Sammansatt mikroskop – problem och lösningar
1.
Baserat på figuren ovan, vad är den totala förstoringsgraden? Antag ett normalt öga så att närpunkten (N) = 25 cm.
Känd:
Objektivets brännvidd (f o ) = 2 cm
Avståndet mellan objektet och objektivlinsen (d o ) = 2.2 cm
Närpunkten för det normala ögat (N) = 25 cm
Okularlinsens brännvidd (f e ) = 25 cm
Önskad: Den totala förstoringsgraden (M)
lösning:
Om den slutliga bilden bildas av okularlinsen vid oändligheten är ögat avslappnat. Om den slutliga bilden inte är vid oändligheten är ögat inte avslappnat.
Baserat på figuren ovan bildas den virtuella bildens avstånd av okularlinsen vid oändligheten. Den slutliga bilden vid oändligheten så att ögat är avslappnat.
Beräkna först bildavståndet från objektivlinsen (d o '). Objektivlinsen är den konvergerande linsen, så bildavståndet beräknas med hjälp av ekvationen för den konvergerande linsen.
Brännvidden för den konvergerande linsen är positiv.
1/d o ' = 1/f o – 1/d o = 1/2 – 1 / 2.2 = 11 / 22 – 10/22 = 1/22
d o ' = 22/1 = 22 cm
Mikroskopets totala förstoringsgrad :
2.
Baserat på figuren ovan, vad är avståndet mellan objektivlinsen och okularlinsen på mikroskopet?
lösning:
Mikroskopet har både objektivlinser och okularlinser. Ett mikroskop används för att betrakta objekt som är mycket nära. Bilden som bildas av objektivlinsen är den verkliga bilden. Bilden förstoras av okularlinsen till en mycket stor virtuell bild.
Känd:
Objektivlinsens brännvidd (f o ) = 1.8 cm (Brännvidden är positiv eftersom objektivlinsen är den konvergerande linsen)
Okularlinsens brännvidd (f e ) = 6 cm (Brännvidden är positiv eftersom okularlinsen är den konvergerande linsen)
Avståndet mellan objektet och objektivlinsen (d o ) = 2 cm (plustecknet indikerar att bilden är verklig)
Önskat: Avståndet mellan objektivlinsen och okularlinsen (mikroskopets längd = d)
lösning:
Avståndet mellan bilden och objektivlinsen ( d o ') :
1/d o + 1/d o ' = 1/f o
1/d o ' = 1/f o – 1/d o
1/d o ' = 1 / 1.8 – 1/2 = 10/18 – 9/18 = 1/18
d o ' = 18 cm
Den verkliga bilden bildas av objektivlinsen som är placerad i okularlinsens fokuspunkt, som visas på bilden ovan.
Avståndet mellan objektivlinsen och okularlinsen:
l = d o ' + f e = 18 cm + 6 cm = 24 cm
3.
Avståndet mellan objektet och objektivlinsen är 1.1 cm, objektivlinsens brännvidd är 1 cm och okularlinsens brännvidd är 5 cm. Vad är mikroskopets totala förstoringsgrad?
Känd:
Avståndet mellan objektet och objektivlinsen (d o ) = 1.1 cm
Objektivlinsens brännvidd (f o ) = 1 cm (Brännvidden är positiv eftersom objektivlinsen är den konvergerande linsen)
Okularlinsens brännvidd (f e ) = 5 cm (Brännvidden är positiv eftersom okularlinsen är den konvergerande linsen)
Önskad: Den totala förstoringsgraden (M)
lösning:
Den totala förstoringsgraden för ett mikroskop är produkten av objektivlinsens förstoringsgrad (m o ) gånger okularlinsens vinkelförstoringsgrad (Me ) .
Objektivets förstoringsgrad:
Ekvationen för objektivlinsens linjära förstoring (m ob ) :
m o = h o '/h o = d o '/d o = (l – f e )/d o
var
h o ' = höjden på den bild som bildas av objektivlinsen
h o = objektets höjd
d o ' = avståndet mellan den verkliga bilden som bildas av objektivlinsen och objektivlinsen
d o = avståndet mellan objektet och objektivlinsen
f e = okulärlinsens brännvidd
l = mikroskopets längd = avståndet mellan de två linserna = avståndet mellan den verkliga bilden som bildas av objektivlinsen (d o ' ) + okularlinsens brännvidd f e )
Avståndet mellan den verkliga bilden som bildas av objektivlinsen och objektivlinsen ( d o ') :
Bestäm först avståndet mellan den verkliga bilden och objektivlinsen:
1/d o + 1/d o ' = 1/f o
1/d o ' = 1/f o – 1/d o
1/d o ' = 1/1 – 1 / 1.1 = 11/11 – 10/11 = 1/11
d o ' = 11 cm
Den verkliga bilden som bildas av objektivlinsen är vid okulärets fokuspunkt, som visas i figuren ovan.
Objektivets förstoringsgrad:
m o = d o ' / d o = 11 cm / 1.1 cm = 10
Förstoringsgraden av okulärlinsen:
Om ögat är avslappnat, då är förstoringsgraden av okulärlinsen (M e ):
M e = N / f e
Var
N = närmaste ögonpunkt (25 cm)
f e = okularlinsens brännvidd = 5 cm
Okularlinsens vinkelförstoring (M e ) :
M e = N / f e = 25 cm / 5 cm = 5
Mikroskopets totala förstoringsgrad:
M = m o x M e = 10 x 5 = 50
4.
Avståndet mellan objektivlinsen och okularlinsen i mikroskopet.
Känd:
Avståndet mellan objektet och objektivlinsen (d o ) = 2 cm
Objektivets brännvidd (f o ) = 1.8 cm
Avståndet mellan den verkliga bilden och okularlinsen (d e ) = 6 cm
Okularlinsens brännvidd (f e ) = 6 cm
Önskat: Avståndet mellan objektivlinsen och okularlinsen (mikroskopets längd)
lösning:
Om ögat är avslappnat är den slutliga bilden som bildas av okularlinsen i oändligheten. Den slutliga bilden är i oändligheten om den verkliga bilden som bildas av objektivlinsen är i okularlinsens fokuspunkt.
Avståndet mellan objektivlinsen och okularlinsen (l) = avståndet mellan den verkliga bilden som bildas av objektivlinsen (d o ' ) + okularlinsens brännvidd (fe ).
Avståndet mellan den verkliga bilden och objektivlinsen (d o '):
1/d o + 1/d o ' = 1/f o
1/d o ' = 1/f o – 1/d o
1/d o ' = 1 / 1.8 – 1/2
1/d o ' = 10/18 – 9/18 = 1/18
d o ' = 18 cm
Avståndet mellan objektivlinsen och okularlinsen (mikroskopets längd):
l = do ' + f e
l = 18 cm + 6 cm
l = 24 cm
- Vad är ett sammansatt mikroskop?
- Svar: Ett sammansatt mikroskop är ett optiskt instrument som använder flera linser för att förstora små objekt, vilket gör det möjligt för betraktaren att observera detaljer som är för små för att ses med blotta ögat.
- Hur skiljer sig ett sammansatt mikroskop från ett enkelt mikroskop?
- Svar: Ett enkelt mikroskop använder bara en lins för förstoring (som ett förstoringsglas), medan ett sammansatt mikroskop använder två uppsättningar linser – objektivlinsen nära preparatet och okularlinsen genom vilken betraktaren tittar.
- Vilka är de viktigaste delarna i ett sammansatt mikroskop, och vilka funktioner har de?
- Svar: De primära delarna inkluderar:
- Objektivlinser: Dessa är en serie linser med varierande förstoringsgrad placerade närmast preparatet.
- Okularlins (okulär): Detta är linsen genom vilken betraktaren tittar.
- Skede: Den plana plattformen där provet placeras.
- Kondensor: Fokuserar ljuset på preparatet.
- Belysningslampa/ljuskälla: Ger ljus för att se provet.
- Grov- och finfokusrattar: Justera fokus.
- Svar: De primära delarna inkluderar:
- Hur bestäms den totala förstoringsgraden i ett sammansatt mikroskop?
- Svar: Den totala förstoringsgraden bestäms genom att multiplicera objektivets förstoringsgrad med okularets lins förstoringsgrad.
- Varför används ibland immersionsolja med högpresterande objektivlinser?
- Svar: Immersionsolja används för att öka mikroskopets upplösning. Den har samma brytningsindex som glas, vilket minskar ljusspridningen och släpper in mer ljus i objektivlinsen.
- Vad betyder termen "upplösning" inom mikroskopi?
- Svar: Upplösning hänvisar till mikroskopets förmåga att tydligt urskilja två punkter som är mycket nära varandra. Den definierar skärpan och detaljnivån som kan ses.
- Varför används färgning ofta när man granskar prover under ett mikroskop?
- Svar: Färgning förstärker kontrasten mellan olika delar av ett prov, vilket gör vissa strukturer eller komponenter mer synliga under mikroskopet.
- Vad är ett "parfokalt" linssystem i ett sammansatt mikroskop?
- Svar: Ett parfokalt linssystem innebär att när en objektivlins är i fokus, kommer de andra objektivlinserna också att vara ungefär i fokus. Det gör det enklare att växla mellan objektivlinser utan att behöva omfokusera något.
- Vad är skillnaden mellan ett monokulärt och ett binokulärt sammansatt mikroskop?
- Svar: Ett monokulärt sammansatt mikroskop har ett okular för observation, medan ett binokulärt sammansatt mikroskop har två okular, vilket ger bekvämare observation och djupuppfattning.
- Varför kan ett prov behöva vara väldigt tunt när det betraktas under ett mikroskop?
- Svar: Ett tunt preparat släpper igenom mer ljus, vilket resulterar i en tydligare bild. Dessutom kan tjocka preparat vara oskarpa över hela djupet på grund av mikroskopets begränsade skärpedjup.
