Kính hiển vi phức hợp: Hai thấu kính cho độ phóng đại cao
1 · Dự đoán
Kính hiển vi phức hợp sử dụng một vật kính có tiêu cự ngắn đặt gần mẫu vật, sau đó là thị kính. Việc sử dụng hai thấu kính theo thứ tự có đạt được độ phóng đại cao hơn nhiều so với việc sử dụng riêng một thấu kính không?
- Có - việc ghép hai độ phóng đại vừa phải sẽ nhân chúng lại với nhau, mang lại độ phóng đại tổng thể cao hơn nhiều so với một ống kính đơn lẻ.
- Không — sử dụng hai ống kính không tăng độ phóng đại vượt quá giới hạn của một ống kính.
- Độ phóng đại chỉ phụ thuộc vào thị kính chứ không phụ thuộc vào vật kính.
2 · Thiết lập
- Mở cài đặt trước của kính hiển vi phức hợp và nhấn Đặt lại. Vật kính có f = 6 cm; thị kính có f = 8 cm, cách nhau 22 cm.
- Kích hoạt tính năng đọc khoảng cách hình ảnh và độ phóng đại hệ thống của mục tiêu.
- Đặt khoảng cách của mẫu vật với vật kính cho mỗi lần thử và ghi lại khoảng cách hình ảnh của vật kính cũng như độ phóng đại tổng thể của hệ thống.
3 · Thu thập dữ liệu
| Khoảng cách mẫu từ mục tiêu (cm) | Khoảng cách hình ảnh của mục tiêu (cm) | Độ phóng đại hệ thống M |
|---|---|---|
| 10.00 | ||
| 12.00 | ||
| 14.00 |
Vẽ biểu đồ độ phóng đại của hệ thống M (trục y) theo khoảng cách mẫu vật (trục x) cho ba lần thử của bạn.
4 · Phân tích
- Đối với một lần thử, hãy tính khoảng cách ảnh của vật kính d_i1 từ 1/f₁ = 1/d_o1 + 1/d_i1 (f₁ = 6 cm), sau đó tính khoảng cách ảnh của vật kính d_o2 = 22 − d_i1, sau đó khoảng cách ảnh của nó d_i2 từ 1/f₂ = 1/d_o2 + 1/d_i2 (f₂ = 8 cm). Cuối cùng M = (−d_i1/d_o1)·(−d_i2/d_o2). So sánh M với bảng.
- Khoảng cách mẫu mặc định của mẫu đặt trước này (12 cm) cho M = 4. Giải thích, bằng cách sử dụng phép tính chuỗi, cách độ phóng đại vật kính khiêm tốn kết hợp với độ phóng đại thị kính khiêm tốn sẽ tạo thành một con số tổng thể lớn hơn nhiều.
5 · Gia hạn
- Một mẫu vật được đặt vừa đủ bên ngoài tiêu cự của vật kính (như trong thí nghiệm này) sẽ tạo ra độ phóng đại lớn ở giai đoạn đầu. Giải thích tại sao vật kính của kính hiển vi được thiết kế với tiêu cự rất ngắn (vài mm trong thiết bị thật) để tối đa hóa hiệu ứng này.
- Kính hiển vi phức hợp không thể phóng đại vô thời hạn - vượt quá một điểm nhất định, phóng đại hơn nữa chỉ phóng to độ mờ mà không để lộ chi tiết mới, bị giới hạn bởi bước sóng của ánh sáng (nhiễu xạ). Tại sao việc thêm nhiều tầng thấu kính hơn có thể không giải quyết được giới hạn cơ bản này?
Vật lý đằng sau thí nghiệm này
Độ phóng đại kính hiển vi hai giai đoạn
Độ phóng đại tổng thể của kính hiển vi phức hợp là tích số của độ phóng đại của vật kính (chụp ảnh mẫu vật) và độ phóng đại của thị kính (chụp lại hình ảnh trung gian đó): M = m_objective × m_thị kính.