Лабораторный практикум по оптике, содержащий описание 21 лабораторной работы, страница 7

,                                (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.

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.