กล้องจุลทรรศน์แบบประกอบ – ปัญหาและวิธีแก้ไข
1.
จากรูปข้างต้น กำลังขยายโดยรวมคือเท่าใด สมมติว่าดวงตาปกติ ดังนั้นจุดใกล้สุด (N) = 25 ซม.
เป็นที่รู้จัก :
ระยะโฟกัสของเลนส์วัตถุ (f o ) = 2 ซม.
ระยะห่างระหว่างวัตถุกับเลนส์วัตถุ (d o ) = 2.2 ซม.
จุดใกล้สุดของดวงตาปกติ (N) = 25 ซม.
ระยะโฟกัสของเลนส์ใกล้ตา (f e ) = 25 ซม.
ต้องการทราบ:กำลังขยายโดยรวม (M)
วิธีการแก้ปัญหา:
ถ้าภาพสุดท้ายที่เกิดขึ้นจากเลนส์ใกล้ตาอยู่ที่ระยะอนันต์ แสดงว่าดวงตาอยู่ในสภาวะผ่อนคลาย แต่ถ้าภาพสุดท้ายไม่ได้อยู่ที่ระยะอนันต์ แสดงว่าดวงตาไม่อยู่ในสภาวะผ่อนคลาย
จากรูปข้างต้น ระยะห่างของภาพเสมือนที่เกิดจากเลนส์ใกล้ตาอยู่ที่ระยะอนันต์ ภาพสุดท้ายจะอยู่ที่ระยะอนันต์ ทำให้ดวงตาอยู่ในสภาวะผ่อนคลาย
ขั้นแรก คำนวณระยะภาพจากเลนส์วัตถุ (d o ') เลนส์วัตถุเป็นเลนส์นูน ดังนั้นระยะภาพจึงคำนวณได้โดยใช้สมการของเลนส์นูน
ระยะโฟกัสของเลนส์นูนมีค่าเป็นบวก
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 ซม.
กำลังขยายโดยรวมของกล้องจุลทรรศน์ :
2.
จากรูปข้างต้น ระยะห่างระหว่างเลนส์วัตถุและเลนส์ใกล้ตาของกล้องจุลทรรศน์คือเท่าใด
วิธีการแก้ปัญหา:
กล้องจุลทรรศน์มีทั้งเลนส์วัตถุและเลนส์ใกล้ตา กล้องจุลทรรศน์ใช้สำหรับดูวัตถุที่อยู่ใกล้มาก ภาพที่เกิดจากเลนส์วัตถุคือภาพจริง ส่วนภาพนั้นจะถูกขยายโดยเลนส์ใกล้ตาให้กลายเป็นภาพเสมือนขนาดใหญ่มาก
เป็นที่รู้จัก :
ระยะโฟกัสของเลนส์วัตถุ (f o ) = 1.8 ซม. (ระยะโฟกัสเป็นค่าบวกเนื่องจากเลนส์วัตถุเป็นเลนส์นูน)
ระยะโฟกัสของเลนส์ใกล้ตา (f e ) = 6 ซม. (ระยะโฟกัสเป็นค่าบวกเนื่องจากเลนส์ใกล้ตาเป็นเลนส์รวมแสง)
ระยะห่างระหว่างวัตถุกับเลนส์วัตถุ (d o ) = 2 ซม. (เครื่องหมายบวกแสดงว่าภาพเป็นภาพจริง)
ต้องการทราบ: ระยะห่างระหว่างเลนส์วัตถุและเลนส์ใกล้ตา (ความยาวของกล้องจุลทรรศน์ = d)
วิธีการแก้ปัญหา:
ระยะห่างระหว่างภาพกับเลนส์วัตถุ( 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 ซม.
ภาพจริงเกิดขึ้นจากเลนส์วัตถุที่อยู่ตรงจุดโฟกัสของเลนส์ใกล้ตา ดังแสดงในรูปด้านบน
ระยะห่างระหว่างเลนส์วัตถุและเลนส์ตา:
l = d o ' + f e = 18 ซม. + 6 ซม. = 24 ซม.
3.
ระยะห่างระหว่างวัตถุกับเลนส์วัตถุคือ 1.1 ซม. ระยะโฟกัสของเลนส์วัตถุคือ 1 ซม. และระยะโฟกัสของเลนส์ตาคือ 5 ซม. กำลังขยายโดยรวมของกล้องจุลทรรศน์นี้คือเท่าใด
เป็นที่รู้จัก :
ระยะห่างระหว่างวัตถุกับเลนส์วัตถุ (d o ) = 1.1 ซม.
ระยะโฟกัสของเลนส์วัตถุ (f o ) = 1 ซม. (ระยะโฟกัสเป็นค่าบวกเนื่องจากเลนส์วัตถุเป็นเลนส์นูน)
ระยะโฟกัสของเลนส์ตา (f e ) = 5 ซม. (ระยะโฟกัสเป็นค่าบวกเนื่องจากเลนส์ตาเป็นเลนส์รวมแสง)
ต้องการทราบ:กำลังขยายโดยรวม (M)
วิธีการแก้ปัญหา:
กำลังขยายโดยรวมของกล้องจุลทรรศน์คือผลคูณของกำลังขยายของเลนส์วัตถุ (m o ) กับกำลังขยายเชิงมุม (M e ) ของเลนส์ใกล้ตา
กำลังขยายของเลนส์วัตถุ:
สมการของกำลังขยายเชิงเส้นของเลนส์วัตถุ(m ob ) :
m o = h o '/h o = d o '/d o = (l – f e )/d o
ที่ไหน
h o ' = ความสูงของภาพที่เกิดจากเลนส์วัตถุ
h o = ความสูงของวัตถุ
d o ' = ระยะห่างระหว่างภาพจริงที่เกิดจากเลนส์วัตถุกับเลนส์วัตถุ
d o = ระยะห่างระหว่างวัตถุกับเลนส์วัตถุ
f e = ความยาวโฟกัสของเลนส์ตา
l = ความยาวของกล้องจุลทรรศน์ = ระยะห่างระหว่างเลนส์ทั้งสอง = ระยะห่างระหว่างภาพจริงที่เกิดจากเลนส์วัตถุ (d o ' ) + ความยาวโฟกัสของเลนส์ตา (f e )
ระยะห่างระหว่างภาพจริงที่เกิดจากเลนส์วัตถุกับเลนส์วัตถุ( d o ') :
ขั้นแรก ให้กำหนดระยะห่างระหว่างภาพจริงกับเลนส์วัตถุ:
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 ซม.
ภาพจริงที่เกิดจากเลนส์วัตถุจะอยู่ที่จุดโฟกัสของดวงตา ดังแสดงในรูปด้านบน
กำลังขยายของเลนส์วัตถุ:
m o = d o ' / d o = 11 ซม. / 1.1 ซม. = 10
กำลังขยายของเลนส์ตา :
หากดวงตาอยู่ในสภาวะผ่อนคลาย กำลังขยายของเลนส์ตา (Me )คือ:
M e = N / f e
ที่ไหน
N = จุดใกล้สุดของสายตา (25 ซม.)
f e = ความยาวโฟกัสของเลนส์ตา = 5 ซม.
กำลังขยายเชิงมุมของเลนส์ตา( Me ) :
M e = N / f e = 25 ซม. / 5 ซม. = 5
กำลังขยายโดยรวมของกล้องจุลทรรศน์:
M = m o x M e = 10 x 5 = 50
4.
ระยะห่างระหว่างเลนส์วัตถุและเลนส์ตาของกล้องจุลทรรศน์
เป็นที่รู้จัก :
ระยะห่างระหว่างวัตถุกับเลนส์วัตถุ (d o ) = 2 ซม.
ระยะโฟกัสของเลนส์วัตถุ (f o ) = 1.8 ซม.
ระยะห่างระหว่างภาพจริงกับเลนส์ตา (d e ) = 6 ซม.
ระยะโฟกัสของเลนส์ตา (f e ) = 6 ซม.
ต้องการทราบ:ระยะห่างระหว่างเลนส์วัตถุและเลนส์ตา (ความยาวของกล้องจุลทรรศน์)
วิธีการแก้ปัญหา:
หากดวงตาอยู่ในสภาวะผ่อนคลาย ภาพสุดท้ายที่เกิดจากเลนส์ตาจะอยู่ที่ระยะอนันต์ ภาพสุดท้ายจะอยู่ที่ระยะอนันต์ก็ต่อเมื่อภาพจริงที่เกิดจากเลนส์วัตถุอยู่ที่จุดโฟกัสของเลนส์ตา
ระยะห่างระหว่างเลนส์วัตถุและเลนส์ตา (l) = ระยะห่างระหว่างภาพจริงที่เกิดจากเลนส์วัตถุ (d o ' ) + ความยาวโฟกัสของเลนส์ตา (f e )
ระยะห่างระหว่างภาพจริงกับเลนส์วัตถุ (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 ซม.
ระยะห่างระหว่างเลนส์วัตถุและเลนส์ตา (ความยาวของกล้องจุลทรรศน์):
l = d o ' + f e
l = 18 ซม. + 6 ซม.
l = 24 ซม.
- กล้องจุลทรรศน์แบบประกอบคืออะไร?
- คำตอบ: กล้องจุลทรรศน์แบบประกอบเลนส์เป็นเครื่องมือทางแสงที่ใช้เลนส์หลายตัวในการขยายวัตถุขนาดเล็ก ทำให้ผู้ดูสามารถสังเกตรายละเอียดที่เล็กเกินกว่าจะมองเห็นได้ด้วยตาเปล่า
- กล้องจุลทรรศน์แบบประกอบแตกต่างจากกล้องจุลทรรศน์แบบธรรมดาอย่างไร?
- คำตอบ: กล้องจุลทรรศน์แบบธรรมดาใช้เลนส์เพียงตัวเดียวในการขยายภาพ (เช่นเดียวกับแว่นขยาย) ในขณะที่กล้องจุลทรรศน์แบบประกอบใช้เลนส์สองชุด ได้แก่ เลนส์วัตถุที่อยู่ใกล้ตัวอย่างและเลนส์ใกล้ตาซึ่งผู้ดูใช้มองผ่าน
- ส่วนประกอบหลักของกล้องจุลทรรศน์แบบประกอบมีอะไรบ้าง และแต่ละส่วนมีหน้าที่อะไร?
- คำตอบ: ส่วนประกอบหลักได้แก่:
- เลนส์วัตถุ: นี่คือชุดเลนส์ที่มีกำลังขยายแตกต่างกัน ซึ่งวางไว้ใกล้กับตัวอย่างมากที่สุด
- เลนส์ใกล้ตา (เลนส์ตา): นี่คือเลนส์ที่ผู้ดูใช้มอง
- เวที: แท่นราบที่ใช้สำหรับวางตัวอย่าง
- คอนเดนเซอร์: โฟกัสแสงไปที่ตัวอย่าง
- แหล่งกำเนิดแสง/อุปกรณ์ให้แสงสว่าง: ให้แสงสว่างเพื่อใช้ในการสังเกตตัวอย่าง
- ปุ่มปรับโฟกัสแบบหยาบและละเอียด: ปรับโฟกัส
- คำตอบ: ส่วนประกอบหลักได้แก่:
- กำลังขยายรวมของกล้องจุลทรรศน์แบบประกอบกำหนดได้อย่างไร?
- คำตอบ: กำลังขยายรวมคำนวณได้จากการคูณกำลังขยายของเลนส์วัตถุกับกำลังขยายของเลนส์ใกล้ตา
- เหตุใดจึงมีการใช้น้ำมันสำหรับแช่เลนส์ (immersion oil) กับเลนส์กำลังขยายสูงในบางครั้ง?
- คำตอบ: น้ำมันสำหรับแช่เลนส์ใช้เพื่อเพิ่มความละเอียดของกล้องจุลทรรศน์ มีดัชนีหักเหแสงเท่ากับกระจก ซึ่งช่วยลดการกระเจิงของแสงและช่วยให้แสงเข้าสู่เลนส์วัตถุได้มากขึ้น
- คำว่า “ความละเอียด” ในทางจุลทัศน์หมายความว่าอย่างไร?
- คำตอบ: ความละเอียดหมายถึงความสามารถของกล้องจุลทรรศน์ในการแยกแยะจุดสองจุดที่อยู่ใกล้กันมากได้อย่างชัดเจน มันเป็นตัวกำหนดความคมชัดและระดับรายละเอียดที่สามารถมองเห็นได้
- เหตุใดจึงมักใช้การย้อมสีเมื่อตรวจสอบตัวอย่างภายใต้กล้องจุลทรรศน์แบบประกอบ?
- คำตอบ: การย้อมสีช่วยเพิ่มความคมชัดระหว่างส่วนต่างๆ ของตัวอย่าง ทำให้โครงสร้างหรือส่วนประกอบบางอย่างมองเห็นได้ชัดเจนยิ่งขึ้นภายใต้กล้องจุลทรรศน์
- ระบบเลนส์ "พาร์โฟกัส" ในกล้องจุลทรรศน์แบบประกอบคืออะไร?
- คำตอบ: ระบบเลนส์แบบพาร์โฟกัสหมายความว่า เมื่อเลนส์วัตถุตัวใดตัวหนึ่งอยู่ในโฟกัส เลนส์วัตถุตัวอื่นๆ ก็จะอยู่ในโฟกัสโดยประมาณด้วย ทำให้การสลับระหว่างเลนส์วัตถุทำได้ง่ายขึ้นโดยไม่ต้องปรับโฟกัสมากนัก
- กล้องจุลทรรศน์แบบใช้เลนส์ตาเดียวกับกล้องจุลทรรศน์แบบใช้เลนส์สองตาต่างกันอย่างไร?
- คำตอบ: กล้องจุลทรรศน์แบบตาเดียวมีเลนส์สำหรับมองเพียงอันเดียว ในขณะที่กล้องจุลทรรศน์แบบสองตาจะมีเลนส์สำหรับมองสองอัน ทำให้มองเห็นได้สบายตาและรับรู้ความลึกได้ดีขึ้น
- เหตุใดตัวอย่างจึงต้องบางมากเมื่อมองผ่านกล้องจุลทรรศน์แบบประกอบ?
- คำตอบ: ตัวอย่างที่บางกว่าจะทำให้แสงผ่านได้มากขึ้น ส่งผลให้ภาพคมชัดขึ้น นอกจากนี้ ตัวอย่างที่หนาอาจทำให้ภาพไม่คมชัดตลอดความลึก เนื่องจากความชัดลึกของกล้องจุลทรรศน์มีจำกัด
