Definition av ett förstoringsglas
Ett förstoringsglas, eller enkelt förstoringsglas, är en konvex lins som används för att hjälpa ögat att se föremål som är svåra att se direkt, såsom mycket liten skrift. Ett förstoringsglas kallas enkelt förstoringsglas eftersom det har en begränsad förmåga att förstora ett objekts bild. I nästa lektion kommer du att lära dig om icke-enkla förstoringsglas såsom mikroskop , terrestriska teleskop och teleskop.
Hur ett förstoringsglas fungerar
Sett på nära håll verkar ett objekt stort, men sett på mycket långt håll verkar objektet litet. Nära objekt verkar stora eftersom storleken på bilden som bildas på näthinnan är stor. Omvänt verkar samma objekt litet när det ses på mycket långt håll eftersom storleken på bilden som bildas på näthinnan är liten. Så storleken på ett objekt som ses av ögat beror på storleken på bilden som bildas på näthinnan. Storleken på bilden som bildas på näthinnan beror på vinkeln som bildas mellan ögat och objektet, som visas i bilden nedan.
Objekt som är långt från ögat verkar mindre eftersom de har en mindre vinkel (θ) (Figur 1.1). Omvänt verkar objekt som är nära ögat större eftersom de har en större vinkel (θ) (Figur 1.2). Man kan dra slutsatsen att storleken på ett objekt som ögat ser kan förstoras eller minskas genom att öka eller minska vinkeln (θ). Vinkeln förstoras genom att föra ögat närmare objektet, omvänt minskas vinkeln genom att föra ögat bort från objektet.
Ovanstående diskussion kan tillämpas på andra problem. Om du stöter på text som är så liten att den är svår att läsa, vad gör du för att göra den läsbar? Baserat på diskussionen ovan kan du föra texten närmare dina ögon för att öka vinkeln mellan texten och ditt öga, vilket gör texten större och mer läsbar. Det är viktigt att inse att närpunkten för ett normalt öga , eller det närmaste avståndet ett normalt öga kan fokusera, är 25 cm. Därför, om avståndet mellan texten och ögat är mindre än 25 cm, kommer texten att se suddig ut. Även text som kan läsas från ett avstånd av 25 cm ser suddig ut när den förs närmare avståndet mellan texten och ögat mindre än 25 cm. Hur är det med text som inte kan läsas från ett avstånd på mindre än 25 cm? Så, hur kan man göra text med så små bokstäver läsbar? Naturligtvis behöver du hjälp av ett optiskt instrument som kan förstora texten.
Optiska instrument som t.ex. platt spegel, konkav spegel dan konvex spegel kan inte användas för att läsa text eftersom spegeln inte är transparent. Å andra sidan är linsen transparent så den kan användas för att läsa text. I lektionen konkav linsbild, förklaras det att en konkav lins bara kan minska bilden av ett objekt. Däremot, i ämnet konvex linsbild Det förklaras att en konvex lins kan förstora bilden av ett objekt. Eftersom den kan förstora bilden, konvex lins kan utformas som ett förstoringsglas.
Observera följande två bilder. I figur 1.3 betraktas objektet direkt med ögat, där objektet verkar litet eftersom vinkeln mellan ögat och objektets två ändar är liten. I figur 1.4 betraktar ögat objektet genom ett förstoringsglas. Förstoringsglaset fungerar för att skapa en bild och förstora den bilden, så det ögat ser är bilden. Bilden av objektet som observeras av ögat genom förstoringsglaset verkar större eftersom vinkeln som bildas mellan ögat och bildens två ändar är större.
För att betraktarens öga ska kunna se bilden genom förstoringsglaset måste bilden vara virtuell (bilden är framför förstoringsglaset eller så är bilden på samma sida som objektet, som i figur 1.4). I ämnet bilder med konvexa linser har det förklarats att för att bilden ska vara virtuell måste objektets avstånd (s) vara mindre än eller lika med brännvidden (f).
Bildtext:
s = objektets avstånd
s' = bildavstånd
h = objektets höjd
h' = skuggans höjd
F = förstoringsglasets fokuspunkt
θ = vinkeln mellan linsen och objektets båda ändar. I figur 1.3 är linsen i fråga okularet, medan i figur 1.4 är linsen i fråga en konvex lins som används som förstoringsglas.
I figur 1.3 (sidovy) är objektet till vänster medan observatörens öga är till höger. I figur 1.4 (sidovy) är objektet och dess bild som produceras av den konvexa linsen till vänster medan observatörens öga är till höger.
Hur man använder ett förstoringsglas
När objektavståndet (s) är detsamma som brännvidden (f) är bilden virtuell och bildavståndet (s') är oändligt. Oändligheten är det maximala virtuella bildavståndet eftersom bortre punkten Avståndet till ett normalt öga är oändligt. Å andra sidan är det minsta virtuella bildavståndet 25 cm eftersom nära punkt Normalt öga är 25 cm.
När ögat betraktar en virtuell bild i oändligheten (den bortre punkten) är ögat i minimal ackommodation, eller så är ciliarmusklerna som mest avslappnade. För att uppnå detta måste avståndet mellan objektet och förstoringsglaset vara lika med förstoringsglasets brännvidd. Om förstoringsglasets brännvidd är 25 cm, är avståndet mellan objektet och förstoringsglaset 25 cm.
Å andra sidan, när ögat ser en virtuell bild på ett avstånd av 25 cm (nära punkt), anpassar ögat sig maximalt eller ögats ciliärmuskel i det mest spända tillståndet. Om förstoringsglasets brännvidd är 25 cm, ser ögat en virtuell bild på ett avstånd av 25 cm när objektavståndet är detsamma som beräkningsresultatet nedan.
Formel för böjd lins och spegel:
1/s = 1/f – 1/s'
Beskrivning: s = objektavstånd, f = brännvidd, s' = bildavstånd = närpunkt = 25 cm
Ett förstoringsglas är en konvex lins, så brännvidden är positiv. Bilden är virtuell, så s' är 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
Om luppens brännvidd är 25 cm ser ögat en virtuell bild på ett avstånd av 25 cm när objektavståndet är 12,5 cm. Avståndet mellan objektet och luppan bör inte vara mindre än 12,5 cm eftersom bilden som produceras av luppan inte kan ses tydligt av ögat.
Vad händer om förstoringsglasets brännvidd är 50 cm? Om förstoringsglasets brännvidd är 50 cm, ser ögat en virtuell bild på ett avstånd av 25 cm när avståndet till objektet är detsamma som beräkningsresultatet nedan.
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
Om luppens brännvidd är 50 cm ser ögat en virtuell bild på ett avstånd av 25 cm när objektavståndet är 16,7 cm. Avståndet mellan objektet och luppan bör inte vara mindre än 16,7 cm eftersom bilden som produceras av luppan inte kan ses tydligt av ögat.
Förstoring av förstoringsglasvinkel
Är bilden av ett objekt som ses genom ett förstoringsglas större när den observeras av ett öga med minimal ackommodation eller ett öga med maximal ackommodation? Vilket är bäst att använda som förstoringsglas, en konvex lins med stor brännvidd eller en konvex lins med liten brännvidd? Dessa frågor kan besvaras efter att du lärt dig formeln för ett förstoringsglas.
