ПОЗНАВАТЕЛЬНОЕ

Оси и плоскости тела человека - Тело человека состоит из определенных топографических частей и участков, в которых расположены органы, мышцы, сосуды, нервы и т.д.

Отёска стен и прирубка косяков - Когда на доме не достаёт окон и дверей, красивое высокое крыльцо ещё только в воображении, приходится подниматься с улицы в дом по трапу.

Дифференциальные уравнения второго порядка (модель рынка с прогнозируемыми ценами) - В простых моделях рынка спрос и предложение обычно полагают зависящими только от текущей цены на товар.

Определение увеличения микроскопа

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №3

ИЗУЧЕНИЕ ОСНОВНЫХ ХАРАКТЕРИСТИК МИКРОСКОПА

Цель работы: изучить работу микроскопа и экспериментально определить его основные характеристики.

Приборы и принадлежности: микроскоп, объектив-микрометр, миллиметровая шкала, штатив, штангенциркуль, лампа.

ТЕОРЕТИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ

Кажущаяся величина предмета определяется величиной его изображения на сетчатке. В случае невооруженного глаза кажущийся размер зависит от угла, под которым виден предмет. Для нормального глаза наименьшее расстояние отчетливого видения примерно равно 25 см. Это расстояние наиболее удобно для рассматривания деталей предмета. Поэтому увеличение приборов, служащих для рассматривания близких предметов, определяется как отношение углового размера изображения, получающегося на расстоянии наилучшего зрения (обычно 25 см), к угловому размеру предмета, отнесенного на то же расстояние. Одним из таких приборов является микроскоп, оптическая система которого состоит из короткофокусного объектива и окуляра-лупы, в котором увеличение осуществляется в два этапа.

Рис. 3.1.

Первоначально объектив микроскопа образует увеличенное изображение предмета в плоскости, удобной для рассматривания через окуляр. При этом увеличение объектива равно

, (3.1)

где и – расстояния от объектива до предмета и от предмета до изображения, удовлетворяющие соотношению:

, (3.2)

– фокусное расстояние объектива, и – линейные размеры изображения предмета. Из (3.1) и (3.2) получаем . Поскольку обычно , то

(3.3)

Производя аналогичные вычисления, находим увеличение окуляра

, (3.4)

где – фокусное расстояние окуляра. Учтено также, что изображение получается на расстоянии наилучшего зрения ( 25 см). Увеличение всей этой системы равно произведению увеличений объектива и окуляра

(3.5)

Увеличения объективов и окуляров обычно указываются на их оправах. Другая величина – числовая апертура объектива А определяется следующим образом:

, (3.6)

где n – показатель преломления среды, в которой находится рассматриваемый предмет, – апертурный угол, равный половине угла при вершине конуса лучей, исходящих из осевой точки предмета и попадающих в объектив.

Рис. 3.2.

Дифракционные явления на объективе микроскопа затрудняют различать мелкие детали рассматриваемых предметов. В результате точка предмета в фокальной плоскости объектива микроскопа изобразится дифракционным кружком. Поэтому близко расположенные точки будут видны в плоскости изображений как слившиеся кружки. Разрешающая сила микроскопа , т.е. минимальное расстояние между точками предмета, которые наблюдаются еще раздельно, может быть найдена из дифракционной теории:

(3.7)

где – длина волны света, в котором ведется наблюдение, A – числовая апертура объектива. Согласно (3.7), предел разрешения не зависит от увеличения микроскопа. Поэтому большое увеличение оказывается даже вредным, так как в изображении появляются детали, которые возникают вследствие дифракции.

ОПИСАНИЕ УСТАНОВКИ

Установка для проведения исследований состоит из микроскопа, объективного микрометра, закрепленной вертикально миллиметровой шкалы, штангенциркуля и диафрагмы. На окуляре микроскопа имеется насадка с призмой, которая позволяет совместить шкалу окуляра с изображением миллиметровой шкалы.

Рис. 3.3.

Общий вид микроскопа показан на рис. 3.3. Все детали микроскопа крепятся на массивном основании 1. Оптическая часть сосредоточена в тубусе 2, в верхней части которого крепится окуляр 3, а в нижней
части – объектив 4. Наблюдаемый объект располагают на предметном столике 5. Под предметным столиком находится зеркало 6, с помощью которого производится освещение объекта светом. Наводка на резкость осуществляется вертикальным перемещением всего тубуса с помощью рукояток, одна из которых (7) служит для быстрого, а вторая (8) для медленного перемещения.

ВЫПОЛНЕНИЕ РАБОТЫ

УПРАЖНЕНИЕ I

Определение увеличения микроскопа

1. Установить на предметный столик микроскопа объективный микрометр и совместить его шкалу со шкалой его окулярного микрометра.

Определить цену деления окулярного микрометра по формуле:

где – количество делений шкалы объективного микрометра по 0,01мм каждое, которым соответствует делений шкалы окулярного микрометра.

2. Разместить вертикальный масштаб на расстоянии 25см от оси микроскопа и с помощью зеркальной насадки, надетой на окуляр, добиться совмещения миллиметровой шкалы со шкалой окулярного микрометра. Сосчитав количество n делений окулярной шкалы по a мм каждое, соответствующее N деленям миллиметровой шкалы, найти увеличения микроскопа по формуле:

3. Повторив опыт несколько раз, найти . Полученные увеличения микроскопа сравнить с увеличением, вычисленным по формуле (3.5).

УПРАЖНЕНИЕ II

Вычисление числовой апертуры
объектива микроскопа

1. Вставить в отверстие предметного столика диафрагму и сфокусировать микроскоп на ее края.

2. Вынуть окуляр микроскопа и разместить под объективом (на ножках основания) штангенциркуль.

3. Произвести измерения и вычислить апертурный угол по формуле:

где m – часть линейки штангенциркуля, видимая сквозь тубус в отверстии окуляра, L – расстояние от верхней поверхности предметного столика до штангенциркуля.

4. По формуле (3.6) вычислить числовую апертуру микроскопа.

УПРАЖНЕНИЕ III