Оптика

Складний мікроскоп (кутовий)

Короткофокусний об'єктив та окуляр множать у велике кутове збільшення для крихітних близьких предметів.

Складний мікроскоп (кутовий) — інтерактивне моделювання: Оптика. Короткофокусний об'єктив та окуляр множать у велике кутове збільшення для крихітних близьких предметів. Безкоштовна браузерна віртуальна фізична лабораторія з живими вимірюваннями в СІ та керованим заняттям.

Складений мікроскоп

Короткофокусний об'єктив та окуляр множать у велике кутове збільшення для крихітних близьких предметів.

Об'єктив створює збільшене дійсне зображення ледь усередині фокуса окуляра; окуляр тоді діє як лупа на цьому зображенні. Сумарне кутове збільшення — приблизно добуток поперечного збільшення об'єктива та збільшувальної здатності окуляра — типово сотні разів для біологічних робіт.

M = M_obj × M_eye
Кутове збільшення

Короткий опис дослідження

Сплануйте запитання, перш ніж відкрити лабораторію

Короткий відповідає передрендереній сторінці: рушійне запитання, конкуруючі прогнози, ролі змінних, керівні закони, установка, аналіз і підсилення лишаються видимими та в цьому порядку.

Рушійне запитання

Складений мікроскоп використовує короткофокусний об'єктив близько до зразка, за яким іде окуляр. Чи досягає використання двох лінз поспіль значно вищої збільшеності, ніж кожна лінза окремо?

Прогнози для зважування

Так — зчеплення двох помірних збільшень множить їх, даючи значно вищу загальну збільшеність, ніж одна лінза.
Ні — використання двох лінз не збільшує збільшеність за межу однієї лінзи.
Збільшеність залежить лише від окуляра, не від об'єктива.

Ролі змінних

Що ви задаєте:

Відстань зразка від об'єктива (cm)

Що ви вимірюєте:

Відстань до зображення об'єктива (cm)
Системне збільшення M

Як проходить дослідження

Відкрийте пресет compound-microscope та натисніть «Скинути». Об'єктив має f = 6 cm; окуляр має f = 8 cm, розділені 22 cm.
Увімкніть покази відстані до зображення об'єктива та системного збільшення.
Задайте відстань зразка від об'єктива для кожного заміру та запишіть відстань до зображення об'єктива та загальне системне збільшення.

Керівне рівняння

Двоступенева збільшеність мікроскопа — M = m₁·m₂·…

Загальна збільшеність складеного мікроскопа — добуток збільшеності об'єктива (що зображує зразок) та збільшеності окуляра (що повторно зображує це проміжне зображення): M = m_objective × m_eyepiece.

Що друкований робочий аркуш пропонує учням обчислити

Для одного заміру обчисліть відстань до зображення об'єктива d_i1 з 1/f₁ = 1/d_o1 + 1/d_i1 (f₁ = 6 cm), потім відстань до предмета окуляра d_o2 = 22 − d_i1, потім його відстань до зображення d_i2 з 1/f₂ = 1/d_o2 + 1/d_i2 (f₂ = 8 cm). Нарешті M = (−d_i1/d_o1)·(−d_i2/d_o2). Порівняйте M з таблицею.
Типова відстань зразка цього пресета (12 cm) дає M = 4. Поясніть, використовуючи ланцюгове обчислення, як помірна збільшеність об'єктива в поєднанні з помірною збільшеністю окуляра компонується у значно більше число.

Де це трапляється за межами лабораторії

Зразок, поміщений ледь за фокусом об'єктива (як в цьому експерименті), дає велику збільшеність першого ступеня. Поясніть, чому об'єктиви мікроскопів проєктують з дуже короткими фокусними відстанями (кілька мм у справжніх приладах), щоб максимізувати цей ефект.
Складені мікроскопи не можуть збільшувати нескінченно — за певної точки подальше збільшення лише збільшує розмиття без розкриття нових деталей, обмежене довжиною хвилі самого світла (дифракція). Чому просте додавання більше ступенів лінз може не розв'язати цю фундаментальну межу?

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

Вітаємо в складеному мікроскопі
Виберіть предмет
Натисніть «Запустити»
Об'єктив плюс окуляр
Відкрийте панель властивостей
У вас вийшло!

Відкрийте інтерактивне моделювання, щоб зібрати сцену, натиснути «Запустити» та дослідити з живими вимірюваннями й керованим заняттям.

Відкрити інтерактивну лабораторію →

Завантажити лабораторний аркуш →

Формула тонкої лінзи