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?
- 不会——镜筒长度不会影响整体放大倍率,只有单个透镜焦距会影响。
- 只有目镜的焦距很重要,而不是镜筒的长度。
- 是的——较长的镜筒长度会增加物镜自身的图像放大倍数,从而增加整个系统的放大倍数。
2·设置
- 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。
- 启用角放大率读数。
- 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
- 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。
- 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
- 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。
- 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)。