Definitie van een loep (loep)
Een loep of vergrootglas is een bolle lens die gebruikt wordt om het oog te helpen een object te zien dat moeilijk direct met het blote oog te observeren is. De loep wordt een eenvoudige vergrootlens genoemd omdat het vermogen om het beeld van een object te vergroten beperkt is . In de volgende les leer je meer over niet-eenvoudige vergrootglazen zoals microscopen, enzovoort.
Hoe werkt onze technologie?
Van dichtbij lijkt een object groot, maar van grote afstand lijkt het klein. Objecten die dichtbij zijn, lijken groot vanwege de grote afmetingen van het beeld dat op het netvlies wordt gevormd. Omgekeerd lijkt hetzelfde object van grote afstand klein, omdat het beeld op het netvlies dan klein is. De grootte van een zichtbaar object hangt dus af van de grootte van het beeld dat op het netvlies wordt gevormd. De grootte van het beeld dat op het netvlies wordt gevormd, hangt af van de hoek tussen het oog en het object, zoals weergegeven in de onderstaande afbeelding.
Objecten die ver van het oog verwijderd zijn, lijken kleiner omdat ze een kleinere hoek (θ) hebben (Figuur 1.1). Omgekeerd lijken objecten die dichtbij het oog zijn groter omdat ze een grotere hoek hebben (Figuur 1.2). Hieruit kan worden geconcludeerd dat de grootte van een object die 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. Omgekeerd wordt de hoek verkleind door het oog verder van het object te houden.
Bovenstaande analyse kan ook op andere problemen worden toegepast. Stel, u ziet een letter die zo klein is dat u hem moeilijk kunt lezen. Wat doet u dan om de tekst toch leesbaar te maken? Op basis van bovenstaande analyse zou u de letter dichter bij uw ogen kunnen brengen, zodat de hoek tussen de letter en uw ogen groter wordt. Hierdoor wordt het schrift groter en kunt u het lezen. Houd er rekening mee dat het nabijheidspunt van een normaal oog, ofwel de kortste afstand waarop een normaal oog kan scherpstellen, 25 cm is.
Als de afstand tussen de letters en het oog dus kleiner is dan 25 cm, lijken de letters wazig. Een letter die op een afstand van slechts 25 cm leesbaar is, lijkt wazig wanneer deze dichterbij wordt gebracht, op een afstand kleiner dan 25 cm. Hoe zorg je er dan voor dat een letter met een kleine lettergrootte leesbaar blijft? Uiteraard heb je daarvoor een optisch instrument nodig dat de letters vergroot.
Optische instrumenten zoals vlakke spiegels, concave spiegels en convexe spiegels kunnen niet worden gebruikt om het alfabet te lezen, omdat de spiegel niet transparant is. Lenzen daarentegen zijn doorschijnend en kunnen daarom wel worden gebruikt om het alfabet te lezen. In de les over beeldvorming door concave lenzen wordt uitgelegd dat een concave lens het beeld van een object alleen kan verkleinen. Bij het onderwerp beeldvorming door convexe lenzen wordt uitgelegd dat een convexe lens het beeld van een object kan vergroten, waardoor een convexe lens kan worden gebruikt als loep of vergrootglas.
In figuur 1.3 worden objecten rechtstreeks met het blote oog gezien. De objecten lijken klein omdat de hoek tussen het oog en de twee uiteinden van het object klein is. In figuur 1.4 ziet het oog objecten door een loep. De loep vormt een beeld en vergroot dit beeld, zodat wat het oog ziet een afbeelding is. Het beeld van het object dat door het oog door de loep wordt waargenomen, lijkt groter omdat de hoek tussen het oog en de twee uiteinden van het beeld groter is.
Zodat het oog van de waarnemer het kan zien beeld door de weerwolf beeld moet virtueel zijn (de beeld staat voor de loupeOf de beeld bevindt zich aan dezelfde kant als het object, zoals in figuur 1.4). Wat betreft de beeldvorming door de Bij een bolle lens is uitgelegd dat voor de beeld virtueel zijn, de object afstand (do) moet kleiner of gelijk zijn aan het brandpunt lengte (F).
s = do = de objectafstand
s' = di = de beeldafstand
h = ho = de hoogte van het object
h' = hi = de hoogte van het beeld
F = het brandpunt
θ = de hoek tussen de lens en de twee 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 loep wordt gebruikt.
In figuur 1.3 (de afbeelding is zijwaarts bekeken) bevindt het object zich aan de linkerkant, terwijl het oog van de waarnemer zich aan de rechterkant bevindt. In figuur 1.4 (de afbeelding is zijwaarts bekeken) bevinden de objecten en het beeld van de objecten, geproduceerd door een bolle lens, zich aan de linkerkant, terwijl het oog van de waarnemer zich aan de rechterkant bevindt.
Hoe gebruik je l?oupe
Wanneer de objectafstand (do) gelijk is aan de brandpuntsafstand (f), is het beeld virtueel en is de beeldafstand (di) oneindig. Oneindig is de maximale virtuele beeldafstand omdat het vertepunt van het normale oog oneindig is. De minimale virtuele beeldafstand is daarentegen 25 cm omdat het nabijheidspunt van het normale oog 25 cm is.
Wanneer het oog een virtueel beeld op oneindige afstand (ver punt) ziet, is er sprake van minimale accommodatie, oftewel de ciliaire spieren van het oog zijn het meest ontspannen. Om dit te bereiken, moet de afstand tussen het object en de loep gelijk zijn aan de brandpuntsafstand. Als de brandpuntsafstand van de loep 25 cm is, is de afstand tussen het object en de loep ook 25 cm.
Omgekeerd, wanneer het oog een virtueel beeld op een afstand van 25 cm ziet (nabijheidspunt), accommoderen de ogen maximaal, ofwel spannen de ciliaire spieren zich maximaal aan. Als de brandpuntsafstand van de loep 25 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.
De lensvergelijking en de bolle spiegelvergelijking:
1/do = 1/f – 1/di
do = objectafstand, f = brandpuntsafstand, di = beeldafstand = nabijheidspunt = 25 cm
De loep is een bolle lens, waardoor de brandpuntsafstand positief is. Het virtuele beeld is zodanig dat de beeldafstand (di) negatief is.
1/do = 1/f – (-1/di) = 1/f + 1/di
1/do = 1/25 + 1/25 = 2/25
do = 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 tussen het object en de loep 12.5 cm is. De afstand tussen het object en de loep mag niet kleiner zijn dan 12.5 cm, omdat het oog het door de loep geprojecteerde beeld dan niet kan zien.
Wat als de brandpuntsafstand van de loep 50 cm is? Als de brandpuntsafstand van de loep 50 cm is, ziet het oog een virtueel beeld op een afstand van 25 cm wanneer de afstand gelijk is aan het resultaat van de onderstaande berekening.
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
Als de brandpuntsafstand van de loep 50 cm is, ziet het oog een virtueel beeld op een afstand van 25 cm wanneer de objectafstand 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.
