Opredelitev povečevalnega stekla Loupe
Lupa ali povečevalno steklo je konveksna leča , ki se uporablja za to, da očesu pomaga videti predmet, ki ga je težko opazovati neposredno z očesom. Lupa se imenuje preprosta lupa, ker ima omejeno sposobnost povečave slike predmeta. V naslednji lekciji se boste seznanili z neenostavnimi lupami, kot so mikroskopi itd.
Kako deluje
Ko ga gledamo od blizu, se zdi velik, ko pa ga gledamo od velike razdalje, se zdi majhen. Predmeti, ki so si blizu, se zdijo veliki zaradi velike velikosti slike predmetov, ki se tvori na mrežnici. Nasprotno pa se ista stvar, ko jo gledamo od velike razdalje, zdi majhna zaradi majhne velikosti slike, ki se tvori na mrežnici. Torej je velikost vidnega predmeta odvisna od velikosti slike predmeta, ustvarjene na mrežnici. Velike ali majhne slike predmetov, ustvarjene na mrežnici, so odvisne od kota, ki ga tvorita oko in predmet, kot je prikazano na spodnji sliki.
Predmeti, ki so daleč od očesa, se zdijo manjši, ker imajo manjše kote (θ) (slika 1.1). Nasprotno pa so predmeti, ki so blizu oči, videti pomembnejši, ker imajo večji kot (slika 1.2). Sklepamo lahko, da se velikost predmeta, ki ga vidi oko, lahko poveča ali zmanjša z naraščanjem ali zmanjševanjem kota (θ). Kot se poveča z približevanjem očesa predmetu. Sicer pa se kot zmanjša z odmikanjem očesa od predmeta.
Zgornji pregled se lahko uporabi tudi za druge težave. Če najdete abecedo, ki je tako majhna, da imate težave z branjem, kaj storite, da preberete besedilo? Na podlagi zgornjega pregleda lahko abecedo približate očesu, tako da je kot med abecedo in očmi večji, zato postane pisava večja in jo je mogoče brati. Zavedati se je treba, da je bližnja točka normalnega očesa oziroma najmanjša razdalja, na katero se lahko osredotoči normalno oko, 25 cm,
Če je torej razdalja med abecedo in očmi manjša od 25 cm, je abeceda videti zamegljena. Abeceda, ki jo je mogoče brati z razdalje le 25 cm, se zdi zamegljena, ko jo približamo razdalji med abecedo in očmi, ki je manjša od 25 cm. Kako torej doseči, da je mogoče brati abecedo z majhno velikostjo pisave? Seveda potrebujete pomoč optičnega instrumenta, ki lahko abecedo poveča.
Optičnih instrumentov, kot so ravna ogledala, konkavna ogledala in konveksna ogledala, ni mogoče uporabljati za branje abecede, ker ogledalo ni prozorno. Namesto tega je leča prosojna, zato jo je mogoče uporabiti za branje abecede. V lekciji o oblikovanju slike z konkavno lečo je pojasnjeno, da lahko konkavna leča le pomanjša sliko predmeta. V temi o oblikovanju slike z konveksno lečo je pojasnjeno, da lahko konveksna leča poveča sliko predmeta, zato je konveksna leča lahko zasnovana kot lupa ali povečevalno steklo.
Na sliki 1.3 so predmeti vidni neposredno z očesom, pri čemer so predmeti videti majhni zaradi kota med očmi in obema koncema predmeta, majhnega. Na sliki 1.4 oko vidi predmete skozi lupo. Lupa deluje tako, da oblikuje sliko in jo poveča, tako da je tisto, kar oko vidi, slika. Slika predmeta, ki ga oko opazuje skozi lupo, se zdi pomembnejša, ker je kot med očesom in obema koncema slike pomembnejši.
Da bi opazovalčevo oko videlo slika preko povečevalno stekloje slika mora biti virtualno (the slika je pred lupaAli slika je na isti strani kot predmet, kot je prikazano na sliki 1.4). Glede oblikovanje slike s strani konveksna leča, je bilo pojasnjeno, da za slika biti virtualno, predmet razdalja (do) mora biti manjša ali enaka goriščni točki dolžina (f).
s = do = oddaljenost predmeta
s' = di = razdalja slike
h = ho = višina predmeta
h' = hi = višina slike
F = goriščna točka
θ = kot med lečo in obema koncema predmeta. Na sliki 1.3 je zadevna leča okular, medtem ko je na sliki 1.4 zadevna leča konveksna leča, ki se uporablja kot lupa.
Na sliki 1.3 (slika gleda vstran) je predmet na levi, medtem ko je opazovalčevo oko na desni. Na sliki 1.4 (slika gleda vstran) so predmeti in slika predmetov, ki jo ustvari konveksna leča, na levi, medtem ko je opazovalčevo oko na desni.
Kako uporabljati lupa
Ko je razdalja predmeta (do) enaka goriščni razdalji (f), je slika virtualna in razdalja slike (di) je neskončna. Neskončno je največja virtualna razdalja slike, ker je oddaljena točka normalnega očesa neskončna. Namesto tega je najmanjša virtualna razdalja slike 25 cm, ker je bližnja točka normalnega očesa 25 cm.
Ko oko vidi virtualno sliko na neskončni razdalji (oddaljena točka), imajo oči minimalno akomodacijo oziroma so ciliarne mišice očesa najbolj sproščene. Da bi to dosegli, mora biti razdalja med predmetom in lupo enaka goriščni razdalji. Če je goriščna razdalja lupe 25 cm, je razdalja med predmetoma in lupo 25 cm.
Nasprotno pa, ko oko vidi virtualno sliko na razdalji 25 cm (bližnja točka), oko v najbolj napetem stanju akomodira maksimalno ali ciliarne mišice. Če je goriščna razdalja lupe 25 cm, potem oko vidi virtualno sliko na razdalji 25 cm, ko je razdalja predmeta enaka spodnjemu rezultatu izračuna.
Enačba leče in konveksnega zrcala:
1/do = 1/f – 1/di
do = oddaljenost predmeta, f = goriščna razdalja, di = oddaljenost slike = bližnja točka = 25 cm
Lupa je konveksna leča, tako da je goriščna razdalja pozitivna. Navidezna slika, tako da je slikovna razdalja (di) negativna.
1/do = 1/f – (-1/di) = 1/f + 1/di
1/do = 1/25 + 1/25 = 2/25
do = 25/2 = 12.5 cm
Če je goriščna razdalja lupe 25 cm, oko vidi navidezno sliko na razdalji 25 cm, ko je razdalja 12.5 cm. Razdalja med predmetom in lupo ne sme biti manjša od 12.5 cm, ker oko ne more videti slike, ki jo ustvari lupa.
Kaj pa, če je goriščna razdalja lupe 50 cm? Če je goriščna razdalja lupe 50 cm, oko vidi navidezno sliko na razdalji 25 cm, ko je razdalja enaka spodnjemu rezultatu izračuna.
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
Če je goriščna razdalja lupe 50 cm, oko vidi navidezno sliko na razdalji 25 cm, ko je razdalja predmeta 16.7 cm. Razdalja med predmetom in lupo ne sme biti manjša od 16.7 cm, ker slike, ki jo ustvari lupa, oko ne more jasno videti.
