Definició d'una lupa
Una lupa, o lupa simple, és una lent convexa que s'utilitza per ajudar l'ull a veure objectes que són difícils de veure directament, com ara lletres molt petites. Una lupa s'anomena lupa simple perquè té una capacitat limitada per ampliar la imatge d'un objecte. A la següent lliçó, aprendreu sobre lupes no simples com ara microscopis , telescopis terrestres i telescopis.
Com funciona una lupa
Quan es veu des de curta distància, un objecte sembla gran, però quan es veu des de molt lluny, l'objecte sembla petit. Els objectes propers semblen grans perquè la mida de la imatge formada a la retina és gran. Per contra, el mateix objecte quan es veu des de molt lluny sembla petit perquè la mida de la imatge formada a la retina és petita. Per tant, la mida d'un objecte que veu l'ull depèn de la mida de la imatge formada a la retina. La mida de la imatge formada a la retina depèn de l'angle format entre l'ull i l'objecte, com es mostra a la imatge següent.
Els objectes que són lluny de l'ull semblen més petits perquè tenen un angle més petit (θ) (Figura 1.1). Per contra, els objectes que són a prop de l'ull semblen més grans perquè tenen un angle més gran (θ) (Figura 1.2). Es pot concloure que la mida d'un objecte que veu l'ull es pot ampliar o reduir augmentant o disminuint l'angle (θ). L'angle s'amplia acostant l'ull a l'objecte, per contra, l'angle es redueix allunyant l'ull de l'objecte.
La discussió anterior es pot aplicar a altres problemes. Si us trobeu amb lletres tan petites que són difícils de llegir, què feu per fer-les llegibles? Basant-vos en la discussió anterior, podeu apropar la lletra als vostres ulls per augmentar l'angle entre la lletra i l'ull, fent que la lletra sigui més gran i llegible. És important tenir en compte que el punt proper d'un ull normal , o la distància més propera que un ull normal pot enfocar, és de 25 cm. Per tant, si la distància entre la lletra i l'ull és inferior a 25 cm, la lletra apareixerà borrosa. Fins i tot la lletra que es pot llegir des d'una distància de 25 cm apareix borrosa quan s'acosta a la distància entre la lletra i l'ull, que és inferior a 25 cm. Què passa amb la lletra que no es pot llegir des d'una distància inferior a 25 cm? Aleshores, com podeu fer que la lletra amb lletres tan petites sigui llegible? Per descomptat, necessiteu l'ajuda d'un instrument òptic que pugui ampliar la lletra.
Instruments òptics com ara mirall pla, mirall còncau Dan mirall convex no es pot utilitzar per llegir escriptura perquè el mirall no és transparent. D'altra banda, la lent és transparent, de manera que es pot utilitzar per llegir escriptura. A la lliçó imatge de lent còncava, s'explica que una lent còncava només pot reduir la imatge d'un objecte. En canvi, en el tema imatge de lent convexa S'explica que una lent convexa pot ampliar la imatge d'un objecte. Com que pot ampliar la imatge, lent convexa es pot dissenyar com una lupa.
Observeu les dues imatges següents. A la figura 1.3, l'objecte es veu directament amb l'ull, on l'objecte apareix petit perquè l'angle entre l'ull i els dos extrems de l'objecte és petit. A la figura 1.4, l'ull veu l'objecte a través d'una lupa. La lupa serveix per formar una imatge i ampliar aquesta imatge, de manera que el que veu l'ull és la imatge. La imatge de l'objecte observada per l'ull a través de la lupa apareix més gran perquè l'angle format entre l'ull i els dos extrems de la imatge és més gran.
Perquè l'ull de l'observador pugui veure la imatge a través de la lupa, la imatge ha de ser virtual (la imatge està davant de la lupa o la imatge està al mateix costat que l'objecte, com a la figura 1.4). En el tema de les imatges de lents convexes, s'ha explicat que perquè la imatge sigui virtual, la distància a l'objecte (s) ha de ser menor o igual a la distància focal (f).
Subtítol:
s = distància de l'objecte
s' = distància de la imatge
h = alçada de l'objecte
h' = alçada de l'ombra
F = punt focal de la lupa
θ = l'angle entre la lent i els dos extrems de l'objecte. A la figura 1.3, la lent en qüestió és l'ocular, mentre que a la figura 1.4, la lent en qüestió és una lent convexa que s'utilitza com a lupa.
A la figura 1.3 (vista lateral), l'objecte és a l'esquerra mentre que l'ull de l'observador és a la dreta. A la figura 1.4 (vista lateral), l'objecte i la seva imatge produïda per la lent convexa són a l'esquerra mentre que l'ull de l'observador és a la dreta.
Com utilitzar una lupa
Quan la distància de l'objecte (s) és igual a la distància focal (f), la imatge és virtual i la distància de la imatge (s') és infinita. Infinit és la distància màxima de la imatge virtual perquè punt llunyà La distància d'un ull normal és infinita. D'altra banda, la distància mínima de la imatge virtual és de 25 cm perquè punt proper L'ull normal fa 25 cm.
Quan l'ull veu una imatge virtual a l'infinit (el punt llunyà), l'ull està en acomodació mínima o els músculs ciliars estan més relaxats. Per aconseguir-ho, la distància entre l'objecte i la lupa ha de ser igual a la distància focal de la lupa. Si la distància focal de la lupa és de 25 cm, aleshores la distància entre l'objecte i la lupa és de 25 cm.
D'altra banda, quan l'ull veu una imatge virtual a una distància de 25 cm (punt proper), l'ull s'acomoda al màxim o múscul ciliar de l'ull en la condició més tensa. Si la distància focal de la lupa és de 25 cm, l'ull veu una imatge virtual a una distància de 25 cm quan la distància de l'objecte és la mateixa que el resultat del càlcul següent.
Fórmula de lent i mirall corbats:
1/s = 1/f – 1/s'
Descripció: s = distància a l'objecte, f = distància focal, s' = distància a la imatge = punt proper = 25 cm
Una lupa és una lent convexa, per tant la distància focal és positiva. La imatge és virtual, per tant s' és negativa.
1/s = 1/f – (-1/s') = 1/f + 1/s'
1/s = 1/25 + 1/25 = 2/25
s = 25/2 = 12,5 cm
Si la distància focal de la lupa és de 25 cm, l'ull veu una imatge virtual a una distància de 25 cm quan la distància de l'objecte és de 12,5 cm. La distància entre l'objecte i la lupa no ha de ser inferior a 12,5 cm perquè la imatge produïda per la lupa no es pot veure clarament per l'ull.
Què passa si la distància focal de la lupa és de 50 cm? Si la distància focal de la lupa és de 50 cm, l'ull veu una imatge virtual a una distància de 25 cm quan la distància a l'objecte és la mateixa que el resultat del càlcul següent.
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
Si la distància focal de la lupa és de 50 cm, l'ull veu una imatge virtual a una distància de 25 cm quan la distància de l'objecte és de 16,7 cm. La distància entre l'objecte i la lupa no ha de ser inferior a 16,7 cm perquè la imatge produïda per la lupa no es pot veure clarament per l'ull.
Ampliació de l'angle de la lupa
La mida de la imatge d'un objecte vist a través d'una lupa és més gran quan s'observa amb un ull amb acomodació mínima o amb un ull amb acomodació màxima? Què és millor utilitzar com a lupa, una lent convexa amb una distància focal gran o una lent convexa amb una distància focal petita? Aquestes preguntes es poden respondre després d'aprendre la fórmula d'una lupa.
