Luubi luubi definitsioon
Luup ehk suurendusklaas on kumer lääts mida kasutatakse silma abistamiseks objekti nägemisel, mida on raske otse silmaga jälgida. Luupi nimetatakse lihtsaks luubiks, kuna selle võime näha on piiratud. suurendav objekti kujutis. Järgmises õppetükis õpid tundma mitte-lihtsaid luupe, näiteks mikroskoope jne.
Kuidas see töötab?
Lähedalt vaadatuna tundub objekt suur, aga kaugelt vaadates tundub see väike. Lähedalasuvad objektid paistavad suured võrkkestale tekkiva objekti kujutise suure suuruse tõttu. Vastupidiselt, kaugelt vaadatuna tundub sama asi väike võrkkestale tekkiva kujutise suuruse tõttu. Seega sõltub nähtava objekti suurus võrkkestale tekkiva objekti kujutise suurusest. Võrkkestale tekkivate objektide suured või väikesed kujutised sõltuvad silma ja objekti vahel tekkivast nurgast, nagu on näidatud alloleval joonisel.
Silmast kaugel asuvad objektid paistavad väiksemad, kuna neil on väiksem nurk (θ) (joonis 1.1). Seevastu silmadele lähedal asuvad objektid paistavad märkimisväärsemad, kuna neil on suurem nurk (joonis 1.2). Võib järeldada, et silmaga nähtava objekti suurust saab suurendada või vähendada nurga (θ) suurendamise või vähendamise teel. Nurk suureneb, kui silma objektile lähemale tuua. Vastasel juhul minimeeritakse nurk, hoides silma objektist eemal.
Ülaltoodud ülevaadet saab rakendada ka teistele probleemidele. Kui leiate tähestiku, mis on nii väike, et teil on lugemisega raskusi, mida te teete teksti lugemiseks? Eeltoodud ülevaate põhjal võiksite tähestikku silmale lähemale tuua, nii et tähestiku ja silmade vaheline nurk oleks suurem, nii et kiri muutuks suuremaks ja seda oleks võimalik lugeda. Tuleb arvestada, et normaalse silma lähim punkt ehk lähim kaugus, millele normaalne silm saab fokuseerida, on 25 cm.
Seega, kui tähestiku ja silma vaheline kaugus on väiksem kui 25 cm, paistab tähestik udune. Tähestik, mida saab lugeda vaid 25 cm kauguselt, paistab udune, kui seda tuua lähemale kui 25 cm kaugusele silmadest ja tähestikust. Kuidas siis panna loetavaks tähestikku, mille font on pisikese kirjasuurusega? Loomulikult on vaja optilise instrumendi abi, mis suudab tähestikku suurendada.
Optilisi instrumente, nagu tasapinnalised peeglid, nõguspeeglid ja kumerad peeglid, ei saa tähestiku lugemiseks kasutada, kuna peegel ise ei ole läbipaistev. Selle asemel on lääts poolläbipaistev, seega saab seda kasutada tähestiku lugemiseks. Nõgusläätse abil kujutise moodustumise õppetükis selgitatakse, et nõguslääts saab objekti kujutist ainult minimeerida. Kumerläätse abil kujutise moodustumise teemas selgitatakse, et kumerlääts saab objekti kujutist suurendada, seega saab kumerat läätse konstrueerida luubi või suurendusklaasina.
Joonisel 1.3 on objekte näha otse silmaga, kusjuures objektid paistavad väikesed silmade ja objekti kahe otsa vahelise nurga tõttu. Joonisel 1.4 näeb silm objekte luubi abil. Luubi ülesanne on moodustada kujutis ja suurendada seda nii, et silm näeb kujutist. Objekti kujutis, mida silm luubi abil vaatleb, tundub olulisem, kuna silma ja pildi kahe otsa vaheline nurk on olulisem.
Et vaatleja silm näeks pilt läbi suurendusklaas, pilt peab olema virtuaalne ( pilt on l-i eesluupVõi pilt on objektiga samal küljel, nagu joonisel 1.4). Seoses pildi moodustumine kumera läätse puhul on selgitatud, et pilt virtuaalne olema, objekt kaugus (do) peab olema fookuspunktist väiksem või võrdne pikkus f).
s = do = objekti kaugus
s' = di = kujutise kaugus
h = ho = objekti kõrgus
h' = hi = pildi kõrgus
F = fookuspunkt
θ = nurk läätse ja objekti kahe otsa vahel. Joonisel 1.3 on kõnealune lääts okulaar, joonisel 1.4 aga kumer lääts, mida kasutatakse luupina.
Joonisel 1.3 (joonis on suunatud külili) on objekt vasakul ja vaatleja silm paremal. Joonisel 1.4 (pilt on suunatud külili) on kumera läätse abil loodud objektid ja objektide kujutis vasakul ja vaatleja silm paremal.
Kuidas l-i kasutadaluup
Kui objekti kaugus (do) võrdub fookuskaugusega (f), on kujutis virtuaalne ja kujutise kaugus (di) on lõpmatu. Lõpmatu on maksimaalne virtuaalse kujutise kaugus, kuna normaalse silma kaugpunkt on lõpmatu. Selle asemel on minimaalne virtuaalse kujutise kaugus 25 cm, kuna normaalse silma lähipunkt on 25 cm.
Kui silm näeb virtuaalset kujutist lõpmatul kaugusel (kauges punktis), on silmadel minimaalne akommodatsioon ehk silma ripslihased on kõige lõdvestunud. Selle saavutamiseks peab objekti ja luubi vaheline kaugus olema sama kui fookuskaugus. Kui luubi fookuskaugus on 25 cm, on objektide ja luubi vaheline kaugus 25 cm.
Vastupidi, kui silm näeb virtuaalset kujutist 25 cm kauguselt (lähipunkt), siis silmad mahutavad maksimaalsed ehk ripslihased kõige pingelisemas olekus. Kui luubi fookuskaugus on 25 cm, siis näeb silm virtuaalset kujutist 25 cm kauguselt, kui objekti kaugus on sama, mis allpool toodud arvutustulemus.
Läätse ja kumera peegli võrrand:
1/do = 1/f – 1/di
do = objekti kaugus, f = fookuskaugus, di = kujutise kaugus = lähim punkt = 25 cm
Luup on kumer lääts, nii et fookuskaugus on positiivne. Virtuaalkujutis, nii et kujutise kaugus (di) on negatiivne.
1/do = 1/f – (-1/di) = 1/f + 1/di
1/do = 1/25 + 1/25 = 2/25
do = 25/2 = 12.5 cm
Kui luubi fookuskaugus on 25 cm, näeb silm virtuaalset kujutist 25 cm kaugusel, kui vahemaa on 12.5 cm. Objekti ja luubi vaheline kaugus ei tohiks olla väiksem kui 12.5 cm, sest silm ei näe luubi tekitatud kujutist.
Mis saab siis, kui luubi fookuskaugus on 50 cm? Kui luubi fookuskaugus on 50 cm, näeb silm virtuaalset kujutist 25 cm kaugusel, kui kaugus on sama, mis allpool toodud arvutustulemus.
1/do = 1/f – (-1/di) = 1/f + 1/di
1/do = 1/50 + 1/25 = 1/50 + 2/50 = 3/50
do = 50/3 = 16.67 cm
Kui luubi fookuskaugus on 50 cm, näeb silm virtuaalset kujutist 25 cm kaugusel, kui objekti kaugus on 16.7 cm. Objekti ja luubi vaheline kaugus ei tohiks olla väiksem kui 16.7 cm, sest luubi tekitatud kujutist ei ole silm selgelt näinud.
