复合显微镜放大倍数:完整公式

1·预测

复合显微镜的总角放大倍数取决于镜筒长度(物镜和目镜之间的距离),而不仅仅是它们各自的焦距。较长的镜筒长度是否会增加整体放大倍率?

2·设置

  1. 打开显微镜预设并按重置。物镜 f_o = 8 cm;目镜的 f_e = 25 厘米。
  2. 启用角放大率读数。
  3. 为每次试验设定镜筒长度(物镜与目镜之间的间距),并记录所得的放大率。

3·收集数据

管长L (cm)角放大率M
50.00
70.00
90.00

针对三次试验,绘制M(y轴)相对镜筒长度L(x轴)的关系图。直线是否通过原点?

4·分析

  1. 对于一项试验,使用 f_o = 8 cm、f_e = 25 cm、N = 25 cm(标准近点)计算 M = −(L/f_o)·(N/f_e)。与表比较。
  2. 解释为什么这个公式结合了“横向”放大系数(L/f_o,来自物镜在管长度上的成像)和“角度”放大系数(N/f_e,来自充当中间图像上的简单放大器的目镜)。

5·扩展

  1. 将本实验的公式与simple-magnifier实验的M = N/f进行比较。请解释为什么显微镜多出来的因子L/f_o代表的是物镜在目镜介入之前所贡献的「预放大」步骤。
  2. 历史上,真正的显微镜对特定的镜筒长度(如 160 毫米)进行了标准化,因此来自不同制造商的物镜和目镜可以按预期混合和匹配。解释为什么标准化 L(以及 f_o 和 f_e)对于可互换显微镜部件很重要。

这个实验背后的物理原理

复合显微镜放大倍数

复合显微镜的总角度放大率为 M = −(L/f_o)(N/f_e):物镜在镜筒长度 L 上的放大倍率,乘以目镜的 simple-magnifier 系数(使用标准近点 N = 25 cm)。

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