複合顯微鏡：兩個高放大倍率鏡頭

1·預測

複合顯微鏡使用靠近樣本的 short-focal-length 物鏡，然後是目鏡。依序使用兩個鏡頭是否能比單獨使用任何一個鏡頭獲得更高的放大倍率？

• 是的，將兩個中等放大倍率連接起來可以將它們相乘，從而提供比單一鏡頭更高的整體放大倍率。
• 不，使用兩個鏡頭不會將放大倍率增加到超出單一鏡頭的限制。
• 放大倍率僅取決於目鏡，而不取決於物鏡。

2·設定

1. 開啟 compound-microscope 預設並按下 Reset。物鏡 f = 6 cm；目鏡 f = 8 厘米，間隔 22 厘米。
2. 啟用物鏡的像距與系統放大率讀數。
3. 設定每次試驗的標本與物鏡的距離，並記錄物鏡的影像距離和整體系統放大倍率。

3·收集數據

針對三次試驗，繪製系統放大率M（y軸）相對標本距離（x軸）的關係圖。

4·分析

1. 對於其中一次試驗，先由1/f₁ = 1/d_o1 + 1/d_i1（f₁ = 6 cm）求出物鏡的像距d_i1，再求出目鏡的物距d_o2 = 22 − d_i1，然後由1/f₂ = 1/d_o2 + 1/d_i2（f₂ = 8 cm）求出其像距d_i2。最後計算M = (−d_i1/d_o1)·(−d_i2/d_o2)。將M與表格比較。
2. 此預設的預設樣本距離 (12 公分) 給出 M = 4。使用鏈計算解釋適度的物鏡放大倍率與適度的目鏡放大倍率如何組合成一個更大的總數。

5·擴展

1. 如本實驗所示，將標本放置在剛好超出物鏡焦距的位置，會產生較大的第一階段放大率。請解釋為什麼實際儀器中的顯微鏡物鏡要設計成焦距非常短（僅數毫米），以最大化這一效果。
2. 複合顯微鏡不能無限放大－超過某一點，進一步放大隻會放大模糊，而不會揭示新的細節，受到光本身波長（繞射）的限制。為什麼簡單地添加更多鏡頭級並不能解決這個基本限制？

這個實驗背後的物理原理

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