Loupe(放大鏡)的定義
放大鏡或稱為放大鏡,是一種凸透鏡,用來幫助眼睛觀察肉眼難以直接觀察的物體。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,你將學習顯微鏡等更複雜的放大鏡。
怎麼運作的
近距離觀察時,物體看起來很大;遠距離觀察時,物體看起來很小。近距離觀察時,物體看起來很大,是因為物體在視網膜上成像較大。相反,在遠距離觀察時,同樣的物體看起來很小,是因為物體在視網膜上成像較小。因此,物體在視覺上的大小取決於物體在視網膜上成像的大小。物體在視網膜上成像的大小取決於眼睛與物體之間的角度,如下圖所示。
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較大,因為它們的視差角較大(圖 1.2)。由此可見,眼睛看到的物體大小可以透過增加或減少視差角 (θ) 來放大或縮小。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。
以上分析可以應用於其他問題。如果您發現字母太小,難以閱讀,您會怎麼做?根據上述分析,您可以嘗試將字母靠近眼睛,增大字母與眼睛之間的角度,使文字變大,從而更容易閱讀。要注意的是,正常人眼的近點,也就是能夠聚焦的最近距離,是25公分。
因此,如果字母與眼睛之間的距離小於25厘米,字母就會顯得模糊。原本在25公分的距離下可以清楚辨認的字母,在距離小於25公分時也會變得模糊。那麼,如何才能看清字體過小的字母呢?當然,你需要藉助能夠放大字母的光學儀器。
平面鏡、凹面鏡和凸面鏡等光學儀器不能用來閱讀字母,因為鏡面不透明。而透鏡是半透明的,所以可以用來閱讀字母。在講解凹透鏡成像的課程中,我們解釋了凹透鏡只能縮小物體的像。而在講解凸透鏡成像的課程中,我們解釋了凸透鏡可以放大物體的像,因此凸透鏡可以被設計成放大鏡或放大鏡。
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,物體看起來很小。在圖 1.4 中,眼睛透過放大鏡觀察物體。放大鏡的作用是形成並放大影像,使眼睛看到的是影像。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。
為了讓觀察者的眼睛看到 圖片 通過 放大鏡, 圖片 必須是虛擬的( 圖片 在 l 前面轎子,或 圖片 與物體位於同一側(如圖 1.4 所示)。關於 透過影像形成 對於凸透鏡,已經解釋過,對於 圖片 虛擬的 對象 距離(do)必須小於或等於焦點。 長度 (F)。
s = do = 物體距離
s' = di = 像距
h = ho = 物體高度
h' = hi = 影像高度
F = 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(影像側視)中,物體位於左側,觀察者的眼睛位於右側。在圖 1.4(影像側視)中,物體以及凸透鏡產生的物體像位於左側,觀察者的眼睛位於右側。
如何使用 l轎子
當物距 (do) 等於焦距 (f) 時,像為虛像,像距 (di) 為無限遠。無窮遠是最大虛像距,因為正常人眼的遠點為無窮遠。相反,最小虛像距為 25 厘米,因為正常人眼的近點為 25 厘米。
當眼睛看到無限遠處(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。為了達到這種效果,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應為25厘米。
相反,當眼睛在25公分(近點)處看到虛像時,眼睛的調節幅度最大,睫狀肌處於最緊張狀態。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,眼睛在25厘米處看到的虛像也相同。
透鏡和凸面鏡的方程式:
1/do = 1/f – 1/di
do = 物距,f = 焦距,di = 像距 = 近點 = 25 厘米
放大鏡是凸透鏡,因此焦距為正值。它形成的是虛像,因此像距(di)為負值。
1/do = 1/f – (-1/di) = 1/f + 1/di
1/do = 1/25 + 1/25 = 2/25
do = 25/2 = 12.5 厘米
如果放大鏡的焦距為25厘米,當距離為12.5厘米時,眼睛會在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,否則眼睛無法看到放大鏡所成的像。
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,當距離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/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 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。