Складений мікроскоп: довжина тубуса та збільшення

1 · Прогноз

Об'єктив і окуляр складеного мікроскопа мають фіксовані фокусні відстані, але положення окуляра — довжину тубуса — все ще можна регулювати. Чи змінює зміна довжини тубуса загальне (системне) збільшення мікроскопа, навіть якщо фокусна відстань жодної з лінз не змінюється?

• Ні — довжина тубуса не впливає на загальну збільшеність, лише окремі фокусні відстані лінз.
• Лише фокусна відстань окуляра має значення, а не те, наскільки далеко він розташований від об'єктива.
• Так — збільшення довжини тубуса наближає окуляр до його власного фокуса (відносно реального зображення, яке формує об'єктив), що збільшує власне збільшення окуляра і множиться на більше загальне системне збільшення.

2 · Установка

1. Відкрийте пресет microscope та натисніть «Скинути». Об'єктив (f_o = 8 см, на фіксованій відстані до зразка) формує реальне зображення; окуляр має f_e = 25 см.
2. Увімкніть показ системного збільшення (загальне M ланцюжка зображень двох лінз).
3. Задайте довжину тубуса (розділення об'єктив-окуляр) для кожного заміру та запишіть результуюче системне збільшення.

3 · Збір даних

Побудуйте системне збільшення M (вісь y) проти довжини тубуса L (вісь x) для трьох замірів. Чи є цей зв'язок прямою лінією?

4 · Аналіз

1. Для одного заміру спочатку знайдіть відстань до зображення об'єктива d_i1 з 1/f_o = 1/d_o1 + 1/d_i1 (d_o1 = 9,6 см, f_o = 8 см — залишається однаковою при будь-якій довжині тубуса). Потім знайдіть відстань до предмета окуляра d_o2 = L − d_i1, та відстань до його зображення d_i2 з 1/f_e = 1/d_o2 + 1/d_i2 (f_e = 25 см). Нарешті M = (−d_i1/d_o1)·(−d_i2/d_o2). Порівняйте M з таблицею.
2. Поясніть, чому власне збільшення об'єктива залишається постійним у всіх трьох замірах, тоді як збільшення окуляра — а отже, і загальне системне збільшення — змінюється з довжиною тубуса.

5 · Поглиблення

1. Порівняйте системне збільшення цього експерименту з M = N/f експерименту simple-magnifier. Поясніть, чому з'єднання двох реальних зображень лінз у ланцюжок може помножити збільшення далеко за межі того, що могла б дати будь-яка лінза сама по собі.
2. Справжні мікроскопи історично стандартизували на конкретні довжини тубуса (як 160 мм), щоб об'єктиви та окуляри різних виробників можна було змішувати та поєднувати передбачувано. Поясніть, чому стандартизація довжини тубуса — а не лише фокусної відстані кожної лінзи — має значення для взаємозамінних частин мікроскопа.

Фізика цього експерименту

← Назад до експерименту

138 безкоштовних друкованих робочих аркушів з фізики