Suurennuslasin määritelmä
Suurennuslasi eli yksinkertainen suurennuslasi on kupera linssi , jota käytetään auttamaan silmää näkemään vaikeasti suoraan nähtäviä kohteita, kuten hyvin pientä tekstiä. Suurennuslasia kutsutaan yksinkertaiseksi suurennuslasiksi, koska sillä on rajallinen kyky suurentaa kohteen kuvaa. Seuraavalla oppitunnilla opit muista kuin yksinkertaisista suurennuslaseista, kuten mikroskoopeista , maanpäällisistä kaukoputkista ja teleskoopeista.
Suurennuslasin toimintaperiaate
Läheltä katsottuna kohde näyttää suurelta, mutta hyvin kaukaa katsottuna kohde näyttää pieneltä. Lähellä olevat kohteet näyttävät suurilta, koska verkkokalvolle muodostuvan kuvan koko on suuri. Kääntäen, sama kohde näyttää hyvin kaukaa katsottuna pieneltä, koska verkkokalvolle muodostuvan kuvan koko on pieni. Silmän näkemän kohteen koko riippuu siis verkkokalvolle muodostuvan kuvan koosta. Verkkokalvolle muodostuvan kuvan koko riippuu silmän ja kohteen välisestä kulmasta, kuten alla olevassa kuvassa näkyy.
Silmästä kaukana olevat kohteet näyttävät pienemmiltä, koska niiden kulma (θ) on pienempi (kuva 1.1). Silmän lähellä olevat kohteet näyttävät puolestaan suuremmilta, koska niiden kulma (θ) on suurempi (kuva 1.2). Voidaan päätellä, että silmän näkemän kohteen kokoa voidaan suurentaa tai pienentää lisäämällä tai pienentämällä kulmaa (θ). Kulma suurenee tuomalla silmää lähemmäs kohdetta, ja päinvastoin kulma pienenee siirtämällä silmää pois kohteesta.
Yllä olevaa keskustelua voidaan soveltaa muihinkin ongelmiin. Jos kohtaat niin pientä tekstiä, että sitä on vaikea lukea, mitä teet, jotta siitä tulisi luettavaa? Yllä olevan keskustelun perusteella voit tuoda tekstiä lähemmäs silmiäsi lisätäksesi tekstin ja silmän välistä kulmaa, jolloin tekstistä tulee suurempi ja luettavampi. On tärkeää ymmärtää, että normaalin silmän lähipiste eli lähin etäisyys, johon normaali silmä voi tarkentaa, on 25 cm. Siksi, jos tekstin ja silmän välinen etäisyys on alle 25 cm, kirjoitus näyttää epäselvältä. Jopa 25 cm:n etäisyydeltä luettavissa oleva kirjoitus näyttää epäselvältä, kun se tuodaan lähemmäksi alle 25 cm:n etäisyyttä tekstin ja silmän välillä. Entä kirjoitus, jota ei voida lukea alle 25 cm:n etäisyydeltä? Joten miten voit tehdä niin pienillä kirjaimilla kirjoitetusta kirjoituksesta luettavaa? Tietenkin tarvitset optisen instrumentin apua, joka voi suurentaa tekstiä.
Optiset instrumentit, kuten litteä peili, kovera peili dan kupera peili ei voida käyttää kirjoituksen lukemiseen, koska peili ei ole läpinäkyvä. Toisaalta linssi on läpinäkyvä, joten sitä voidaan käyttää kirjoituksen lukemiseen. Oppitunnissa koveran linssin kuvaselitetään, että kovera linssi voi vain pienentää kohteen kuvaa. Sitä vastoin aiheesta kupera linssikuva Selitetään, että kupera linssi voi suurentaa kohteen kuvaa. Koska se voi suurentaa kuvaa, kupera linssi voidaan suunnitella suurennuslasiksi.
Tarkastellaan seuraavia kahta kuvaa. Kuvassa 1.3 kohdetta katsotaan suoraan silmällä, ja kohde näyttää pieneltä, koska silmän ja kohteen kahden pään välinen kulma on pieni. Kuvassa 1.4 silmä katsoo kohdetta suurennuslasin läpi. Suurennuslasi muodostaa kuvan ja suurentaa sitä, joten silmä näkee kuvan. Silmän suurennuslasin läpi havaitsema kohteen kuva näyttää suuremmalta, koska silmän ja kuvan kahden pään välinen kulma on suurempi.
Jotta tarkkailijan silmä näkisi kuvan suurennuslasin läpi, kuvan on oltava virtuaalinen (kuva on suurennuslasin edessä tai kuva on samalla puolella kohdetta, kuten kuvassa 1.4). Kuperien linssien kuva- aiheessa on selitetty, että jotta kuva olisi virtuaalinen, kohteen etäisyyden (s) on oltava pienempi tai yhtä suuri kuin polttoväli (f).
Kuvateksti:
s = kohteen etäisyys
s' = kuvan etäisyys
h = esineen korkeus
h' = varjon korkeus
F = suurennuslasin polttopiste
θ = linssin ja kohteen molempien päiden välinen kulma. Kuvassa 1.3 kyseinen linssi on okulaari, kun taas kuvassa 1.4 kyseinen linssi on suurennuslasina käytettävä kupera linssi.
Kuvassa 1.3 (sivukuva) kohde on vasemmalla ja havainnoijan silmä on oikealla. Kuvassa 1.4 (sivukuva) kohde ja kuperan linssin tuottama kuva siitä ovat vasemmalla ja havainnoijan silmä on oikealla.
Suurennuslasin käyttö
Kun kohteen etäisyys (s) on sama kuin polttoväli (f), kuva on virtuaalinen ja kuvan etäisyys (s') on ääretön. Ääretön on suurin virtuaalinen kuvan etäisyys, koska kaukainen piste Normaalin silmän etäisyys on ääretön. Toisaalta pienin virtuaalisen kuvan etäisyys on 25 cm, koska lähellä oleva piste Normaali silmä on 25 cm.
Kun silmä katsoo virtuaalikuvaa äärettömyydessä (kaukaisimmassa pisteessä), silmä on minimaalisessa akkommodaatiossa eli sädelihakset ovat rentoutuneimmillaan. Tämän saavuttamiseksi kohteen ja suurennuslasin välisen etäisyyden on oltava yhtä suuri kuin suurennuslasin polttoväli. Jos suurennuslasin polttoväli on 25 cm, niin kohteen ja suurennuslasin välinen etäisyys on 25 cm.
Toisaalta, kun silmä näkee virtuaalikuvan 25 cm etäisyydellä (lähipiste), silmä mukautuu maksimaalisesti tai silmän sädelihas jännittyneimmässä tilanteessa. Jos suurennuslasin polttoväli on 25 cm, silmä näkee virtuaalikuvan 25 cm etäisyydellä, kun kohteen etäisyys on sama kuin alla oleva laskutulos.
Kaarevan linssin ja peilin koostumus:
1/s = 1/f – 1/s'
Kuvaus: s = kohteen etäisyys, f = polttoväli, s' = kuvan etäisyys = lähipiste = 25 cm
Suurennuslasi on kupera linssi, joten sen polttoväli on positiivinen. Kuva on virtuaalinen, joten s' on negatiivinen.
1/s = 1/f – (-1/s') = 1/f + 1/s'
1/s = 1/25 + 1/25 = 2/25
s = 25/2 = 12,5 cm
Jos luupin polttoväli on 25 cm, silmä näkee virtuaalikuvan 25 cm etäisyydellä, kun kohteen etäisyys on 12,5 cm. Kohteen ja luupin välisen etäisyyden ei tulisi olla alle 12,5 cm, koska luupin tuottama kuva ei näy silmällä selvästi.
Entä jos suurennuslasin polttoväli on 50 cm? Jos suurennuslasin polttoväli on 50 cm, silmä näkee virtuaalikuvan 25 cm etäisyydellä, kun kohteen etäisyys on sama kuin alla oleva laskutoimituksen tulos.
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
Jos luupin polttoväli on 50 cm, silmä näkee virtuaalikuvan 25 cm etäisyydellä, kun kohteen etäisyys on 16,7 cm. Kohteen ja luupin välisen etäisyyden ei tulisi olla alle 16,7 cm, koska luupin tuottama kuva ei näy silmällä selvästi.
Suurennuslasin kulman suurennus
Onko suurennuslasin läpi katsottuna kohteen kuva suurempi, kun sitä tarkastellaan silmällä, jolla on minimaalinen akkommodaatio, vai silmällä, jolla on maksimaalinen akkommodaatio? Kumpaa suurennuslasia on parempi käyttää, kuperaa linssiä, jolla on suuri polttoväli, vai kuperaa linssiä, jolla on pieni polttoväli? Näihin kysymyksiin voidaan vastata, kun opit suurennuslasin kaavan.
