放大鏡

放大鏡的定義

或者,一個簡單的放大鏡,或者說放大鏡是 凸透鏡 放大鏡用於幫助眼睛看清肉眼難以直接看到的物體,例如非常小的字跡。放大鏡被稱為簡易放大鏡,因為它放大物體影像的能力有限。在下一課中,你將學習非簡易放大鏡,例如… 顯微鏡, 地面望遠鏡望遠鏡.

放大鏡的工作原理

近距離觀察時,物體顯得很大;遠距離觀察時,物體顯得很小。近處物體看起來大,是因為在視網膜上成像較大。相反,遠距離觀察時,同一個物體看起來很小,是因為在視網膜上成像較小。因此,眼睛看到的物體大小取決於在視網膜上成像的大小。而視網膜上成像的大小又取決於眼睛與物體之間的角度,如下圖所示。

放大鏡 - 1遠離眼睛的物體看起來較小,因為它們的視差角 (θ) 較小(圖 1.1)。相反,靠近眼睛的物體看起來更大,因為它們的視差角 (θ) 較大(圖 1.2)。由此可見,透過增加或減少視差角 (θ),可以放大或縮小眼睛所看到的物體的大小。眼睛靠近物體時,視差角增大;眼睛遠離物體時,視差角會減少。

以上討論同樣適用於其他問題。如果您遇到字太小難以辨認的情況,您會如何解決?根據上述討論,您可以嘗試將文字靠近眼睛,增大文字與眼睛之間的角度,從而使文字更大更清晰。重要的是要意識到這一點。 正常眼近點 或者說,人眼能聚焦的最近距離是25厘米,因此,如果文字與眼睛之間的距離小於25厘米,文字就會顯得模糊。在25公分的距離上可以辨認的文字,靠近一些就會變得模糊,直到距離小於25厘米為止,更不用說在25厘米的距離上完全無法辨認的文字了。那麼,如何才能讓字號很小的文字清晰可辨呢?當然,你需要藉助放大文字的光學工具。

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光學儀器,例如 平面鏡, 凹面鏡凸面鏡 鏡子不能用來閱讀文字,因為它不透明。而透鏡是透明的,所以可以用來閱讀文字。在課程中 凹透鏡影像文中解釋說,凹透鏡只能縮小物體的影像。相比之下,在主題中… 凸透鏡成像 文中解釋說,凸透鏡可以放大物體的影像。因為它能放大影像, 凸透鏡 可以設計成放大鏡。
 
觀察以下兩幅圖。在圖 1.3 中,物體是直接用眼睛觀察的,由於眼睛與物體兩端之間的角度較小,因此物體看起來很小。在圖 1.4 中,眼睛透過放大鏡觀察物體。放大鏡的作用是成像並放大影像,因此眼睛看到的是影像。透過放大鏡觀察到的物體影像看起來更大,因為眼睛與影像兩端之間的角度較大。

為了使觀察者的眼睛能​​夠透過放大鏡看到影像,影像必須是虛像(影像位於放大鏡前方,或影像與物體位於同一側,如圖 1.4 所示)。關於這個主題 凸透鏡成像 已經解釋過,要使影像為虛像,物距 (s) 必須小於或等於焦距 (f)。

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放大鏡 - 2標題 :
s = 物體距離
s' = 影像距離
h = 物體的高度
h' = 陰影高度
F = 放大鏡的焦點
θ = 透鏡與物體兩端之間的夾角。在圖 1.3 中,所討論的透鏡是目鏡;而在圖 1.4 中,所討論的透鏡是用作放大鏡的凸透鏡。

在圖 1.3(側面視圖)中,物體位於左側,觀察者的眼睛位於右側。在圖 1.4(側視圖)中,物體及其經凸透鏡成像的位置在左側,觀察者的眼睛位於右側。

如何使用放大鏡
 
當物距 (s) 等於焦距 (f) 時,像為虛像,像距 (s') 為無限大。無窮大是最大虛像距,因為 遠點 正常人眼的視距為無窮遠。另一方面,最小虛像距離為25厘米,因為 近點 正常眼睛直徑25公分。

當眼睛觀察無窮遠處(遠點)的虛像時,眼睛處於最小調節狀態,或是睫狀肌處於最放鬆狀態。為了達到這種狀態,物體與放大鏡之間的距離必須等於放大鏡的焦距。如果放大鏡的焦距為25厘米,那麼物體與放大鏡之間的距離也是25厘米。

另一方面,當眼睛在25公分(近點)處看到虛像時,眼睛會進行最大程度的調整。 眼睫狀肌 在最緊張的情況下,如果放大鏡的焦距為 25 厘米,那麼當物距與以下計算結果相同時,眼睛會在 25 厘米處看到一個虛像。
曲面透鏡與反射鏡公式:
1/s = 1/f – 1/s'
說明:s = 物距,f = 焦距,s' = 像距 = 近點 = 25 厘米
放大鏡是凸透鏡,所以焦距為正值。像為虛像,所以s'為負值。
1/s = 1/f – (-1/s') = 1/f + 1/s'
1/s = 1/25 + 1/25 = 2/25
s = 25/2 = 12,5 厘米
如果放大鏡的焦距為25厘米,當物距為12,5厘米時,人眼會在25厘米處看到一個虛像。物體與放大鏡之間的距離不應小於12,5厘米,否則人眼將無法清晰地看到放大鏡所成的像。

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如果放大鏡的焦距為 50 公分呢?如果放大鏡的焦距為 50 厘米,那麼當物距與以下計算結果相同時,眼睛會在 25 厘米處看到一個虛像。
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 厘米
如果放大鏡的焦距為50厘米,當物距為16,7厘米時,人眼會在25厘米處看到一個虛像。物體與放大鏡之間的距離不應小於16,7厘米,否則人眼將無法清晰地看到放大鏡所成的像。

放大鏡角度的放大倍率

用放大鏡觀察物體時,調節能力最小的眼睛看到的物體影像會更大,而調節能力最大的眼睛所看到的物體影像會更大?哪一種透鏡比較適合當放大鏡,焦距大的凸透鏡還是焦距小的凸透鏡?這些問題可以在學習之後找到答案。 放大鏡公式.

 

 

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