Лабораторна робота № 5. 5. Вивчення мікроскопа

Мета роботи: ознайомитись з мікроскопом, вивчити і практично визначити деякі його оптичні характеристики.

Вказівки до виконання роботи

Для виконання роботи слід вивчити такий теоретичний матеріал: закони геометричної оптики; заломлення на сферичній поверхні; зображення предметів за допомогою лінз; оптичні системи

[ 1, т. 3 §§ 2.1, 2.10; 2, §§ 165, 166; 3, §§ 11.2, 11.3; 4, т. 2 §§ 115–117]

Мікроскоп озброює око та дає можливість роздивлятись маленькі предмети. Це необхідно тому, що неозброєне око не може бачити такі предмети, оскільки, промені від цих предметів потрапляють в око під кутами зору меншими ніж, роздільна здатність ока. Саме для отримання великих збільшень зображення предметів використовують мікроскопи.

Мікроскопічна оптична система складається з об’єктива та окуляра, які знаходяться на значній відстані один від одного. Якщо фокусна відстань об’єктива та окуляра відповідно f ₁ та f ₂, тоді фокусна відстань всієї системи:

,

де Δ – відстань між фокусами об’єктива та окуляра. Саме це є принциповою відмінністю мікроскопа від телескопа.

Малий предмет АВ розміщується поблизу переднього фокуса об’єктива (короткофокусна лінза), який дає збільшене дійсне зображення А ^/ В ^/. Це зображення роздивляємось оком в окулярі (як у лупі). Збільшене уявне зображення А ^// В ^//, яке утворює окуляр, знаходиться на відстані найкращого зору від ока або на “нескінченності”.

Головними оптичними характеристиками мікроскопа є: видиме збільшення, величина поля зору та числова апертура. Визначення цих характеристик наведено в лабораторній роботі №5.4, однак у мікроскопа є своя специфіка.

Об’єктив мікроскопа має лінійне збільшення Г_об, а окуляр дає видиме збільшення Г_ок. В результаті видиме збільшення мікроскопа

. (5.5.1)

При роботі з мікроскопом зображення, яке дає окуляр, спостерігається оком на відстані найкращого зору 0, 25 м, тому і збільшення буде: . (5.5.2)

Поле зору мікроскопа визначається діаметром кола 2 ℓ в просторі предметів, зображення якого співпадає з польовою діафрагмою приладу 2 ℓ ¢. Відношення і є лінійним збільшенням об’єктива для найбільшого за лінійними розмірами відрізка, що може спостерігатись у мікроскоп (рис. 5.5.2): . (5.5.3)

Таким чином, поле зору: , (5.5.4)

і з урахуванням виразу (5.5.2) остаточно маємо: (5.5.5)

У об’єктива мікроскопів апертурною діафрагмою є оправа однієї з останніх лінз або діафрагма, розташована поблизу заднього фокуса (див.рис.5.5.2). В результаті вихідною зіницею об’єктива буде або оправа останньої лінзи, або сама діафрагма, або зображення оправи лінзи об’єктива.

Діаметр вихідної зіниці мікроскопа:

, (5.5.6)

Вхідною зіницею мікроскопа Д_вхз є зображення апретурної діафрагми при оберненому ході променів крізь об’єктив. В мікроскопах з великим збільшенням апертурна діафрагма лежить в задній фокальній площині об’єктива, а вхідна зіниця лежить на нескінченності.

Роздільна здатність мікроскопа a для світла з довжиною хвилі l

. (5.5.7)