจริงที่เลนส์วัตถุสร้างขึ้น) ซึ่งเพิ่มกำลังขยายของเลนส์ตาเอง และคูณเข้ากับกำลังขยายรวมของระบบที่ใหญ่ขึ้น

2 · จัดเตรียม

1. เปิดพรีเซ็ท microscope แล้วกดรีเซ็ต เลนส์วัตถุ (f_o = 8 cm ที่ระยะชิ้นงานคงที่) สร้างภาพจริง เลนส์ตา f_e = 25 cm
2. เปิดค่าแสดงกำลังขยายของระบบ (M รวมของสายโซ่การเกิดภาพของเลนส์ทั้งสอง)
3. ตั้งความยาวท่อ (ระยะห่างเลนส์วัตถุถึงเลนส์ตา) ในแต่ละรอบแล้วบันทึกกำลังขยายของระบบที่ได้

3 · เก็บข้อมูล

พล็อตกำลังขยายของระบบ M (แกน y) กับความยาวท่อ L (แกน x) จากสามรอบการทดลอง ความสัมพันธ์เป็นเส้นตรงหรือไม่

4 · วิเคราะห์

1. สำหรับหนึ่งรอบ จงหาระยะภาพของเลนส์วัตถุ d_i1 จาก 1/f_o = 1/d_o1 + 1/d_i1 ก่อน (d_o1 = 9.6 cm, f_o = 8 cm — คงเดิมทุกความยาวท่อ) จากนั้นหาระยะวัตถุของเลนส์ตา d_o2 = L − d_i1 และระยะภาพของมัน d_i2 จาก 1/f_e = 1/d_o2 + 1/d_i2 (f_e = 25 cm) สุดท้าย M = (−d_i1/d_o1)·(−d_i2/d_o2) เทียบ M กับตาราง
2. อธิบายว่าเหตุใดกำลังขยายของเลนส์วัตถุเองจึงคงที่ตลอดสามรอบการทดลอง ในขณะที่กำลังขยายของเลนส์ตา — และกำลังขยายรวมของระบบ — เปลี่ยนไปตามความยาวท่อ

5 · ต่อยอด

1. เปรียบเทียบกำลังขยายของระบบในการทดลองนี้กับ M = N/f ของการทดลอง simple-magnifier อธิบายว่าเหตุใดการต่อภาพจริงของเลนส์สองตัวเป็นสายโซ่จึงสามารถทวีกำลังขยายได้มากกว่าที่เลนส์ตัวใดตัวหนึ่งจะสร้างได้เพียงลำพัง
2. กล้องจุลทรรศน์จริงในอดีตมาตรฐานความยาวท่อเฉพาะ (เช่น 160 mm) เพื่อให้เลนส์วัตถุกับเลนส์ตาจากผู้ผลิตต่างกันประกอบร่วมได้อย่างคาดเดาได้ อธิบายว่าเหตุใดการมาตรฐานความยาวท่อ — ไม่ใช่แค่ระยะโฟกัสของเลนส์แต่ละตัว — จึงสำคัญกับชิ้นส่วนกล้องที่ใช้แทนกันได้

ฟิสิกส์เบื้องหลังการทดลองนี้

← กลับไปการทดลอง

ใบงานปฏิบัติการฟิสิกส์พิมพ์ฟรี 138 ใบ