Palielināmā stikla definīcija
Palielināmais stikls jeb vienkāršais palielinātājs ir izliekta lēca, ko izmanto, lai palīdzētu acij redzēt objektus, kurus ir grūti redzēt tieši, piemēram, ļoti mazu uzrakstu. Palielināmo stiklu sauc par vienkāršu palielinātāju, jo tam ir ierobežota spēja palielināt objekta attēlu. Nākamajā nodarbībā jūs uzzināsiet par citiem palielinātājiem, piemēram, mikroskopiem , Zemes teleskopiem un teleskopiem.
Kā darbojas lupa
Skatoties no tuva attāluma, objekts šķiet liels, bet, skatoties no ļoti tāla attāluma, objekts šķiet mazs. Tuvumā esoši objekti šķiet lieli, jo tīklenē izveidojusies attēla izmērs ir liels. Un otrādi, skatoties no ļoti tāla attāluma, tas šķiet mazs, jo tīklenē izveidojusies attēla izmērs ir mazs. Tātad objekta izmērs, ko redz acs, ir atkarīgs no tīklenē izveidojušās attēla izmēra. Tīklenē izveidojušās attēla izmērs ir atkarīgs no leņķa, kas veidojas starp aci un objektu, kā parādīts attēlā zemāk.
Objekti, kas atrodas tālu no acs, šķiet mazāki, jo tiem ir mazāks leņķis (θ) (1.1. attēls). Turpretī objekti, kas atrodas tuvu acij, šķiet lielāki, jo tiem ir lielāks leņķis (θ) (1.2. attēls). Var secināt, ka acs redzamā objekta izmēru var palielināt vai samazināt, palielinot vai samazinot leņķi (θ). Leņķis palielinās, pietuvinot aci objektam, un otrādi, leņķis samazinās, attālinot aci no objekta.
Iepriekš minēto var attiecināt arī uz citiem jautājumiem. Ja saskaraties ar rakstību, kas ir tik maza, ka to ir grūti lasīt, ko darīt, lai to padarītu salasāmu? Balstoties uz iepriekš minēto, jūs varētu pietuvināt rakstību acīm, lai palielinātu leņķi starp rakstību un aci, padarot rakstību lielāku un salasāmāku. Ir svarīgi saprast, ka normālas acs tuvākais punkts jeb tuvākais attālums, uz kuru normāla acs var fokusēties, ir 25 cm. Tāpēc, ja attālums starp rakstību un aci ir mazāks par 25 cm, raksts izskatīsies izplūdis. Pat raksts, ko var salasīt no 25 cm attāluma, izskatās izplūdis, ja to pietuvina attālumam starp rakstību un aci, kas ir mazāks par 25 cm. Kā ir ar rakstību, ko nevar salasīt no attāluma, kas ir mazāks par 25 cm? Tātad, kā padarīt rakstību ar tik maziem burtiem salasāmu? Protams, jums ir nepieciešama optiskā instrumenta palīdzība, kas var palielināt rakstību.
Optiskie instrumenti, piemēram, plakans spogulis, ieliekts spogulis boja izliekts spogulis nevar izmantot rakstīta teksta lasīšanai, jo spogulis nav caurspīdīgs. Savukārt lēca ir caurspīdīga, tāpēc to var izmantot rakstīta teksta lasīšanai. Nodarbībā ieliektas lēcas attēls, tiek skaidrots, ka ieliekta lēca var tikai samazināt objekta attēlu. Turpretī tēmā izliekta lēcas attēls Tiek skaidrots, ka izliekta lēca var palielināt objekta attēlu. Tā kā tā var palielināt attēlu, izliekta lēca var tikt veidots kā palielināmais stikls.
Apskatiet šādus divus attēlus. 1.3. attēlā objekts tiek skatīts tieši ar aci, un objekts šķiet mazs, jo leņķis starp aci un objekta abiem galiem ir mazs. 1.4. attēlā acs skata objektu caur palielināmo stiklu. Palielināmā stikla funkcija ir veidot attēlu un palielināt šo attēlu, tāpēc acs redz attēlu. Objekta attēls, ko acs novēro caur palielināmo stiklu, šķiet lielāks, jo leņķis, kas veidojas starp aci un attēla abiem galiem, ir lielāks.
Lai vērotāja acs varētu redzēt attēlu caur palielināmo stiklu, attēlam ir jābūt virtuālam (attēls atrodas palielināmā stikla priekšā vai tajā pašā pusē, kur objekts, kā parādīts 1.4. attēlā). Izliektās lēcas attēlu tēmā ir paskaidrots, ka, lai attēls būtu virtuāls, objekta attālumam (s) ir jābūt mazākam vai vienādam ar fokusa attālumu (f).
Paraksts:
s = objekta attālums
s' = attēla attālums
h = objekta augstums
h' = ēnas augstums
F = palielināmā stikla fokusa punkts
θ = leņķis starp lēcu un abiem objekta galiem. 1.3. attēlā attiecīgā lēca ir okulārs, savukārt 1.4. attēlā attiecīgā lēca ir izliekta lēca, ko izmanto kā palielināmo stiklu.
1.3. attēlā (sānskats) objekts atrodas kreisajā pusē, bet novērotāja acs — labajā pusē. 1.4. attēlā (sānskats) objekts un tā attēls, ko rada izliektā lēca, atrodas kreisajā pusē, bet novērotāja acs — labajā pusē.
Kā lietot lupu
Kad objekta attālums (s) ir vienāds ar fokusa attālumu (f), attēls ir virtuāls un attēla attālums (s') ir bezgalīgs. Bezgalība ir maksimālais virtuālā attēla attālums, jo tālais punkts Normālas acs attālums ir bezgalība. Savukārt minimālais virtuālā attēla attālums ir 25 cm, jo tuvu punktam Normāla acs ir 25 cm.
Kad acs redz virtuālu attēlu bezgalībā (tālajā punktā), acs atrodas minimālā akomodācijā jeb ciliārie muskuļi ir visrelaksētākajā stāvoklī. Lai to panāktu, attālumam starp objektu un palielināmo stiklu jābūt vienādam ar palielināmā stikla fokusa attālumu. Ja palielināmā stikla fokusa attālums ir 25 cm, tad attālums starp objektu un palielināmo stiklu ir 25 cm.
No otras puses, kad acs redz virtuālu attēlu 25 cm attālumā (tuvu punktā), acs maksimāli pielāgojas vai acs ciliārais muskulis vissaspringtākajā stāvoklī. Ja lupas fokusa attālums ir 25 cm, tad acs redz virtuālu attēlu 25 cm attālumā, ja objekta attālums ir tāds pats kā zemāk redzamais aprēķina rezultāts.
Izliektas lēcas un spoguļa formula:
1/s = 1/f – 1/s'
Apraksts: s = objekta attālums, f = fokusa attālums, s' = attēla attālums = tuvais punkts = 25 cm
Palielināmais stikls ir izliekta lēca, tāpēc fokusa attālums ir pozitīvs. Attēls ir virtuāls, tāpēc s' ir negatīvs.
1/s = 1/f – (-1/s') = 1/f + 1/s'
1/s = 1/25 + 1/25 = 2/25
s = 25/2 = 12,5 cm
Ja lupas fokusa attālums ir 25 cm, acs redz virtuālu attēlu 25 cm attālumā, kad attālums līdz objektam ir 12,5 cm. Attālumam starp objektu un lupas objektīvu jābūt ne mazākam par 12,5 cm, jo lupas radīto attēlu acs nevar skaidri redzēt.
Ko darīt, ja palielināmā stikla fokusa attālums ir 50 cm? Ja palielināmā stikla fokusa attālums ir 50 cm, tad acs redz virtuālu attēlu 25 cm attālumā, ja objekta attālums ir tāds pats kā zemāk redzamais aprēķina rezultāts.
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
Ja lupas fokusa attālums ir 50 cm, acs redz virtuālu attēlu 25 cm attālumā, kad attālums līdz objektam ir 16,7 cm. Attālumam starp objektu un lupas objektīvu jābūt ne mazākam par 16,7 cm, jo lupas radīto attēlu acs nevar skaidri redzēt.
Palielināmā stikla leņķa palielinājums
Vai caur palielināmo stiklu redzamā objekta attēla izmērs ir lielāks, ja to novēro ar aci ar minimālu akomodāciju vai ar aci ar maksimālu akomodāciju? Kuru palielināmo stiklu labāk izmantot — izliektu lēcu ar lielu fokusa attālumu vai izliektu lēcu ar mazu fokusa attālumu? Uz šiem jautājumiem var atbildēt, uzzinot palielināmā stikla formulu.
