Definicija lupe
Lupa , ili jednostavna lupa, je konveksna leća koja se koristi da pomogne oku da vidi predmete koje je teško direktno vidjeti, kao što je vrlo sitan tekst. Lupa se naziva jednostavna lupa jer ima ograničenu sposobnost uvećavanja slike predmeta. U sljedećoj lekciji ćete naučiti o nejednostavnim lupama kao što su mikroskopi , zemaljski teleskopi i teleskopi.
Kako radi lupa
Kada se gleda iz neposredne blizine, objekt izgleda velik, ali kada se gleda iz velike udaljenosti, objekt izgleda mali. Bliski objekti izgledaju veliki jer je veličina slike formirane na mrežnjači velika. Suprotno tome, isti objekt kada se gleda iz velike udaljenosti izgleda mali jer je veličina slike formirane na mrežnjači mala. Dakle, veličina objekta koji vidi oko ovisi o veličini slike formirane na mrežnjači. Veličina slike formirane na mrežnjači ovisi o kutu koji se formira između oka i objekta, kao što je prikazano na slici ispod.
Predmeti koji su daleko od oka izgledaju manji jer imaju manji ugao (θ) (Slika 1.1). Suprotno tome, predmeti koji su blizu oka izgledaju veći jer imaju veći ugao (θ) (Slika 1.2). Može se zaključiti da se veličina predmeta koji oko vidi može povećati ili smanjiti povećanjem ili smanjenjem ugla (θ). Ugao se povećava približavanjem oka predmetu, a obrnuto, ugao se smanjuje udaljavanjem oka od predmeta.
Gornja diskusija može se primijeniti i na druge probleme. Ako naiđete na rukopis koji je toliko sitan da ga je teško čitati, šta učiniti da bi bio čitljiv? Na osnovu gornje diskusije, možete približiti rukopis očima kako biste povećali ugao između rukopisa i oka, čineći rukopis većim i čitljivijim. Važno je shvatiti da je bliska tačka normalnog oka , ili najmanja udaljenost koju normalno oko može fokusirati, 25 cm. Stoga, ako je udaljenost između rukopisa i oka manja od 25 cm, rukopis će izgledati mutno. Čak i rukopis koji se može čitati s udaljenosti od 25 cm izgleda mutno kada se približi udaljenosti između rukopisa i oka manjoj od 25 cm. Šta je sa rukopisom koji se ne može čitati s udaljenosti manje od 25 cm? Dakle, kako možete učiniti rukopis s tako malim slovima čitljivim? Naravno, potrebna vam je pomoć optičkog instrumenta koji može uvećati rukopis.
Optički instrumenti kao što su ravno ogledalo, konkavno ogledalo dan konveksno ogledalo ne može se koristiti za čitanje rukopisa jer ogledalo nije prozirno. S druge strane, sočivo je prozirno pa se može koristiti za čitanje rukopisa. U lekciji slika konkavne leće, objašnjeno je da konkavna leća može samo smanjiti sliku objekta. Nasuprot tome, u temi slika konveksnog sočiva Objašnjeno je da konveksna leća može uvećati sliku objekta. Budući da može uvećati sliku, konveksna leća može biti dizajniran kao lupa.
Posmatrajte sljedeće dvije slike. Na slici 1.3, objekt se posmatra direktno okom, pri čemu objekt izgleda mali jer je ugao između oka i dva kraja objekta mali. Na slici 1.4, oko posmatra objekt kroz lupu. Lupa služi za formiranje slike i uvećavanje te slike, tako da ono što oko vidi je slika. Slika objekta koju oko posmatra kroz lupu izgleda veća jer je ugao koji se formira između oka i dva kraja slike veći.
Da bi oko posmatrača vidjelo sliku kroz lupu, slika mora biti virtuelna (slika je ispred lupe ili je slika na istoj strani kao i objekat, kao na slici 1.4). U temi o slikama konveksnog sočiva objašnjeno je da bi slika bila virtuelna, udaljenost objekta (s) mora biti manja ili jednaka žižnoj daljini (f).
Natpis:
s = udaljenost objekta
s' = udaljenost slike
h = visina objekta
h' = visina sjene
F = žarišna tačka lupe
θ = ugao između sočiva i oba kraja predmeta. Na slici 1.3, dotično sočivo je okular, dok je na slici 1.4 dotično sočivo konveksno sočivo koje se koristi kao lupa.
Na slici 1.3 (bočni prikaz), objekt je s lijeve strane, dok je oko posmatrača s desne strane. Na slici 1.4 (bočni prikaz), objekt i njegova slika koju proizvodi konveksno sočivo su s lijeve strane, dok je oko posmatrača s desne strane.
Kako koristiti lupu
Kada je udaljenost objekta (s) jednaka žižnoj daljini (f), slika je virtualna, a udaljenost slike (s') je beskonačna. Beskonačnost je maksimalna virtualna udaljenost slike jer udaljena tačka Udaljenost normalnog oka je beskonačna. S druge strane, minimalna udaljenost virtualne slike je 25 cm jer bliska tačka Normalno oko je 25 cm.
Kada oko gleda virtuelnu sliku u beskonačnosti (udaljenoj tački), oko je u minimalnoj akomodaciji, odnosno cilijarni mišići su najopušteniji. Da bi se to postiglo, udaljenost između objekta i lupe mora biti jednaka žižnoj daljini lupe. Ako je žižna daljina lupe 25 cm, tada je udaljenost između objekta i lupe 25 cm.
S druge strane, kada oko vidi virtuelnu sliku na udaljenosti od 25 cm (bliska tačka), oko akomodira maksimalno ili cilijarni mišić oka u najnapetijem stanju. Ako je žarišna daljina lupe 25 cm, onda oko vidi virtualnu sliku na udaljenosti od 25 cm kada je udaljenost objekta ista kao rezultat proračuna ispod.
Formula za zakrivljeno sočivo i ogledalo:
1/s = 1/f – 1/s'
Opis: s = udaljenost objekta, f = žižna daljina, s' = udaljenost slike = bliska tačka = 25 cm
Lupa je konveksna leća, tako da je žižna daljina pozitivna. Slika je virtualna, tako da je s' negativno.
1/s = 1/f – (-1/s') = 1/f + 1/s'
1/s = 1/25 + 1/25 = 2/25
s = 25/2 = 12,5 cm
Ako je žarišna udaljenost lupe 25 cm, oko vidi virtualnu sliku na udaljenosti od 25 cm kada je udaljenost objekta 12,5 cm. Udaljenost između objekta i lupe ne smije biti manja od 12,5 cm jer sliku koju proizvodi lupa oko ne može jasno vidjeti.
Šta ako je žižna daljina lupe 50 cm? Ako je žižna daljina lupe 50 cm, onda oko vidi virtuelnu sliku na udaljenosti od 25 cm kada je udaljenost objekta ista kao rezultat proračuna ispod.
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 cm
Ako je žarišna udaljenost lupe 50 cm, oko vidi virtualnu sliku na udaljenosti od 25 cm kada je udaljenost objekta 16,7 cm. Udaljenost između objekta i lupe ne smije biti manja od 16,7 cm jer sliku koju proizvodi lupa oko ne može jasno vidjeti.
Uvećanje ugla lupe
Da li je veličina slike predmeta gledanog kroz lupu veća kada se posmatra okom sa minimalnom ili okom sa maksimalnom akomodacijom? Šta je bolje koristiti kao lupu, konveksnu leću sa velikom žižnom daljinom ili konveksnu leću sa malom žižnom daljinom? Na ova pitanja možete odgovoriti nakon što naučite formulu za lupu.
