Фотозбільшувач: дві лінзи для дійсного більшого зображення
1 · Прогноз
На відміну від типово уявного кінцевого зображення складеного мікроскопа, фотозбільшувач мусить проєктувати ДІЙСНЕ збільшене зображення на фотопапір. Чи можуть дві збиральні лінзи поспіль досі дати дійсне (не уявне) кінцеве зображення?
- Ні — зчеплення двох лінз завжди дає уявне кінцеве зображення.
- Залежить лише від відстані до предмета, не від розташування лінз.
- Так — з правильним інтервалом та фокусними відстанями кінцеве зображення дволінзового ланцюга приземляється як дійсне, готове до проєкції на поверхню.
2 · Установка
- Відкрийте пресет compound-enlarger та натисніть «Скинути». L1 має f = 8 cm; L2 має f = 12 cm, розділені 34 cm.
- Увімкніть покази відстані до зображення L1 та системного збільшення.
- Задайте відстань до предмета від L1 для кожного заміру та запишіть відстань до зображення L1 і загальне системне збільшення.
3 · Збір даних
| Відстань до предмета від L1 (cm) | Відстань до зображення L1 (cm) | Системне збільшення M |
|---|---|---|
| 12.00 | ||
| 16.00 | ||
| 20.00 |
Побудуйте системне збільшення M (вісь y) проти відстані до предмета від L1 (вісь x) для трьох замірів.
4 · Аналіз
- Для одного заміру обчисліть відстань до зображення L1 d_i1 з 1/f₁ = 1/d_o1 + 1/d_i1 (f₁ = 8 cm), потім відстань до предмета L2 d_o2 = 34 − d_i1, потім його відстань до зображення d_i2 з 1/f₂ = 1/d_o2 + 1/d_i2 (f₂ = 12 cm). Нарешті M = (−d_i1/d_o1)·(−d_i2/d_o2). Порівняйте M з таблицею.
- Типова відстань до предмета цього пресета (16 cm, точка 2f лінзи L1) дає M = 2 з ДІЙСНИМ кінцевим зображенням. Поясніть, чому перевірка знаку d_i2 (додатний = дійсний) має значення для того, чи могла б ця система фактично проєктувати на фотопапір.
5 · Поглиблення
- Щоб збільшувач працював, його кінцеве зображення мусить приземлитися на додатній (дійсній) відстані за L2, точно на висоті, де лежить фотопапір. Поясніть, чому конструкція збільшувача мусить ретельно контролювати фокусні відстані та інтервал обох лінз, щоб це гарантувати.
- Порівняйте типове M = 2 цього експерименту (дійсне кінцеве зображення) з M = 1 у compound-relay та M = 4 у compound-microscope (типово що розглядається як уявне крізь окуляр). Поясніть, чому ТА САМА математика дволінзового ланцюга (добуток збільшень) може давати такі різні практичні результати залежно від конкретних фокусних відстаней та інтервалу.
Фізика цього експерименту
Двоступенева збільшеність збільшувача
Як будь-який складений лінзовий ланцюг, системне збільшення збільшувача — добуток індивідуальних збільшень його двох лінз: M = m₁ × m₂. Ретельний вибір фокусних відстаней та інтервалу гарантує, що кінцеве зображення приземляється дійсним (не уявним), готовим до проєкції.