Угловой размер определяет размер изображения, формирующегося на сетчатке. Как показано на изображении выше, чем меньше объект, тем меньше угловой размер и, следовательно, тем меньше изображение, формирующееся на сетчатке. Малый размер изображения на сетчатке является причиной того, почему глазу трудно четко видеть мелкие объекты, даже при наблюдении с близкого расстояния или с расстояния 25 см.
Увеличительное стекло или лупа имеют ограниченную способность увеличивать угловой размер, поэтому, если размер объекта очень мал и его трудно увидеть с помощью лупы, необходим оптический прибор с лучшей способностью увеличивать угловой размер. Таким оптическим прибором является оптический микроскоп . Оптический микроскоп состоит из двух выпуклых линз, каждая из которых называется объективной линзой и окулярной линзой. Объективная линза увеличивает размер изображения и приближает его к окулярной линзе, увеличивая угловой размер. В свою очередь, окулярная линза увеличивает угловой размер, увеличивая размер изображения, формирующегося на сетчатке глаза .
1. Общее увеличение микроскопа при минимальной аккомодации глаза.
1.1 Линейное увеличение объектива при минимальной аккомодации глаза
Объективная линза выпуклая линза Следовательно, формула линейного увеличения для объектива совпадает с формулой линейного увеличения для выпуклой линзы.
Действительное изображение, создаваемое объективом, воспринимается окуляром как объект. Аккомодация глаза минимальна, когда цилиарная мышца глаза находится в наиболее расслабленном состоянии, и это достигается, если конечное изображение, создаваемое окуляром, находится на бесконечном расстоянии. Для того чтобы конечное изображение, создаваемое окуляром, было на бесконечном расстоянии, действительное изображение, создаваемое объективом, должно находиться в фокусе окуляра. Таким образом, расстояние действительного изображения от объектива (s)ob') = расстояние между объективом и окуляром (l) – фокусное расстояние окуляра (f)ok).
Описание: мob l = линейное увеличение объектива, l = расстояние между объективом и окуляром, fok = фокусное расстояние линзы окуляра, сob = расстояние объекта от объектива
Знак минус опущен, поскольку он указывает лишь на перевернутое изображение.
1.2 Угловое увеличение линзы окуляра при минимальной аккомодации глаза
Окулярная линза является выпуклой, поэтому формула для углового увеличения окулярной линзы совпадает с формулой для углового увеличения выпуклой линзы увеличительного стекла при минимальной аккомодации глаза.
Формула для углового увеличения выпуклой увеличительной линзы при минимальной аккомодации глаза:
М = Н / ф
Фокусное расстояние (f) преобразуется в фокусное расстояние окулярной линзы (f).ok).
Mok = Н / фok
Описание: M = угловое увеличение, N = ближнее расстояние нормального глаза, fok = фокусное расстояние окулярной линзы.
1.3 Суммарное угловое увеличение при минимальной аккомодации глаза
Суммарное угловое увеличение (M) представляет собой произведение линейного увеличения объектива (m).ob) с угловым увеличением линзы окуляра (M)ok):
Расстояние между двумя линзами (l) – фокусное расстояние окулярной линзы (f ok ) = расстояние изображения от объективной линзы (s ob '). Объект расположен очень близко к фокусу объективной линзы, поэтому расстояние объекта от объективной линзы (s ob ) почти совпадает с фокусным расстоянием объективной линзы (f ob ).
Итоговое изображение является виртуальным, перевернутым и очень далеким, то есть бесконечным 😉. Бесконечное расстояние до итогового изображения не означает, что его размер бесконечен.
2. Общее увеличение микроскопа при максимальной аккомодации глаза.
2.1 Линейное увеличение объектива при максимальной аккомодации глаза
Окулярная линза является выпуклой, поэтому формула линейного увеличения для окулярной линзы совпадает с формулой линейного увеличения для выпуклой линзы.
Действительное изображение, создаваемое объективом, рассматривается окуляром как объект. Максимальная аккомодация глаза достигается, когда цилиарная мышца глаза находится в наиболее напряженном состоянии, что достигается, если конечное изображение, создаваемое окуляром, находится на расстоянии 25 см от окуляра, где 25 см — ближняя точка нормального глаза. Когда расстояние конечного изображения, создаваемого окуляром (s ok '), совпадает с ближней точкой нормального глаза (N), тогда расстояние действительного изображения от окуляра (s ok ):
Итоговое изображение, получаемое через окуляр, является мнимым, поэтому ему присваивается отрицательный знак.
s ok — расстояние от действительного изображения (объекта) до линзы окуляра. s ob ' — расстояние от действительного изображения до объектива. s ob ' + s ok = расстояние между двумя линзами (l). Таким образом, s ob ' = l – s ok
Описание: мob l = линейное увеличение объектива, l = расстояние между объективом и окуляром, sok = расстояние действительного изображения от линзы окуляра, сob = расстояние объекта от объектива
Знак минус опущен, поскольку он указывает лишь на перевернутое изображение.
2.2 Угловое увеличение линзы окуляра при максимальной аккомодации глаза
Окулярная линза является выпуклой, поэтому формула для углового увеличения окулярной линзы совпадает с формулой для углового увеличения выпуклой линзы увеличительного стекла при максимальной аккомодации глаза.
Формула для углового увеличения выпуклой увеличительной линзы при максимальной аккомодации глаза:
Описание: M = угловое увеличение, N = ближняя точка нормального зрения, f = фокусное расстояние окулярной линзы.
2.3 Суммарное угловое увеличение при максимальной аккомодации глаза
Суммарное угловое увеличение (M) представляет собой произведение линейного увеличения объектива (m).ob) с угловым увеличением линзы окуляра (M)ok).
Расстояние между объективом и окуляром (l) – расстояние действительного изображения от окуляра (s ok ) = расстояние действительного изображения от объектива ( s ob '). Объект расположен очень близко к фокусу объектива, поэтому расстояние объекта от объектива (s ob ) почти равно фокусному расстоянию объектива (f ob ). Таким образом, приведенную выше формулу можно изменить на:
