Grupa laboratoryjna: 204 Nr ćwiczenia:

W skład grupy wchodzą:

Temat ćwiczenia:

Wyznaczanie powiększenia mikroskopu i pomiar małych odległości

Wydział: Ochrona Środowiska

Semestr: Drugi

Studia: Dzienne-Inżynieskie

Mikroskop jest to przyrząd optyczny, który stosuje się w celu uzyskania powiększenia rzędu kilkuset, a nawet kilku tysięcy razy. Podstawowymi częściami mikroskopu są obiektyw i okular. Ponadto mikroskop posiada zwierciadełko do skierowywania światła na preparat, tubus, stolik przedmiotowy.

Zadaniem mikroskopu jest wytworzenie obrazu wystarczająco powiększonego, wiernie odzwierciedlającego szczegóły badanego przedmiotu.

Rysując bieg promieni w mikroskopie stosuje się zwykle uproszczony schemat mikroskopu. Obiektyw i okular przedstawia się jako soczewki zbierające, różniące się między sobą długością ogniskowej. Obiektyw ma ogniskową bardzo krótką, a okular dłuższą. W rzeczywistości obiektyw i okular są układem soczewek. Najczęściej stosowany okular Huygensa składa się z dwóch soczewek płaskowypukłych. Obiektyw jest układem bardziej skomplikowanym, ponieważ wymaga się od niego, aby miał bardzo krótką ogniskową. Spowodowane to jest tym, że wchodzą do niego bardzo rozbieżne wiązki światła, które muszą być odpowiednio skorygowane.

Rysunek obok przedstawia bieg promieni w mikroskopie. Przedmiot AB umieszczony jest przed ogniskiem obiektywu F1. W związku z takim ustawieniem przedmiotu, w obiektywie powstaje obraz rzeczy- wisty, odwrócony, powiększony A'B'. Staje się on z kolei przedmiotem dla okularu. Odl. między obiektywem a okularem d jest tak dobrana, że obraz A'B' powstaje między okularem a jego ogniskiem F2 . Otrzymany w okularze obraz A"B" jest pozorny, prosty i powiększony w stosunku do przedmiotu A'B'. Jest on obrazem powiększonym i odwróconym w stosunku do przedmiotu AB.

jest powiększeniem kątowym mikroskopu

1 - kąt pod jakim widzi się przedmiot umieszczony pod mikroskopem,

2 - kąt pod jakim widzi się gołym okiem ten sam przedmiot umieszczony w odległości dobrego widzenia od oka

jest powiększeniem liniowym mikroskopu

l - wielkość obrazu otrzymanego w mikroskopie,

l0 -wielkość samego przedmiotu.

Całkowite powiększenie mikroskopu wynosi p=p1p2 , przy czym okular mikroskopu powiększa 5-15 razy, a obiektyw 5-100 razy.

a - długość przedmiotu

a0 - długość obrazu

N0 - ilość podziałek mikroskali mieszcząca się w polu widzenia mikroskopu

N - ilość podziałek skali porównawczej

L0 - długość jednej podziałki na mikroskali (0.01 mm)

L - długość podziałki na skali porównawczej (1 mm)

Zdolność rozdzielcza mikroskopu D jest to odwrotność odległości a dwóch punktów, które przy pomocy mikroskopu można rozpoznać jako oddzielne punkty:

W celu wyjaśnienia, w jaki sposób zdolność rozdzielcza mikroskopu wiąże się z długością fali świetlnej, należy zdać sobie sprawę, że oglądany przedmiot jest prześwietlany. Stanowi on cienkie półprzezroczyste ciało, które można traktować jako zespół siatek dyfrakcyjnych. Mają one różne stałe i są ułożone w różnych kierunkach. Aby otrzymać obraz zawierający szczegóły przedmiotu należy do obiektywu wprowadzić przynajmniej ugiętą wiązkę pierwszego rzędu. Jeśli będzie wchodzić tylko wiązka nieugięta to obraz nie powstanie. Obraz w mikroskopie będzie tym wierniej odtwarzał szczegóły przedmiotu, im większa ilość wiązek ugiętych wyższego rzędu będzie wchodziła do obiektywu.

Jeśli jednak soczewka obiektywu będzie zbyt mała, a ugięcie zbyt duże, to część wiązek nie będzie brała udziału w tworzeniu obrazu.

Jeśli badany przedmiot będziemy traktować jak siatkę dyfrakcyjną o stałej d, równej a, będącej najmniejszą odległością między dwoma punktami. Długość fali świetlnej wynosi . Wówczas można ze wzoru na różnicę dróg świetlnych =d sin, przez podstawienie za =k, otrzymać wzór

Podstawiając to do wzoru mówiącego, że zdolność rozdzielcza jest odwrotnością odległości dwóch punktów otrzymujemy

Tak więc chcąc uzyskać dużą zdolność rozdzielczą mikroskopu należy starać się aby kąt był jak największy.

Przebieg doświadczenia.

WYZNACZANIE POWIĘKSZENIA MIKROSKOPU

Przyrządy: mikroskop, mikroskala, okular z milimetrową skalą porównawczą, okular pomiarowy ze skalą (5), preparat do pomiaru grubości.

1. Umieszczamy na stoliku mikroskopu mikroskalę i tak ustawiamy aby uzyskać ostry obraz mikroskali.

2. Ustawiamy skalę porównawczą tak, aby jej obraz i obraz mikroskali były do siebie równoległe.

3. Odczytujemy ilość podziałek N skali porównawczej odpowiadającą ilości N0 podziałek mikroskali mieszczącym się w polu widzenia mikroskopu.

4.Obliczamy powiększenie ze wzoru:

L0 - długość jednej podziałki na mikroskali (0.01 mm)

L - długość podziałki na skali porównawczej (1 mm)

Dla N=40 oraz N0=10 otrzymujemy:

5. Obliczamy błąd bezwzględny ze wzoru

6. Wszystkie wyniki pomiarów i obliczeń wpisujemy do tabeli 1

Tabela 1.

N	N0	N	N0	p	p
40	10	1	1	400	50

POMIAR GRUBOŚCI WŁOSA.

1. W tubusie umieszczamy okular pomiarowy. Ustawiamy mikroskop tak aby uzyskać ostry obraz.

2. Odczytujemy liczbę Np podziałek skali okularu przypadającą na Ns podziałek mikroskali mieszczących się w polu widzenia mikroskopu. Długość Lp odpowiadająca jednej podziałce skali okularu wyliczamy ze wzoru

3. W miejsce mikroskali umieszczamy włos i ustawiamy tak mikroskop, aby uzyskać ostry obraz. Odczytujemy jego średnicę n w podziałkach okularu.

4. Obliczamy średnicę włosa ze wzoru

5. Obliczamy maksymalny błąd ze wzoru

7. Wyniki obserwacji i obliczeń zapisujemy w tabeli 2

Tabela 2

Np	Np	Ns	Ns	n	n	d	d
						mm	mm
10	1	11	1	7	1	0.077	0.026

Powiększenie mikroskopu wynosi

p=40050

Grubość włosa wynosi

d=(0.0770.026) mm

Wyznaczanie powiększenia mikroskopu i pomiar małych odległości.

4

---