Luuppi-suurennuslasin määritelmä
Luuppi eli suurennuslasi on kupera linssi , jota käytetään auttamaan silmää näkemään kohteita, joita on vaikea havaita suoraan silmällä. Luuppia kutsutaan yksinkertaiseksi suurennuslasiksi, koska sen kyky suurentaa kohteen kuvaa on rajallinen. Seuraavalla oppitunnilla opit muista kuin yksinkertaisista suurennuslaseista, kuten mikroskoopeista jne.
Kuinka se toimii
Lähietäisyydeltä katsottuna kohde näyttää suurelta, mutta kaukaa katsottuna se näyttää pieneltä. Lähellä olevat kohteet näyttävät suurilta verkkokalvolle muodostuvan kohteen kuvan suuren koon vuoksi. Kääntäen, sama asia näyttää kaukaa katsottuna pieneltä verkkokalvolle muodostuvan kuvan koon vuoksi. Näkyvän kohteen koko riippuu siis verkkokalvolle muodostuvan kohteen kuvan koosta. Verkkokalvolle muodostuvat suuret tai pienet kohteen kuvat riippuvat silmän ja kohteen välisestä kulmasta, kuten alla olevassa kuvassa näkyy.
Silmästä kaukana olevat kohteet näyttävät pienemmiltä, koska niillä on pienempi kulma (θ) (kuva 1.1). Toisaalta lähellä silmiä olevat kohteet näyttävät merkittävämmiltä, koska niillä on suurempi kulma (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. Muussa tapauksessa kulma minimoituu pitämällä silmää poissa kohteesta.
Yllä olevaa tarkastelua voidaan soveltaa muihinkin ongelmiin. Jos löydät aakkoston, joka on niin pieni, että sinulla on vaikeuksia lukea sitä, mitä teet lukeaksesi tekstiä? Yllä olevan tarkastelun perusteella voit tuoda aakkoston lähemmäs silmää, jotta aakkoston ja silmien välille muodostuva kulma on suurempi, jolloin kirjoituksesta tulee suurempi ja se voidaan lukea. On ymmärrettävä, että normaalin silmän lähipiste tai lähin etäisyys, johon normaali silmä voi tarkentaa, on 25 cm.
Jos aakkosten ja silmän välinen etäisyys on siis alle 25 cm, aakkoset näyttävät epäselviltä. Aakkoset, jotka voidaan lukea vain 25 cm:n etäisyydeltä, näyttävät epäselviltä, kun niitä tuodaan lähemmäksi alle 25 cm:n etäisyyttä aakkosten ja silmien välillä. Miten sitten saadaan aakkoset, joiden fonttikoko on pieni, luettaviksi? Tietenkin tarvitset optisen instrumentin, joka voi suurentaa aakkosia.
Optisia instrumentteja, kuten tasopeilejä, koveria peilejä ja kuperia peilejä, ei voida käyttää aakkosten lukemiseen, koska peili ei ole läpinäkyvä. Sen sijaan linssi on läpikuultava, joten sitä voidaan käyttää aakkosten lukemiseen. Koveran linssin kuvanmuodostusta käsittelevässä oppitunnissa selitetään, että kovera linssi voi vain pienentää kohteen kuvaa. Kuperan linssin kuvanmuodostusta käsittelevässä aiheessa selitetään, että kupera linssi voi suurentaa kohteen kuvaa, joten kupera linssi voidaan suunnitella luupiksi tai suurennuslasiksi.
Kuvassa 1.3 esineet nähdään suoraan silmällä, jolloin esineet näyttävät pieniltä silmien ja esineen kahden pään välisen kulman vuoksi. Kuvassa 1.4 silmä näkee esineet suurennuslasin läpi. Luuppi muodostaa kuvan ja suurentaa sitä niin, että silmä näkee kuvan. Silmän suurennuslasin läpi havaitsema kuva esineestä näyttää merkittävämmältä, koska silmän ja kuvan kahden pään välinen kulma on merkittävämpi.
Jotta tarkkailijan silmä näkisi kuva kautta luppi, The kuva sen on oltava virtuaalinen (esim. kuva on l:n edessäkuppi, Tai kuva on samalla puolella kuin kohde, kuten kuvassa 1.4). Mitä tulee kuvan muodostuminen kuperaa linssiä varten on selitetty, että kuva olla virtuaalinen, objekti etäisyyden (do) on oltava pienempi tai yhtä suuri kuin polttopiste pituus (F).
s = do = kohteen etäisyys
s' = di = kuvan etäisyys
h = ho = kappaleen korkeus
h' = hi = kuvan korkeus
F = polttopiste
θ = linssin ja kohteen kahden pään välinen kulma. Kuvassa 1.3 kyseinen linssi on okulaari, kun taas kuvassa 1.4 kyseinen linssi on kupera linssi, jota käytetään suurennuslasina.
Kuvassa 1.3 (kuva näyttää sivulta) kohde on vasemmalla ja havainnoijan silmä on oikealla. Kuvassa 1.4 (kuva näyttää sivulta) konveksin linssin tuottamat esineet ja esineiden kuva ovat vasemmalla ja havainnoijan silmä on oikealla.
Kuinka käyttää l:ääkuppi
Kun kohteen etäisyys (do) on yhtä suuri kuin polttoväli (f), kuva on virtuaalinen ja kuvan etäisyys (di) on ääretön. Ääretön on suurin virtuaalinen kuvan etäisyys, koska normaalin silmän kaukopiste on ääretön. Sen sijaan pienin virtuaalinen kuvan etäisyys on 25 cm, koska normaalin silmän lähipiste on 25 cm.
Kun silmä näkee virtuaalikuvan äärettömän etäisyyden päässä (kaukainen piste), silmien akkommodaatio on minimissä eli silmän sädelihakset ovat täysin rentoutuneet. Tämän saavuttamiseksi kohteen ja suurennuslasin välisen etäisyyden on oltava sama kuin polttoväli. Jos suurennuslasin polttoväli on 25 cm, kohteen ja suurennuslasin välinen etäisyys on 25 cm.
Kääntäen, kun silmä näkee virtuaalikuvan 25 cm:n etäisyydeltä (lähipiste), silmät ottavat maksimaaliset eli sädelihakset jännittyneimmässä tilassa. Jos suurennuslasin polttoväli on 25 cm, silmä näkee virtuaalikuvan 25 cm:n etäisyydeltä, kun kohteen etäisyys on sama kuin alla oleva laskelmatulos.
Linssin ja kupera peilin yhtälö:
1/do = 1/f – 1/di
do = kohteen etäisyys, f = polttoväli, di = kuvan etäisyys = lähipiste = 25 cm
Luuppi on kupera linssi, joten sen polttoväli on positiivinen. Virtuaalikuva, joten sen etäisyys (di) on negatiivinen.
1/do = 1/f – (-1/di) = 1/f + 1/di
1/do = 1/25 + 1/25 = 2/25
do = 25/2 = 12.5 cm
Jos luupin polttoväli on 25 cm, silmä näkee virtuaalikuvan 25 cm etäisyydellä, kun etäisyys on 12.5 cm. Kohteen ja luupin välisen etäisyyden tulisi olla vähintään 12.5 cm, koska silmä ei voi nähdä luupin tuottamaa kuvaa.
Entä jos suurennuslasin polttoväli on 50 cm? Jos suurennuslasin polttoväli on 50 cm, silmä näkee virtuaalikuvan 25 cm etäisyydellä, kun etäisyys on sama kuin alla oleva laskutoimituksen tulos.
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
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.
