435 / 3_Микроскоп

5

для нефизических специальностей Лабораторная работа № 3 .

ИЗУЧЕНИЕ МИКРОСКОПА.

Определение увеличения микроскопа.

Оборудование: микроскоп школьный, микрообъект-шкала, рисовальный аппарат, столик для бумаги.

Цель работы: Изучить микроскоп. Определить его увеличение.

Теория.

Оптический микроскоп предназначен для получения увеличенных изображений малых объектов, невидимых невооруженным глазом. Максимальное увеличение, которое может быть получено с помощью лупы 25^х, большие увеличения до 3500^х достигаются с помощью микроскопов.

Оптическая система микроскопа состоит из объектива и окуляра, оптические оси которых совпадают.

Объектив представляет собой систему линз с очень коротким фокусным расстоянием. Передняя (фронтальная) линза объектива является основной, так как она главным образом создает увеличенное изображение объекта; остальные линзы служат для исправления ее недостатков.

О куляр представляет собой лупу, состоящую обыкновенно из двух линз: верхней  глазной и нижней - собирательной. Объектив дает увеличенное действительное и обратное изображение предмета. Окуляр устанавливается таким образом, чтобы изображение, создаваемое объективом, пришлось между окуляром и его главным фокусом. Окуляр, следовательно, служит лупой, через которую глаз рассматривает А₁В₁ (изображение предмета, создаваемое объективом).

Рис.1

Таким образом, глаз видит в окуляре изображение А₂ В₂ , которое является мнимым, увеличенным и обратным по отношению к предмету АВ

Объектив и окуляр помещаются в трубе, называемой тубусом микроскопа. Длина тубуса в некоторых микроскопах может меняться и измеряться по шкале, нанесенной на тубусе. При установке микроскопа на фокус, тубус с помощью кремальеры может перемещаться вверх и вниз.

В Н И М А Н И Е! При перемещении тубуса не применять большие усилия! Перемещение тубуса вверх и вниз должно быть плавным.

Кремальера представляет собой зубчатое колесо, сцепленное с зубцами пластинки, приделанной к тубусу микроскопа. Более точная наводка на фокус осуществляется с помощью микрометрического винта.

Для освещения предмета служит зеркало, обращенное к свету.

Под предметным столиком укреплена диафрагма, служащая для большего или меньшего освещения предмета.

Линейным увеличением микроскопа называется отношение линейных размеров изображения предмета, видимого в данном микроскопе, к линейным размерам самого предмета (рис.1).

, (1)

где  - линейное увеличение микроскопа.

Можно показать, что линейное увеличение микроскопа  равно произведению линейного увеличения объектива ₁ и линейного увеличения окуляра ₂, т.е.

. (2)

на рис.1 видно, что линейное увеличение объектива равно:

(3)

из подобных треугольников АВО₁ и А₁В₁О₁ имеем:

, (4)

если ,

где f - главное фокусное расстояние объектива,

L – длина тубуса, равная расстоянию между объективом и окуляром,

тогда формулы (3) и (4) могут быть записаны так:

. (5)

Аналогично, линейное увеличение окуляра можно записать:

, (6)

т.к. треугольники А₁В₁О₂ и А₂В₂О₂ - подобные.

Если ,

где f₂ – главное фокусное расстояние окуляра,

Z – расстояние наилучшего зрения.

Для увеличения микроскопа получаем приближенную формулу:

. (7)

В паспорте микроскопа обычно фокусные расстояния объектива и окуляра не указываются, и на объективе и окуляре ставится число, указывающее его увеличение (например, 15^х – означает, что увеличение окуляра пятнадцати кратные.

МЕТОДИКА ИЗМЕРЕНИЙ.

Определение увеличение микроскопа с помощью рисовального аппарата.

Определение увеличения микроскопа производится с помощью рисовального аппарата и объект микрометра (рис.2).

Рис.2

Основной частью рисовального аппарата является призма-кубик, соединяющая два пучка лучей и направляющая их в глаз наблюдателя.

Призма-кубик представляет собой две призмы прямоугольной формы, склеенные по гипотенузе. Гипотенуза одной из них шириной в 2 мм, свободная от серебрения, необходима для проведения пучка лучей от объектива в глаз наблюдателя. Посеребренная часть гипотенузы направляет в глаз пучок лучей, отраженный зеркалом от бумаги. В глаз наблюдателя попадают одновременно лучи 1 и 2 (рис.2), идущие от карандаша наблюдателя и бумаги, на которой обводится видимое в поле зрения изображение объекта. Для лучшей видимости как карандаша, так и объекта, в приборе имеются две системы светофильтров, выравнивающих интенсивность освещения полей. Рисовальный аппарат надет на тубус микроскопа на такой высоте, чтобы при вставленном окуляре опущенная откидная головка, несущая призму кубик и барабан светофильтров, не опиралась на торец окуляра. Между плоскостью окуляра и сектором светофильтров должен быть небольшой зазор.

Вместо объекта берется стеклянная шкала с ценой деления а = 0,1 мм.

Эту шкалу, так называемый объективный микрометр, кладут на столик микроскопа. Откинув головку рисовального аппарата, добейтесь четкого изображения шкалы через микроскоп. Для этого опускайте тубус микроскопа при помощи кремальеры, зубчатой рейки и винта, и приближайте объектив к шкале так, чтобы между ними остался зазор в 4-5 мм (следить, чтобы объектив не коснулся шкалы). Затем, смотря в окуляр, осторожно, медленно поднимайте тубус, пока ни увидите четко шкалу. Поставьте головку рисовального аппарата на место, и добейтесь одинаковой освещенности шкалы и поверхности бумаги.

При регулировке следует пользоваться поворотом зеркала микроскопа, сочетанием различных светофильтров, а также иногда дополнительно освещать поверхность бумаги. Поверхность бумаги должна быть расположена на расстоянии ясного видения, т.е. на 25 см от окуляра. Получив резкое изображение штрихов шкалы и ясно видимые поверхность бумаги и карандаш, фиксируйте карандашом на бумаге некоторое число делений N. Измерив линейкой (по перпендикуляру) расстояние L между штрихами, нанесенными карандашом на бумаге, определите увеличение микроскопа по формуле:

, (8),

где L  длина изображения, содержащего N делений. (Не путать деления

на шкале и проведенные штрихи).

Измерения проделать не менее 3-х раз и результаты внести в таблицу 1.

ТАБЛИЦА 1

№ п/п	Цена делен. Объекта (мм)	Число дел изображения N	Длина изобр. L (мм)			эксп=срср		ист=обок
1. 2. 3.
Ср

В тетради начертите ход лучей в микроскопе

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ

1. Уметь построить изображение в линзах (собирающей и рассеивающей).

2. Дайте определение фокусного расстояния, оптической силы линзы. От чего они зависят.

3. В чем измеряется фокусное расстояние и оптическая сила линз в СИ?

4. Что называется увеличением линейным?

5. Что называется длиной тубуса?

6. Какая линза взята в микроскопе в качестве объектива? Окуляра? Что больше: фокусное расстояние объектива или окуляра? Почему? В каких единицах они измеряются?

7. Начертить ход лучей в микроскопе.

8. Знать вывод формул (7) и (8).

Литература:

1. Ландсберг Г.С. Оптика. М. "Наука".

2. Королев Ф.А. Курс физики. Оптика. Физика атома и атомного ядра. М. Учпедгиз. 1977 г.

3. Гершензон Е.М. и др. Курс общей физики. М. "Просвещение" 1981.

4. Инструкции к микроскопам: школьный и БИОЛАМ.

5. Инструкция к рисовальному аппарату.