Определение на лупа
Лупата или обикновената лупа е изпъкнала леща, използвана, за да помогне на окото да вижда обекти, които са трудни за директно виждане, като например много дребен шрифт. Лупата се нарича обикновена лупа, защото има ограничена способност да увеличава изображението на обект. В следващия урок ще научите за не-простите лупи, като микроскопи , наземни телескопи и телескопи.
Как работи лупата
Когато се гледа от близко разстояние, обектът изглежда голям, но когато се гледа от много далечно разстояние, обектът изглежда малък. Близките обекти изглеждат големи, защото размерът на изображението, образувано върху ретината, е голям. Обратно, същият обект, когато се гледа от много далечно разстояние, изглежда малък, защото размерът на изображението, образувано върху ретината, е малък. Така че, размерът на обект, видян от окото, зависи от размера на изображението, образувано върху ретината. Размерът на изображението, образувано върху ретината, зависи от ъгъла, образуван между окото и обекта, както е показано на изображението по-долу.
Обектите, които са далеч от окото, изглеждат по-малки, защото имат по-малък ъгъл (θ) (Фигура 1.1). Обратно, обектите, които са близо до окото, изглеждат по-големи, защото имат по-голям ъгъл (θ) (Фигура 1.2). Може да се заключи, че размерът на обект, виждан от окото, може да се увеличи или намали чрез увеличаване или намаляване на ъгъла (θ). Ъгълът се увеличава чрез приближаване на окото до обекта, и обратно, ъгълът се намалява чрез отдалечаване на окото от обекта.
Горното обсъждане може да се приложи и към други проблеми. Ако срещнете писане, което е толкова малко, че е трудно за четене, какво правите, за да го направите четливо? Въз основа на горното обсъждане, може да приближите писането до очите си, за да увеличите ъгъла между него и окото си, правейки го по-голям и по-четлив. Важно е да се осъзнае, че близката точка на нормалното око или най-близкото разстояние, на което нормалното око може да фокусира, е 25 см. Следователно, ако разстоянието между писането и окото е по-малко от 25 см, писането ще изглежда размазано. Дори писането, което може да се прочете от разстояние 25 см, изглежда размазано, когато се приближи до разстоянието между писането и окото по-малко от 25 см. А какво да кажем за писането, което не може да се прочете от разстояние по-малко от 25 см? И така, как можете да направите писането с толкова малки букви четливо? Разбира се, имате нужда от помощта на оптичен инструмент, който може да увеличи писането.
Оптични инструменти, като например плоско огледало, вдлъбнато огледало дан изпъкнало огледало не може да се използва за четене на писане, защото огледалото не е прозрачно. От друга страна, лещата е прозрачна, така че може да се използва за четене на писане. В урока изображение на вдлъбната леща, е обяснено, че вдлъбнатата леща може само да намали изображението на обект. За разлика от това, в темата изображение на изпъкнала леща Обяснено е, че изпъкналата леща може да увеличи изображението на обект. Тъй като може да увеличи изображението, изпъкнала леща може да бъде проектиран като лупа.
Наблюдавайте следните две изображения. На Фигура 1.3 обектът се вижда директно с око, като изглежда малък, защото ъгълът между окото и двата края на обекта е малък. На Фигура 1.4 окото вижда обекта през лупа. Лупата функционира, за да формира изображение и да го увеличи, така че това, което окото вижда, е изображението. Образът на обекта, наблюдаван от окото през лупата, изглежда по-голям, защото ъгълът, образуван между окото и двата края на изображението, е по-голям.
За да може окото на наблюдателя да види изображението през лупата, изображението трябва да е виртуално (изображението е пред лупата или изображението е от същата страна като обекта, както е на фигура 1.4). В темата за изображенията с изпъкнали лещи е обяснено, че за да бъде изображението виртуално, разстоянието до обекта (s) трябва да е по-малко или равно на фокусното разстояние (f).
Надпис:
s = разстояние на обекта
s' = разстояние до изображението
h = височина на обекта
h' = височина на сянката
F = фокусна точка на лупата
θ = ъгълът между лещата и двата края на обекта. На Фигура 1.3 въпросната леща е окулярът, докато на Фигура 1.4 въпросната леща е изпъкнала леща, използвана като лупа.
На Фигура 1.3 (страничен изглед) обектът е отляво, докато окото на наблюдателя е отдясно. На Фигура 1.4 (страничен изглед) обектът и неговото изображение, получено от изпъкналата леща, са отляво, докато окото на наблюдателя е отдясно.
Как да използвате лупа
Когато разстоянието до обекта (s) е същото като фокусното разстояние (f), изображението е виртуално и разстоянието до изображението (s') е безкрайно. Безкрайността е максималното виртуално разстояние до изображението, защото далечна точка Разстоянието на нормалното око е безкрайност. От друга страна, минималното разстояние на виртуалния образ е 25 см, защото близка точка нормалното око е 25 см.
Когато окото гледа виртуален образ в безкрайност (далечната точка), окото е в минимална акомодация или цилиарните мускули са най-отпуснати. За да се постигне това, разстоянието между обекта и лупата трябва да е равно на фокусното разстояние на лупата. Ако фокусното разстояние на лупата е 25 см, тогава разстоянието между обекта и лупата е 25 см.
От друга страна, когато окото вижда виртуален образ на разстояние 25 см (близка точка), окото акомодира максимално или цилиарния мускул на окото в най-напрегнато състояние. Ако фокусното разстояние на лупата е 25 см, тогава окото вижда виртуален образ на разстояние 25 см, когато разстоянието до обекта е същото като резултата от изчислението по-долу.
Формула за извита леща и огледало:
1/s = 1/f – 1/s'
Описание: s = разстояние до обекта, f = фокусно разстояние, s' = разстояние до изображението = близка точка = 25 см
Лупата е изпъкнала леща, така че фокусното разстояние е положително. Изображението е виртуално, така че s' е отрицателно.
1/s = 1/f – (-1/s') = 1/f + 1/s'
1/s = 1/25 + 1/25 = 2/25
s = 25/2 = 12,5 см
Ако фокусното разстояние на лупата е 25 см, окото вижда виртуален образ на разстояние 25 см, когато разстоянието до обекта е 12,5 см. Разстоянието между обекта и лупата не трябва да бъде по-малко от 12,5 см, тъй като изображението, създадено от лупата, не може да се види ясно от окото.
Ами ако фокусното разстояние на лупата е 50 см? Ако фокусното разстояние на лупата е 50 см, тогава окото вижда виртуален образ на разстояние 25 см, когато разстоянието до обекта е същото като резултата от изчислението по-долу.
1/s = 1/f – (-1/s') = 1/f + 1/s'
1/s = 1/50 + 1/25 = 1/50 + 2/50 = 3/50
s = 50/3 = 16,67 см
Ако фокусното разстояние на лупата е 50 см, окото вижда виртуален образ на разстояние 25 см, когато разстоянието до обекта е 16,7 см. Разстоянието между обекта и лупата не трябва да бъде по-малко от 16,7 см, тъй като изображението, създадено от лупата, не може да се види ясно от окото.
Увеличение на ъгъла на лупата
По-голям ли е размерът на изображението на обект, гледан през лупа, когато се наблюдава с око с минимална акомодация или с око с максимална акомодация? Кое е по-добре да се използва като лупа, изпъкнала леща с голямо фокусно разстояние или изпъкнала леща с малко фокусно разстояние? На тези въпроси може да се отговори, след като научите формулата за лупа.
