 |
|
Определение увеличения микроскопа и показателя
Преломления стекла
Цель и задачи работы: Изучение основных понятий геометрической оптики, знакомство с устройством и принципом действия микроскопа; определение коэффициента увеличения микроскопа и показателя преломления стеклянной пластинки.
Общие сведения
Микроскопом называется оптический прибор, позволяющий получать значительное увеличение изображения малых объектов. Оптическая система состоит из двух линз – короткофокусной собирающей линзы 1 (объектива) и длиннофокусной собирающей линзы 2 (окуляра) (рисунок 1).
Рисунок 1 Оптическая схема микроскопа
Предмет АВ помещается вблизи фокуса F1 объектива, расстояние от предмета до объектива d 1 
F1. Действительное перевернутое увеличенное изображение А/В/ оказывается за фокусом F2 линзы окуляра на расстоянии f1 l+F1. На основании рисунка 1 из подобия треугольников получим увеличение объектива К1:
, (l>>F1).
Человек смотрит через окуляр, как через лупу, и видит мнимое увеличенное изображение А//В//. Оно находится от окуляра на расстоянии L»25 см (расстояние ясного зрения).
Увеличение окуляра K2 при d2 » F2, и f2 » L равно:
.
Общее увеличение микроскопа К равно произведению:
. (1)
Оптические микроскопы не могут давать увеличение больше, чем в 2500…3000 раз. Это ограничение связано с дифракцией света на входном отверстии объектива.
Вследствие дифракции на краях диафрагмы, ограничивающей объектив, изображение отдельных точек наблюдаемого предмета получается в виде светлых дисков, окаймленных концентрическими темными и светлыми кольцами. Две близкие точки А и В различимы в поле зрения (разрешимы) при условии, если их изображения перекрываются не более, чем на величину радиуса диска (рисунок 2).
Для микроскопа разрешаемое расстояние У равно приблизительно половине длины волны, т.е. при l »0,55 мкм, У » 0,3 мкм. Еще меньшие по размеру объекты и расстояния неразличимы. Чтобы увеличить разрешающую способность оптических приборов нужно либо увеличить диаметр объектива, либо уменьшить длину световой волны.
Рисунок 2 Изображение в оптической системе двух близко расположенных точек А и В: 1 – предмет, 2 – оптическая система,
3 – наблюдаемое изображение
Наивысшая разрешающая способность (от 0,01 до 0,0001 мкм) достигается у электронных микроскопов, изображение в которых получается за счет отражения от поверхности пучка электронов, имеющих волновые свойства. С помощью электронных микроскопов можно добиться значительно больших увеличений (до 106 раз), что позволяет наблюдать детали структур размерами до 0,1 нм.