Definiția unei lupe
O lupă, sau lupă simplă, este o lentilă convexă folosită pentru a ajuta ochiul să vadă obiecte dificil de văzut direct, cum ar fi scrisul foarte mic. O lupă se numește lupă simplă deoarece are o capacitate limitată de a mări imaginea unui obiect. În următoarea lecție, veți învăța despre lupe care nu sunt simple, cum ar fi microscoapele , telescoapele terestre și telescoapele.
Cum funcționează o lupă
Când este văzut de la mică distanță, un obiect pare mare, dar când este văzut de la o distanță foarte mare, obiectul pare mic. Obiectele apropiate par mari deoarece dimensiunea imaginii formate pe retină este mare. Invers, același obiect, când este văzut de la o distanță foarte mare, pare mic deoarece dimensiunea imaginii formate pe retină este mică. Așadar, dimensiunea unui obiect văzut de ochi depinde de dimensiunea imaginii formate pe retină. Dimensiunea imaginii formate pe retină depinde de unghiul format între ochi și obiect, așa cum se arată în imaginea de mai jos.
Obiectele care sunt departe de ochi par mai mici deoarece au un unghi mai mic (θ) (Figura 1.1). În schimb, obiectele care sunt aproape de ochi par mai mari deoarece au un unghi mai mare (θ) (Figura 1.2). Se poate concluziona că dimensiunea unui obiect văzut de ochi poate fi mărită sau redusă prin creșterea sau micșorarea unghiului (θ). Unghiul este mărit prin apropierea ochiului de obiect, invers unghiul este redus prin îndepărtarea ochiului de obiect.
Discuția de mai sus poate fi aplicată și altor probleme. Dacă întâlniți un scris atât de mic încât este dificil de citit, ce faceți pentru a-l face lizibil? Pe baza discuției de mai sus, puteți apropia scrisul de ochi pentru a mări unghiul dintre scris și ochi, făcând scrisul mai mare și mai lizibil. Este important să înțelegeți că punctul de apropiere al unui ochi normal , sau cea mai mică distanță la care un ochi normal poate focaliza, este de 25 cm. Prin urmare, dacă distanța dintre scris și ochi este mai mică de 25 cm, scrisul va apărea neclar. Chiar și scrisul care poate fi citit de la o distanță de 25 cm apare neclar atunci când este adus mai aproape de distanța dintre scris și ochi, mai mică de 25 cm. Dar scrisul care nu poate fi citit de la o distanță mai mică de 25 cm? Deci, cum puteți face ca scrisul cu litere atât de mici să fie lizibil? Desigur, aveți nevoie de ajutorul unui instrument optic care să poată mări scrisul.
Instrumente optice precum oglindă plată, oglindă concavă dan oglindă convexă nu poate fi folosit pentru a citi scrisul deoarece oglinda nu este transparentă. Pe de altă parte, lentila este transparentă, deci poate fi folosit pentru a citi scrisul. În lecție imaginea lentilei concave, se explică faptul că o lentilă concavă poate doar reduce imaginea unui obiect. În schimb, în subiectul imagine cu lentilă convexă Se explică faptul că o lentilă convexă poate mări imaginea unui obiect. Deoarece poate mări imaginea, lentilă convexă poate fi proiectat ca o lupă.
Observați următoarele două imagini. În Figura 1.3, obiectul este privit direct cu ochiul liber, obiectul apare mic deoarece unghiul dintre ochi și cele două capete ale obiectului este mic. În Figura 1.4, ochiul privește obiectul printr-o lupă. Lupa are rolul de a forma o imagine și de a mări acea imagine, astfel încât ceea ce vede ochiul este imaginea. Imaginea obiectului observată de ochi prin lupă apare mai mare deoarece unghiul format între ochi și cele două capete ale imaginii este mai mare.
Pentru ca ochiul observatorului să vadă imaginea prin lupă, imaginea trebuie să fie virtuală (imaginea este în fața lupei sau imaginea este pe aceeași parte cu obiectul, ca în figura 1.4). În tema imaginilor cu lentile convexe, s-a explicat că, pentru ca imaginea să fie virtuală, distanța (s) față de obiect trebuie să fie mai mică sau egală cu distanța focală (f).
Legendă:
s = distanța față de obiect
s' = distanța față de imagine
h = înălțimea obiectului
h' = înălțimea umbrei
F = punctul focal al lupei
θ = unghiul dintre lentilă și ambele capete ale obiectului. În Figura 1.3, lentila în cauză este ocularul, în timp ce în Figura 1.4, lentila în cauză este o lentilă convexă utilizată ca lupă.
În Figura 1.3 (vedere laterală), obiectul este în stânga, în timp ce ochiul observatorului este în dreapta. În Figura 1.4 (vedere laterală), obiectul și imaginea sa produsă de lentila convexă sunt în stânga, în timp ce ochiul observatorului este în dreapta.
Cum se folosește o lupă
Când distanța dintre obiect (s) este aceeași cu distanța focală (f), imaginea este virtuală, iar distanța față de imagine (s') este infinită. Infinitul este distanța maximă față de imaginea virtuală deoarece punct îndepărtat Distanța unui ochi normal este infinită. Pe de altă parte, distanța minimă față de imaginea virtuală este de 25 cm deoarece punct apropiat Ochiul normal are 25 cm.
Când ochiul vede o imagine virtuală la infinit (punctul îndepărtat), ochiul este la acomodare minimă sau mușchii ciliari sunt la cea mai mare relaxare. Pentru a realiza acest lucru, distanța dintre obiect și lupă trebuie să fie egală cu distanța focală a lupei. Dacă distanța focală a lupei este de 25 cm, atunci distanța dintre obiect și lupă este de 25 cm.
Pe de altă parte, când ochiul vede o imagine virtuală la o distanță de 25 cm (punct apropiat), ochiul se acomodează maxim sau mușchiul ciliar al ochiului în cea mai tensionată condiție. Dacă distanța focală a lupei este de 25 cm, atunci ochiul vede o imagine virtuală la o distanță de 25 cm atunci când distanța față de obiect este aceeași cu rezultatul calculului de mai jos.
Formula lentilei și oglinzii curbate:
1/s = 1/f – 1/s'
Descriere: s = distanța față de obiect, f = distanța focală, s' = distanța față de imagine = punct apropiat = 25 cm
O lupă este o lentilă convexă, deci distanța focală este pozitivă. Imaginea este virtuală, deci s' este negativ.
1/s = 1/f – (-1/s') = 1/f + 1/s'
1/s = 1/25 + 1/25 = 2/25
s = 25/2 = 12,5 cm
Dacă distanța focală a lupei este de 25 cm, ochiul vede o imagine virtuală la o distanță de 25 cm atunci când distanța față de obiect este de 12,5 cm. Distanța dintre obiect și lupă nu trebuie să fie mai mică de 12,5 cm, deoarece imaginea produsă de lupă nu poate fi văzută clar de ochi.
Ce se întâmplă dacă distanța focală a lupei este de 50 cm? Dacă distanța focală a lupei este de 50 cm, atunci ochiul vede o imagine virtuală la o distanță de 25 cm atunci când distanța față de obiect este aceeași cu rezultatul calculului de mai jos.
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
Dacă distanța focală a lupei este de 50 cm, ochiul vede o imagine virtuală la o distanță de 25 cm atunci când distanța față de obiect este de 16,7 cm. Distanța dintre obiect și lupă nu trebuie să fie mai mică de 16,7 cm, deoarece imaginea produsă de lupă nu poate fi văzută clar de ochi.
Mărirea unghiului lupei
Este dimensiunea imaginii unui obiect văzut printr-o lupă mai mare atunci când este observat de un ochi cu acomodare minimă sau de un ochi cu acomodare maximă? Care este mai bine de utilizat ca lupă, o lentilă convexă cu o distanță focală mare sau o lentilă convexă cu o distanță focală mică? Aceste întrebări pot primi răspuns după ce înveți formula unei lupe.
