Sammensat mikroskop – problemer og løsninger
1.
Baseret på figuren ovenfor, hvad er den samlede forstørrelse? Antag et normalt øje, så nærpunktet (N) = 25 cm.
Kendt:
Objektivets brændvidde (f o ) = 2 cm
Afstanden mellem objektet og objektivlinsen (d o ) = 2.2 cm
Det normale øjes nærmeste punkt (N) = 25 cm
Okularets brændvidde (f e ) = 25 cm
Ønsket: Den samlede forstørrelse (M)
opløsning:
Hvis det endelige billede dannes af okularlinsen ved uendelighed, er øjet afslappet. Hvis det endelige billede ikke er ved uendelighed, er øjet ikke afslappet.
Baseret på figuren ovenfor dannes afstanden til det virtuelle billede af okularlinsen ved uendelighed. Det endelige billede ved uendelighed, så øjet er afslappet.
Beregn først billedafstanden fra objektivlinsen (d o '). Objektivlinsen er den konvergerende linse, så billedafstanden beregnes ved hjælp af ligningen for den konvergerende linse.
Brændvidden for den konvergerende linse er positiv.
1/d o ' = 1/f o – 1/d o = 1/2 – 1 / 2.2 = 11 / 22 – 10/22 = 1/22
d o ' = 22/1 = 22 cm
Mikroskopets samlede forstørrelse :
2.
Baseret på figuren ovenfor, hvad er afstanden mellem objektivlinsen og okularlinsen på mikroskopet?
opløsning:
Mikroskopet har både objektivlinser og okularlinser (okularlinser). Et mikroskop bruges til at se objekter, der er meget tæt på. Billedet, der dannes af objektivlinsen, er det virkelige billede. Billedet forstørres af okularlinsen til et meget stort virtuelt billede.
Kendt:
Objektivlinsens brændvidde (f² ) = 1.8 cm (Brændvidden er positiv, fordi objektivlinsen er den konvergerende linse)
Okularlinsens brændvidde (f e ) = 6 cm (Brændvidden er positiv, fordi okularlinsen er den konvergerende linse)
Afstanden mellem objektet og objektivlinsen (d o ) = 2 cm (plustegn angiver, at billedet er ægte)
Ønsket: Afstanden mellem objektivlinsen og okularlinsen (mikroskopets længde = d)
opløsning:
Afstanden mellem billedet og objektivlinsen ( d o ') :
1/d o + 1/d o ' = 1/f o
1/d o ' = 1/f o – 1/d o
1/d o ' = 1 / 1.8 – 1/2 = 10/18 – 9/18 = 1/18
d o ' = 18 cm
Det reelle billede dannes af objektivlinsen, der er placeret i okularlinsens fokuspunkt, som vist på figuren ovenfor.
Afstanden mellem objektivlinsen og okularlinsen:
l = do ' + f e = 18 cm + 6 cm = 24 cm
3.
Afstanden mellem objektet og objektivlinsen er 1.1 cm, objektivlinsens brændvidde er 1 cm, og okularlinsens brændvidde er 5 cm. Hvad er mikroskopets samlede forstørrelse?
Kendt:
Afstanden mellem objektet og objektivlinsen (d o ) = 1.1 cm
Objektivlinsens brændvidde (f² ) = 1 cm (Brændvidden er positiv, fordi objektivlinsen er den konvergerende linse)
Brændvidden af okularlinsen (f e ) = 5 cm (Brændvidden er positiv, fordi okularlinsen er den konvergerende linse)
Ønsket: Den samlede forstørrelse (M)
opløsning:
Den samlede forstørrelse af et mikroskop er produktet af forstørrelsen af objektivlinsen (m o ) ganget med vinkelforstørrelsen (Me ) af okularlinsen.
Forstørrelsen af objektivlinsen:
Ligningen for den lineære forstørrelse af objektivlinsen (m ob ) :
m o = h o '/h o = d o '/d o = (l – f e )/d o
hvor
h o ' = højden af det billede, der dannes af objektivlinsen
h o = objektets højde
d o ' = afstanden mellem det reelle billede dannet af objektivlinsen og objektivlinsen
d o = afstanden mellem objektet og objektivlinsen
f e = brændvidden af okularlinsen
l = mikroskopets længde = afstanden mellem de to linser = afstanden mellem det reelle billede dannet af objektivlinsen (d o ' ) + okularlinsens brændvidde f e )
Afstanden mellem det reelle billede dannet af objektivlinsen og objektivlinsen ( d o ') :
Bestem først afstanden mellem det faktiske billede og objektivlinsen:
1/d o + 1/d o ' = 1/f o
1/d o ' = 1/f o – 1/d o
1/d o ' = 1/1 – 1 / 1.1 = 11/11 – 10/11 = 1/11
d o ' = 11 cm
Det reelle billede, der dannes af objektivlinsen, er i okularets fokuspunkt, som vist på figuren ovenfor.
Forstørrelsen af objektivlinsen:
m o = d o ' / d o = 11 cm / 1.1 cm = 10
Forstørrelsen af okularlinsen:
Hvis øjet er afslappet, så er forstørrelsen af okularlinsen (M e ):
M e = N / f e
Hvor
N = det nærmeste øjepunkt (25 cm)
f e = brændvidden af okularlinsen = 5 cm
Vinkelforstørrelsen af okularlinsen (M e ) :
M e = N / f e = 25 cm / 5 cm = 5
Mikroskopets samlede forstørrelse:
M = m o x M e = 10 x 5 = 50
4.
Afstanden mellem mikroskopets objektivlinse og okularlinsen.
Kendt:
Afstanden mellem objektet og objektivlinsen (d o ) = 2 cm
Objektivets brændvidde (f o ) = 1.8 cm
Afstanden mellem det faktiske billede og okularlinsen (d e ) = 6 cm
Brændvidden af okularlinsen (f e ) = 6 cm
Ønsket: Afstanden mellem objektivlinsen og okularlinsen (mikroskopets længde)
opløsning:
Hvis øjet er afslappet, er det endelige billede dannet af okularlinsen i uendelighed. Det endelige billede er i uendelighed, hvis det reelle billede dannet af objektivlinsen er i okularlinsens fokuspunkt.
Afstanden mellem objektivlinsen og okularlinsen (l) = afstanden mellem det reelle billede dannet af objektivlinsen (d o ' ) + okularlinsens brændvidde (fe ).
Afstanden mellem det reelle billede og objektivlinsen (d o '):
1/d o + 1/d o ' = 1/f o
1/d o ' = 1/f o – 1/d o
1/d o ' = 1 / 1.8 – 1/2
1/d o ' = 10/18 – 9/18 = 1/18
d o ' = 18 cm
Afstanden mellem objektivlinsen og okularlinsen (mikroskopets længde):
l = do ' + f e
l = 18 cm + 6 cm
l = 24 cm
- Hvad er et sammensat mikroskop?
- Svar: Et sammensat mikroskop er et optisk instrument, der bruger flere linser til at forstørre små objekter, hvilket gør det muligt for beskueren at observere detaljer, der er for små til at kunne ses med det blotte øje.
- Hvordan adskiller et sammensat mikroskop sig fra et simpelt mikroskop?
- Svar: Et simpelt mikroskop bruger kun én linse til forstørrelse (ligesom et forstørrelsesglas), hvorimod et sammensat mikroskop bruger to sæt linser – objektivlinsen nær prøven og okularlinsen, som beskueren ser igennem.
- Hvad er de primære dele af et sammensat mikroskop, og hvad er deres funktioner?
- Svar: De primære dele omfatter:
- Objektivlinser: Dette er en serie af linser med varierende forstørrelser placeret tættest på prøven.
- Okularlinse (Okulær): Dette er linsen, som beskueren ser igennem.
- Scene: Den flade platform, hvor prøven placeres.
- Kondensator: Fokuserer lyset på prøven.
- Lyskilde/belysning: Giver lys til at se prøven.
- Grov- og finfokusknapper: Juster fokus.
- Svar: De primære dele omfatter:
- Hvordan bestemmes den samlede forstørrelse af et sammensat mikroskop?
- Svar: Den samlede forstørrelse bestemmes ved at gange forstørrelsen af objektivlinsen med forstørrelsen af okularlinsen.
- Hvorfor bruges immersionsolie nogle gange med højtydende objektivlinser?
- Svar: Immersionsolie bruges til at øge mikroskopets opløsning. Den har samme brydningsindeks som glas, hvilket reducerer lysspredningen og tillader mere lys at trænge ind i objektivlinsen.
- Hvad betyder udtrykket "opløsning" i mikroskopi?
- Svar: Opløsning refererer til mikroskopets evne til tydeligt at skelne mellem to punkter, der er meget tæt på hinanden. Det definerer klarheden og detaljeniveauet, der kan ses.
- Hvorfor bruges farvning ofte, når man ser prøver under et sammensat mikroskop?
- Svar: Farvning forstærker kontrasten mellem forskellige dele af en prøve, hvilket gør visse strukturer eller komponenter mere synlige under mikroskopet.
- Hvad er et "parfokalt" linsesystem i et sammensat mikroskop?
- Svar: Et parfokalt linsesystem betyder, at når én objektivlinse er i fokus, vil de andre objektivlinser også være omtrent i fokus. Det gør det nemmere at skifte mellem objektivlinser uden væsentlig omfokusering.
- Hvad er forskellen mellem et monokulært og et binokulært sammensat mikroskop?
- Svar: Et monokulært sammensat mikroskop har ét okular til observation, mens et binokulært sammensat mikroskop har to okularer, hvilket giver en mere komfortabel observation og dybdeopfattelse.
- Hvorfor kan en prøve være meget tynd, når den ses under et sammensat mikroskop?
- Svar: En tynd prøve tillader mere lys at passere igennem, hvilket resulterer i et klarere billede. Derudover er tykke prøver muligvis ikke i fokus i hele deres dybde på grund af mikroskopets begrænsede dybdeskarphed.
