AKADEMIA TECHNICZNO-ROLNICZA W BYDGOSZCZY WYDZIA MECHANICZNY |
|
LABORATORIUM: fizyki
|
|
wiczenie nr 29 Temat: Wyznaczenie powikszenia mikroskopu i pomiar maych odlegoci.
|
|
Imi i nazwisko: Rafa Politowicz Studium inż. Semestr III Grupa E Data: 15.11.96 |
|
Tabela pomiarowa:
Lp. |
Powikszenie obiektywu |
n[mm] |
l1[mm] |
l2[mm] |
K |
|
|
|
|
|
|
Wprowadzenie:
Mikroskop, jak sama nazwa wskazuje (mikros - may, skopeo - patrz), suy do obserwacji maych przedmiotów i szczegóów niewidocznych goym okiem. Mikroskop jest urzdzeniem zbudowanym z ukadu soczewek. Obserwowany przedmiot AB (patrz rysunek) umieszcza si w odlegoci nieco wikszej ni ogniskowa przedmiotowa soczewki dodatniej Ob, zwanej obiektywem. Rzeczywisty, odwrócony i powikszony obraz A'B' tego przedmiotu tworzy si w paszczynie ogniskowej przedmiotowej drugiej soczewki skupiajcej Ok, zwanej okularem. Soczewka ta odgrywa rol lupy. Dawany przez ni ostateczny obraz A''"B''" tworzy si w nieskoczonoci. Jest on pozorny i odwrócony wzgldem przedmiotu AB.
Ok
Ob
B
F1 F2 A' F0
A
B'
B''"
Powikszenie obrazu A''"B''" jest iloczynem powiksze obiektywu i okulara i wyraa si wzorem:
K=k1k2
Powikszenie obiektywu k1 wyraa si stosunkiem odlegoci obrazu od soczewki do odlegoci przedmiotu od soczewki obiektywu. Odlego obrazu jest równa w przyblieniu odlegoci L, natomiast odlego przedmiotu jest równa w przyblieniu ogniskowej f1.
Dla okularu:
gdzie:
S - odlego dokadnego widzenia
f2 - ogniskowa okularu
Ostatecznie powikszenie cakowite mikroskopu wynosi:
Zdolno rozdzielcza mikroskopu:
Stosowanie coraz to wikszych powiksze mikroskopu pozwala aby w obrazie ogldanego przedmiotu nawet najmniejsze odlegoci byy rozpatrywane jako odstpy wyranie zaznaczonych punktów, ale tylko do pewnych granic. Nawet najstaranniej skorygowane obiektywy posiadaj ograniczon zdolno rozdzielcz, tzn. pozwalaj na rozrónienie w otrzymanym obrazie tylko okrelonej, nominalnej odlegoci dmin dwóch punktów przedmiotu. Ta minimalna jeszcze rozrónialna odlego w mikroskopie, jest miar jego zdolnoci rozdzielczej. Przyczyn tego stanu rzeczy jest falowa natura wiata.
Warunkiem utworzenia przez mikroskop obrazu rzeczywistego jakiego punktu A przedmiotu jest zebranie w jednym punkcie conajmniej dwóch zaamanych promieni wchodzcych do obiektywu i zgodnych w fazie. Takimi promieniami bd:
promie pierwotny nieugity,
promie ugity pierwszego rzdu
Aby promienie te wzmocniy si przy spotkaniu w jednym punkcie musi by spenione równanie siatki dyfrakcyjnej:
"=dsin1
gdzie:
1 - kt ugicia 1 rzdu, a zarazem poowa kta 2, pod jakim widziany jest obiektyw z punktu A.
Równanie to okrela miar zdolnoci rozdzielczej mikroskopu, wynika z niego, e:
gdzie:
- dugo fali w powietrzu
Jeeli midzy obiektyw i obserwowany przedmiot wprowadzimy orodek o wspóczynniku zaamania n wzgldem powietrza, to do powyszego wzoru trzeba wprowadzi zamiast zmienn dugoci fali 0 (
) i otrzymamy wówczas:
Z równania tego wida, e o zdolnoci rozdzielczej mikroskopu decyduje wyraenie:
A=nsin
zwane apertur numeryczn obiektywu, kt 2 nazywany jest ktem otworu obiektywu. W wyidealizowanym przypadku kt 2"180°, a co za tym idzie maksymalna zdolno rozdzielcza :
Zwikszenie apertury przyczynia si nie tylko do powikszenia zdolnoci rozdzielczej mikroskopu, lecz równie do zwikszenia jasnoci otrzymanego obrazu. Aby móc wykorzysta pen zdolno rozdzielcz przyrzdu, naley zastosowa kondensator (urzdzenie owietlajce).
Zastosowanie mikroskopu do pomiaru maych odlegoci:
Dla zmierzenia dugoci maego odcinka umieszcza si w paszczynie pierwszego, rzeczywistego obrazu, dowoln podziak nakrelon na pytce szklanej tzw. skal okularu. W mikroskopie wida wówczas jednakowo ostro powikszony obraz maego odcinka i obraz podziaek skali i mona policzy, ile podziaek przypada na dany odcinek. Aby przeliczy podziaki okularu na milimetry, naley na wstpie przeprowadzi cechowanie okularu.