Действие полевой линзы

Так как диаметр выходного зрачка микроскопа мал, то свет, выходящий из точки Р, в окуляр и, соответственно, в глаз не попадает (рис. 6). В глаз попадают только лучи, исходящие из точек, находящихся вблизи точки О. Полевая (коллективная) линза расширяет поле зрения. Она располагается вблизи плоскости действительного изображения предмета таким образом, что, не изменяя оптической силы прибора, направляет косые лучи к оптической оси.

Рис.6

V. Задания и указания к их выполнению

Задание *. Собрать модель микроскопа и определить его увеличение. Для этого необходимо выбрать на стеллаже три линзы, с помощью коллиматора определить их фокусные расстояния, уточнить, какая из выбранных линз будет использоваться в качестве объектива, полевой и глазной линзы. Установить на оптической скамье осветитель, вставить в окно осветителя предмет в виде миллиметровой прозрачной шкалы, за осветителем установить “объектив”. Систему отцентрировать. Получить на экране четкое, увеличенное изображение предмета. За экраном на расстоянии, равном ее фокусному расстоянию, установить глазную линзу и убрать экран. Рассматривая изображение через глазную линзу и перемещая ее по оптической скамье в направлении к объективу, добиться ясного видения изображения предмета. Измерив необходимые расстояния, вычислить увеличение модели микроскопа по формуле (8). Затем увеличение микроскопа определить путем прямых измерений, проецируя видимое изображение шкалы на миллиметровую линейку, рассматриваемую невооруженным глазом. Для этого необходимо одновременно смотреть одним глазом на освещенную линейку, которая находится в руке на расстоянии наилучшего зрения, а другим глазом рассматривать изо-

бражение в микроскопе и добиться совмещения плоскости изображения с линейкой. Если n делений изображения шкалы совпадут с N делениями линейки, то видимое увеличение модели микроскопа, соответственно

будет равно:

Рис. 7

, (22)

где y = n – размер шкалы рассматриваемой через модель микроскопа, а y’ = N

– изображение шкалы, размер которого измеряется миллиметровой линейкой (рис. 7). Сравнить результаты, полученные по формулам (8) и (22), проанализировать возможные причины их расхождения.

Задание 2*. Собрать модель микроскопа из трех линз и определить ее увеличение. Для этого в плоскость промежуточного изображения, создаваемого объективом, поместить полевую линзу. В отчете отметить, какие произошли изменения с изображением. Аналогично заданию 1 определить увеличение модели микроскопа двумя методами. Сравнить результаты, полученные при выполнении 1 и 2 заданий. Результаты измерений внести в таблицу.

Задание 3*. Это и следующие задания выполняются на микроскопе типа МБИ. С помощью рисовального аппарата и объектного микрометра определить увеличения микроскопа при различных комбинациях объективов и окуляров. Для этого на предметный столик микроскопа поместить объект–микрометр с ценой деления 0.01 мм. Настроить микроскоп на четкое изображение шкалы объект-микрометра. Вынуть окуляр и на тубус микроскопа надеть рисовальный аппарат. Затем вставить окуляр. Установить зеркало рисовального аппарата под углом . Сбоку от микроскопа на расстоянии 190 мм от зеркала рисовального аппарата под зеркалом расположить миллиметровую линейку. При этих условиях изображение линейки через рисовальный аппарат будет рассматриваться на расстоянии 250 мм. Поворотом зеркала добиться такого положения, чтобы одновременно в микроскопе можно было бы видеть шкалу объект-микрометра и линейку. Определить какое число целых делений линейки  совпадает с числом  целых делений изображения шкалы объект-микрометра. По формуле (23) определить увеличение микроскопа:

(23)

Полученное значение сравнить со значениями, вычисленными по формуле , где  и  указаны на объективе и окуляре.

Задание 4*. В качестве окуляра использовать окулярный микрометр. Для двух объективов определить цену деления окулярного микрометра. Для этого на предметный столик микроскопа поместить объект – микрометр и получить четкое изображение его шкалы. Совместить крест окулярного микрометра с штрихом одного из делений изображения шкалы объект – микрометра. Снять показания  по окулярной шкале и микрометрическому барабану окулярного микрометра. Переместить крест на n делений изображения шкалы объект – микрометра и опять снять показания по окулярной шкале и микрометрическому барабану окулярного микрометра. По формуле (23) определить цену деления шкалы окулярного микрометра:

(24)

Задание 5*. С помощью окулярного микрометра измерить диаметр набора тонких проволок. Для этого на столик микроскопа поместите проволоку, получите ее четкое изображение. Совместите крест окулярной шкалы с краем изображения проволоки и снимите отсчет  по шкале и микрометрическому барабану окулярного микрометра. Затем совместите крест с диаметрально - противоположным краем проволоки и опять снимите отсчет  по шкале и микрометрическому барабану окулярного микрометра. Из этих отсчетов найдите диаметр проволоки по формуле , где с – цена деления шкалы окулярного микрометра.

Задание 6*. Определить глубину резкости для наибольшего и наименьшего увеличений микроскопа. Для этого на столик микроскопа поместите объект – микрометр. Установить объектив и окуляр наименьшего увеличения. Добейтесь четкого изображения шкалы объект – микрометра. Определите с помощью микрометрического винта величину перемещения тубуса микроскопа, в пределах которой видимость изображения еще остается удовлетворительной. Проделайте то же самое с объективом и окуляром наибольших увеличений. Из полученных результатов найти зависимость глубины резкости изображаемого пространства от увеличения микроскопа. Результаты измерений занесите в таблицу.

Задание 7*. Определить разрешающую способность микроскопа. С этой целью на предметный столик поместите микроскопический срез продольных волокон березы. В качестве окуляра используйте окулярный микрометр с известной ценой деления. Получите четкое изображение объекта и измерьте диаметр самого тонкого волокна. Сравните результат измерения с результатом вычисления  по формуле

,

где l» 0.6мкм, nsinu – числовая апертура, указана на объективе микроскопа рядом с увеличением.

 

VI. Для получения зачета необходимо:

1. Уметь собирать модель микроскопа, демонстрировать роль полевой линзы.

2. Уметь пользоваться микроскопом: настраивать микроскоп на резкое изображение микрообъектов, определять цену деления окулярной шкалы, измерять линейные размеры объектов, оценивать разрешающую способность микроскопа.

3. Представить отчет о выполненной работе..

4. Уметь отвечать на вопросы:

Лупа, ход лучей в лупе, ее увеличение.

Линзы каких очков можно использовать в качестве лупы?

Почему глаза через очки, исправляющие дальнозоркость, кажутся больше, нежели через очки, исправляющие близорукость?

Почему для объектива микроскопа наиболее существенным является выполнение условия синусов Аббе?

Ход лучей в микроскопе.

Увеличение микроскопа. Вывод формулы для увеличения микроскопа.

Рисовальный аппарат, его устройство, назначение.

Иммерсионные микроскопы.

Зависит ли увеличение микроскопа от иммерсионной жидкости?

Разрешающая способность микроскопов. Вывод формулы для разрешающей способности микроскопа.

Глубина резкости микроскопа, ее зависимость от увеличения.

Зависит ли цена деления объектного микрометра от увеличения микроскопа?

Зависит ли цена деления окулярного микрометра от увеличения микроскопа?

Для какого глаза – близорукого или дальнозоркого – расстояние между окуляром и объективом микроскопа при рассматривании одного и того же объекта меньше?

Чем отличаются объективы и окуляры зрительной трубы и микроскопа?

 

[1] Имеется в виду не математическая точка, а световое пятно очень малых размеров, т. к. из – за дифракции света на оправе линзы невозможно волну сфокусировать в точку.

[2] Номера заданий, которые следует выполнить, называет преподаватель.