Microscopio ottico con "ottica all'infinito"

Cosa succede quando capovolgi il telescopio di Kepler?

Posiziona l'oggetto a circa 40mm davanti alla lente e trova l'immagine a circa 100mm dietro la lente del tubo (usando un foglio o il muro come schermo) come mostrato nel diagramma. Muovi le lenti per ottenere un'immagine nitida.

Posiziona l'oggetto con la lente sul foglio come un'unità singola. Posiziona la lente del tubo a una distanza di 100mm dal tuo schermo (foglio, muro). Cambia la distanza tra le lenti - l'immagine cambia?

Questo significa "ottica all'infinito"

Un microscopio è un dispositivo che permette di osservare o immaginare oggetti ad alto ingrandimento.

L'immagine è chiamata immagine intermedia perché spesso viene ulteriormente ingrandita con un oculare.

L'oggetto è approssimativamente nel piano focale lato oggetto della lente. Così, tutti i raggi incidenti vengono convertiti in un fascio parallelo di raggi dietro la lente. La lente ha una lunghezza focale corta.

La lente del tubo crea un'immagine reale raccogliendo raggi paralleli che colpiscono la lente del tubo nel suo piano focale. Se li posizioniamo dietro la lente, l'oggetto sarà immaginato dal piano focale della lente. La lente del tubo ha una lunghezza focale più lunga dell'obiettivo.

L'immagine nel piano dell'immagine intermedia è invertita, capovolta, ingrandita e reale. L'immagine reale può essere vista su uno schermo.

Questo significa "ottica all'infinito"

Qual è l'ingrandimento dell'immagine?

Ingrandimento dell'immagine

Le lenti del telescopio di Kepler possono essere usate anche per un microscopio, ma in un ordine diverso. Finché l'oggetto è nel piano focale della lente e lo schermo è nel piano focale della lente del tubo, la distanza tra la lente e la lente del tubo non importa perché i raggi luminosi sono paralleli.

Tutorial: Microscopio Ottico con Ottica all'Infinito

Materiali necessari:

• Telescopio di Kepler
• Lampada torcia
• Portacampioni (nel cubo) con campione

Diagramma (vista laterale):

Istruzioni per assemblare il Microscopio Ottico con Ottica all'Infinito:

Passo 1: Aggiungi il campione

Aggiungi il cubo campione dietro alla lente positiva da 50 mm. Non dimenticare di aggiungere le piastre di base.

Passo 2: Fissa i cubi con piastre di base

Usa la torcia per illuminare il campione. Cerca uno schermo (quaderno, pezzo di carta) per proiettare l'immagine.

Passo 3: Regola la distanza

Spegni la luce ambientale per vedere l'immagine sullo schermo chiaramente. Regola la distanza tra il microscopio e lo schermo finché non vedi un'immagine nitida e focalizzata (controlla il diagramma).

Microscopio con "ottica all'infinito" con oculare

Riesci a vedere l'immagine microscopica attraverso la lente dell'oculare con i tuoi occhi? Che effetto ha lo specchio? Imposta il microscopio senza lo specchio. Assicurati di avere ancora due spazi vuoti tra la lente del tubo e l'oculare. Allora cosa stai osservando?

Una breve introduzione agli specchi e le sue applicazioni può essere trovata qui:

A cosa serve l'oculare?

I microscopi più nuovi sono equipaggiati con la cosiddetta "ottica all'infinito". In questo caso, la lente non produce un'immagine intermedia reale. La luce esce dalla lente come raggi paralleli infiniti. Alla fine del tubo "infinito" c'è una lente del tubo. Questa crea un'immagine intermedia, che viene poi ingrandita di nuovo attraverso l'oculare.

L'immagine dietro l'oculare è invertita, rovesciata, ingrandita e virtuale. L'immagine virtuale può essere vista con l'occhio.

Questa configurazione è molto utile nei microscopi moderni poiché permette di posizionare componenti aggiuntivi come filtri tra l'obiettivo e la lente del tubo senza influire sul percorso ottico.

Un filtro può essere usato per cambiare la luminosità e il colore dell'immagine.

L'oculare serve per questo

Qual è l'ingrandimento dopo l'oculare?

ingrandimento complessivo

Un oculare è in realtà solo una lente che ingrandisce l'immagine intermedia. Mappa l'immagine virtuale in modo che tu possa vederla con i tuoi occhi.

Con lo specchio non solo puoi vedere te stesso, ma anche riflettere la luce in arrivo in qualsiasi direzione. Così puoi piegare il percorso ottico e renderlo più comodo per lavorare. Lo specchio non influisce sull'ingrandimento, ma ruota l'immagine in una direzione.

Tutorial: Microscopio Ottico con Ottica all'Infinito e Oculare

Materiali necessari:

• Telescopio di Kepler
• Lampada torcia
• Otto piastre di base
• Portacampioni (nel cubo) con campione
• Specchio (nel cubo)
• Cubo vuoto
• Oculare (nel cubo)

Diagramma (vista laterale):

Istruzioni per assemblare il Microscopio Ottico con Ottica all'Infinito e Oculare:

Passo 1: Aggiungi il cubo portacampioni

Aggiungi il cubo portacampioni nel telescopio di Kepler accanto alla lente convergente da 50 mm.

Passo 2: Assembla accanto alla lente da 100 mm

Accanto alla lente convergente da 100 mm, assembla un cubo vuoto e il cubo specchio accanto ad esso.

Passo 3: Posiziona l'oculare

Posiziona l'oculare sopra il cubo specchio con l'orientamento giusto. Illumina il campione da una distanza considerevole.

Passo 5: Regola per un'immagine nitida

Guarda attraverso l'oculare. Regola la distanza delle lenti finché non vedi un'immagine nitida e focalizzata. Nota: Se non vedi il campione prova a regolare la posizione del vetrino attentamente finché non vedi il campione.

Microscopio ottico con "ottica finita"

Posiziona i dadi nelle posizioni mostrate nel diagramma sotto e guarda attraverso l'oculare.

Costruisci il microscopio come un sandwich aggiungendo un secondo strato usando una piastra di base. Guarda attraverso l'oculare dall'alto.

Vedi l'immagine attraverso l'oculare come prima? Riesci a trovare l'immagine intermedia reale con un pezzo di carta?

Gira la piccola rotella sul supporto della lente. Così muovi o metti a fuoco la lente. Se non puoi andare oltre, puoi anche muovere la lente nel supporto.

Tutorial: Microscopio Ottico con Ottica Finita e Oculare

Materiali necessari:

• Obiettivo del microscopio (4x) con montaggio ad ingranaggio (stadio lineare)
• Lampada torcia con base lampada
• Dodici piastre di base
• Portacampioni (nel cubo) con campione
• Specchio (nel cubo)
• Tre cubi vuoti
• Oculare (nel cubo)

Diagramma (vista laterale):

Istruzioni per assemblare il Microscopio Ottico con Ottica Finita:

Passo 1: Collega le piastre di base

Collega le piastre di base nel seguente modo.

Passo 2: Posiziona il campione

Posiziona il campione sulla piastra più a sinistra.

Passo 3: Costruisci e posiziona i cubi

Costruisci un cubo con l'obiettivo del microscopio dentro e posiziona sia l'obiettivo del microscopio che i cubi ad ingranaggio nelle prossime due piastre di base. Includi tutte le immagini aggiuntive come mostrato.

Sotto Passo 1:

Sotto Passo 2:

Sotto Passo 3:

Passo 4: Rifletti la luce

Posiziona due cubi vuoti e il cubo con lo specchio all'ultima piastra di base in modo che rifletta la luce proveniente dal campione verso l'alto.

Passo 5: Fissa i cubi

Posiziona le piastre di base sopra i cubi per fissarli saldamente.

Passo 6: Attacca l'oculare

Posiziona l'oculare sopra il cubo specchio. Fai attenzione all'orientamento giusto dell'oculare.

Passo 7: Illumina il campione

Fissa la lampada con una base e illumina il campione da una distanza considerevole. Guarda attraverso l'oculare e regola la distanza del microscopio usando l'ingranaggio finché non vedi un'immagine focalizzata del campione.

"Ottica finita" versus "ottica infinita"

Le lenti di microscopi più vecchi o più piccoli sono solitamente quello che viene chiamato lenti finite. Si comportano come una lente con una lunghezza focale estremamente corta e creano un'immagine intermedia dietro la lente a una distanza definita dalla lunghezza del tubo. Questa lunghezza è stampata sulla lente e corrisponde a 160 mm nel nostro caso. Un'immagine intermedia reale si forma lì, che viene poi ingrandita dall'oculare.

I microscopi possono mettere a fuoco sull'oggetto muovendo o l'oggetto o la lente. Qui, muoviamo la lente usando un meccanismo semplice. La rotazione dell'ingranaggio risulta nello spostamento della lente obiettivo. Per regolazioni più grandi, puoi anche muovere la lente lungo la guida.

"Ottica finita" versus "ottica infinita"

Qual è l'ingrandimento dell'immagine intermedia?
E qual è l'ingrandimento dopo l'oculare?

Ingrandimento dell'obiettivo

Come stampato

Ingrandimento dell'oculare

Ingrandimento totale

L'immagine è più grande che con il microscopio ad ottica infinita. L'ingrandimento dell'obiettivo qui è 4×. Se hai calcolato l'ingrandimento con il microscopio precedente, questo non ti sorprenderà.

L'immagine intermedia è ora formata esclusivamente dalla lente obiettivo ed è situata 160 mm dietro di essa. Scopriremo perché nel prossimo passo.

Obiettivo e oculare

Questa è la lente

Una lente è un sistema ottico che crea un'immagine ingrandita di un oggetto.
I diversi numeri stampati sulla lente hanno significati diversi:

La lente 4× contiene solo un singolo elemento lente. Le lenti con ingrandimento più alto sono sistemi di lenti completi.

La lente è anche una lente convergente con una lunghezza focale corta. La lente 4× ha una lunghezza focale di f = 32 mm. Quando usata come lente d'ingrandimento, fornisce un ingrandimento più alto della lente da 40 mm. Il campo visivo è nitido ma piccolo.

L'oculare

Un oculare è in realtà una lente d'ingrandimento, perché ingrandisce l'immagine intermedia.
L'oculare che stiamo usando qui è un oculare di tipo Ramsden.
Una singola lente può anche essere usata come oculare. Tuttavia, con un oculare Ramsden—composto da un sistema a due lenti—il campo visivo è migliore perché introduce meno errori ai bordi. L'oculare Ramsden consiste di due lenti con la stessa lunghezza focale.
La sua lunghezza focale è:
f (oculare Ramsden) = 3/4 f (lente obiettivo)

Qual è l'ingrandimento dell'oculare Ramsden?

Ogni oculare ha quello che viene chiamato disco di Ramsden, che è il diametro più piccolo del fascio luminoso che esce dal microscopio attraverso l'oculare.

Il campo visivo è più ampio, e l'immagine appare più chiara con l'oculare Ramsden. Ogni oculare ha un cosiddetto disco di Ramsden, che è il diametro più piccolo del fascio luminoso in uscita.