Definitie van een vergrootglas
Een vergrootglas, of eenvoudige loep, is een bolle lens die het oog helpt objecten te zien die moeilijk direct te zien zijn, zoals zeer kleine letters. Een vergrootglas wordt een eenvoudige loep genoemd omdat het slechts een beperkt vermogen heeft om het beeld van een object te vergroten. In de volgende les leer je meer over niet-eenvoudige vergrootglazen zoals microscopen , aardse telescopen en telescopen.
Hoe een vergrootglas werkt
Van dichtbij gezien lijkt een object groot, maar van heel veraf gezien lijkt het klein. Objecten van dichtbij lijken groot omdat het beeld dat op het netvlies wordt gevormd groot is. Omgekeerd lijkt hetzelfde object van heel veraf gezien klein omdat het beeld dat op het netvlies wordt gevormd klein is. De grootte van een object dat door het oog wordt waargenomen, hangt dus af van de grootte van het beeld dat op het netvlies wordt gevormd. De grootte van het beeld op het netvlies hangt af van de hoek tussen het oog en het object, zoals weergegeven in de afbeelding hieronder.
Objecten die ver van het oog verwijderd zijn, lijken kleiner omdat ze een kleinere hoek (θ) hebben (Figuur 1.1). Omgekeerd lijken objecten die dicht bij het oog verwijderd zijn, groter omdat ze een grotere hoek (θ) hebben (Figuur 1.2). Hieruit kan worden geconcludeerd dat de grootte van een object dat door het oog wordt waargenomen, kan worden vergroot of verkleind door de hoek (θ) te vergroten of te verkleinen. De hoek wordt vergroot door het oog dichter bij het object te brengen, en omgekeerd wordt de hoek verkleind door het oog verder van het object af te bewegen.
De bovenstaande discussie kan op andere problemen worden toegepast. Wat doe je als je een tekst tegenkomt die zo klein is dat hij moeilijk te lezen is? Op basis van de bovenstaande discussie zou je de tekst dichter bij je ogen kunnen brengen om de hoek tussen de tekst en je ogen te vergroten, waardoor de tekst groter en leesbaarder wordt. Het is belangrijk om te beseffen dat het nabijheidspunt van een normaal oog , oftewel de kortste afstand waarop een normaal oog kan scherpstellen, 25 cm is. Daarom zal de tekst wazig lijken als de afstand tussen de tekst en het oog minder dan 25 cm is. Zelfs tekst die vanaf een afstand van 25 cm leesbaar is, lijkt wazig wanneer de afstand tussen de tekst en het oog kleiner is dan 25 cm. Wat als tekst helemaal niet leesbaar is vanaf een afstand van minder dan 25 cm? Hoe kun je tekst met zulke kleine letters dan leesbaar maken? Uiteraard heb je daarvoor een optisch instrument nodig dat de tekst vergroot.
Optische instrumenten zoals platte spiegel, concave spiegel Dan bolle spiegel Een spiegel kan niet gebruikt worden om tekst te lezen, omdat de spiegel niet transparant is. Een lens daarentegen is wel transparant, dus die kan wel gebruikt worden om tekst te lezen. In de les concave lensafbeeldingDaar wordt uitgelegd dat een concave lens alleen het beeld van een object kan verkleinen. In tegenstelling hiermee wordt in het betreffende onderwerp bolle lens afbeelding Er wordt uitgelegd dat een bolle lens het beeld van een object kan vergroten. Omdat het het beeld kan vergroten, bolle lens kan worden ontworpen als een vergrootglas.
Bekijk de volgende twee afbeeldingen. In figuur 1.3 wordt het object rechtstreeks met het oog bekeken, waardoor het object klein lijkt omdat de hoek tussen het oog en de twee uiteinden van het object klein is. In figuur 1.4 bekijkt het oog het object door een vergrootglas. Het vergrootglas vormt een beeld en vergroot dat beeld, dus wat het oog ziet is het beeld. Het beeld van het object dat door het vergrootglas wordt waargenomen, lijkt groter omdat de hoek tussen het oog en de twee uiteinden van het beeld groter is.
Om het beeld door de vergrootglas te kunnen zien, moet het beeld virtueel zijn (het beeld bevindt zich vóór het vergrootglas of aan dezelfde kant als het object, zoals in figuur 1.4). In het kader van beelden door een bolle lens is uitgelegd dat, wil het beeld virtueel zijn, de objectafstand (s) kleiner of gelijk moet zijn aan de brandpuntsafstand (f).
Ondertiteling :
s = afstand van het object
s' = beeldafstand
h = hoogte van het object
h' = hoogte van de schaduw
F = brandpunt van het vergrootglas
θ = de hoek tussen de lens en beide uiteinden van het object. In figuur 1.3 is de betreffende lens het oculair, terwijl in figuur 1.4 de betreffende lens een bolle lens is die als vergrootglas wordt gebruikt.
In figuur 1.3 (zijaanzicht) bevindt het object zich aan de linkerkant, terwijl het oog van de waarnemer zich aan de rechterkant bevindt. In figuur 1.4 (zijaanzicht) bevinden het object en het door de bolle lens gevormde beeld zich aan de linkerkant, terwijl het oog van de waarnemer zich aan de rechterkant bevindt.
Hoe gebruik je een vergrootglas?
Wanneer de objectafstand (s) gelijk is aan de brandpuntsafstand (f), is het beeld virtueel en is de beeldafstand (s') oneindig. Oneindig is de maximale virtuele beeldafstand omdat ver punt De afstand van een normaal oog is oneindig. Aan de andere kant is de minimale virtuele beeldafstand 25 cm, omdat nabij punt Een normaal oog heeft een diameter van 25 cm.
Wanneer het oog een virtueel beeld op oneindigheid (het vertepunt) bekijkt, bevindt het oog zich in de minimale accommodatiestand, oftewel zijn de ciliaire spieren het meest ontspannen. Om dit te bereiken, moet de afstand tussen het object en het vergrootglas gelijk zijn aan de brandpuntsafstand van het vergrootglas. Als de brandpuntsafstand van het vergrootglas 25 cm is, dan is de afstand tussen het object en het vergrootglas 25 cm.
Aan de andere kant, wanneer het oog een virtueel beeld ziet op een afstand van 25 cm (nabijheidspunt), accommodeert het oog maximaal of ciliaire spier van het oog Onder de meest gespannen omstandigheden. Als de brandpuntsafstand van de vergrootglas 25 cm is, ziet het oog een virtueel beeld op een afstand van 25 cm wanneer de objectafstand gelijk is aan het onderstaande berekeningsresultaat.
Formule voor gebogen lenzen en spiegels:
1/s = 1/f – 1/s'
Beschrijving: s = objectafstand, f = brandpuntsafstand, s' = beeldafstand = nabijheidspunt = 25 cm
Een vergrootglas is een bolle lens, dus de brandpuntsafstand is positief. Het beeld is virtueel, dus s' is negatief.
1/s = 1/f – (-1/s') = 1/f + 1/s'
1/s = 1/25 + 1/25 = 2/25
s = 25/2 = 12,5 cm
Als de brandpuntsafstand van de loep 25 cm is, ziet het oog een virtueel beeld op een afstand van 25 cm wanneer de afstand tot het object 12,5 cm is. De afstand tussen het object en de loep mag niet kleiner zijn dan 12,5 cm, omdat het beeld dat door de loep wordt geproduceerd anders niet scherp door het oog kan worden gezien.
Wat als de brandpuntsafstand van het vergrootglas 50 cm is? Als de brandpuntsafstand van het vergrootglas 50 cm is, ziet het oog een virtueel beeld op een afstand van 25 cm wanneer de objectafstand gelijk is aan het resultaat van de onderstaande berekening.
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
Als de brandpuntsafstand van de loep 50 cm is, ziet het oog een virtueel beeld op een afstand van 25 cm wanneer de afstand tot het object 16,7 cm is. De afstand tussen het object en de loep mag niet kleiner zijn dan 16,7 cm, omdat het beeld dat door de loep wordt geproduceerd anders niet scherp door het oog kan worden gezien.
Vergrotingshoek van de vergrootglas
Is het beeld van een object dat door een vergrootglas wordt gezien groter wanneer het wordt bekeken door een oog met minimale accommodatie of door een oog met maximale accommodatie? Wat is beter te gebruiken als vergrootglas: een bolle lens met een grote brandpuntsafstand of een bolle lens met een kleine brandpuntsafstand? Deze vragen kunnen worden beantwoord nadat u de formule voor een vergrootglas hebt geleerd.
