複合顯微鏡：鏡筒長度與放大倍率
1·預測
複合顯微鏡的物鏡和目鏡的焦距是固定的，但目鏡的位置——鏡筒長度——仍可調整。即使兩個鏡頭的焦距都不變，改變鏡筒長度會改變顯微鏡的整體（系統）放大倍率嗎？
- 不會－鏡筒長度不會影響整體放大倍率，只有單一鏡頭焦距會影響。
- 只有目鏡的焦距很重要，而不是它與物鏡的距離。
- 會——增加鏡筒長度會使目鏡更靠近它自己的焦點（相對於物鏡所成的實像而言），這會增大目鏡自身的放大倍率，並乘入更大的整體系統放大倍率。
2·設定
- 打開顯微鏡預設並按下重設。物鏡（f_o = 8 cm，標本距離固定）形成實像；目鏡的 f_e = 25 公分。
- 啟用系統放大率讀數（兩透鏡成像鏈的整體 M）。
- 為每次試驗設定鏡筒長度（物鏡與目鏡之間的間距），並記錄所得的系統放大率。
3·收集數據
| 管長L (cm) | 系統放大率M |
|---|---|
| 56.00 | |
| 61.00 | |
| 66.00 |
針對三次試驗，繪製系統放大率M（Y軸）相對鏡筒長度L（x軸）的關係圖。這種關係是一條直線嗎？
4·分析
- 對於一項試驗，先由 1/f_o = 1/d_o1 + 1/d_i1 求出物鏡的像距 d_i1（d_o1 = 9.6 cm，f_o = 8 cm——在任何鏡筒長度下都保持不變）。再求出目鏡的物距 d_o2 = L − d_i1，並由 1/f_e = 1/d_o2 + 1/d_i2 求出其像距 d_i2（f_e = 25 cm）。最後 M = (−d_i1/d_o1)·(−d_i2/d_o2)。將 M 與表格比較。
- 解釋為什麼在所有三次試驗中物鏡自身的放大率保持不變，而目鏡的放大率——以及整體系統放大率——卻隨鏡筒長度而變化。
5·擴展
- 將本實驗的系統放大率與simple-magnifier實驗的M = N/f進行比較。請解釋為什麼將兩個真實的透鏡像串聯起來，能把放大率乘得遠超任一透鏡單獨能產生的倍數。
- 歷史上，真正的顯微鏡對特定的鏡筒長度（如 160 毫米）進行了標準化，因此來自不同製造商的物鏡和目鏡可以按預期混合和匹配。解釋為什麼標準化鏡筒長度——而不僅僅是每個透鏡的焦距——對於可互換顯微鏡零件很重要。
這個實驗背後的物理原理
複合顯微鏡系統放大率
複合顯微鏡的整體放大率是物鏡和目鏡各自成像放大率的乘積，M = m_o × m_e——每一個都是利用兩透鏡的真實成像鏈、從薄透鏡方程式求出的，而不是來自理想化的角放大率公式。