Самодельный микроскоп, страница 120, часть 2 - гдз по физике 9 класс учебник Белага, Воронцова

Часть 2. Глава 9. Геометрическая оптика. Параграф 90. Лабораторные и исследовательские работы. Практические работы-исследование - страница 120.

Условие.

САМОДЕЛЬНЫЙ МИКРОСКОП

Рассказав учащимся на уроке о принципах работы оптических приборов, учитель кратко коснулся истории создания микроскопа. Принято считать, что первый двухлинзовый микроскоп создал в 1590 г. голландский оптик Г. Янсен. Несколько позднее конструированием микроскопов занялся и Г. Галилей, хотя свои важнейшие астрономические открытия он сделал с помощью телескопа, т. е. другого оптического прибора. Учитель рассказал, что самый простой однолинзовый микроскоп создал в 1674 г. голландский натуралист А. Левенгук, который благодаря высокому мастерству изготовления линз сумел добиться почти стократного увеличения.

Попытайтесь создать самодельный микроскоп.

Научная справка

Микроскоп используется для получения увеличений больших, чем может давать одна линза, например лупа. В простейшем случае микроскоп состоит из двух линз: короткофокусного объектива с фокусным расстоянием $F_1$ и окуляра, фокусное расстояние $F_2$ которого больше $F_1$.

Как формируется изображение в микроскопе, вы изучили в § 88. Как показывает более детальное рассмотрение, увеличение микроскопа зависит также от расстояния между задним фокусом объектива и передним фокусом окуляра.

Этапы выполнения задания

• В качестве оборудования можно использовать две собирающие линзы с известными фокусными расстояниями, вмонтированные в оправы и снабжённые подставками (из набора «Оптика»), линейку с миллиметровыми делениями, лист белой бумаги.

• На лежащую на столе линейку установите соосно две линзы.

• Линейку с миллиметровыми делениями закрепите вертикально в лапке штатива. Установите эту линейку вблизи фокальной плоскости объектива.

• Изменяя расстояние между задним фокусом объектива и передним фокусом окуляра, наблюдайте деления линейки одним глазом через линзы, а другим — непосредственно.

• Установите линзы на таком расстоянии друг от друга, чтобы увеличение делений шкалы линейки было наибольшим.

• Сверните лист бумаги трубочкой и вставьте его между линзами. Это будет тубус микроскопа.

• Определите увеличение микроскопа. Увеличение микроскопа равно отношению ширины $\text{a}$ одного деления на шкале линейки, увеличенного микроскопом, к ширине $a_0$ этого деления без увеличения: $n = \frac{a}{a_0}$.

где $a = \frac{\text{количество видимых делений при увеличении, шт.}}{\text{диаметр линзы, мм}}$; $a_0 = 1$ мм.

• Результаты измерений и вычислений занесите в таблицу в своей тетради.

Диаметр линзы, мм	Количество видимых делений при увеличении, шт.	$\text{a}$, мм	$a_0$, мм	$\text{n}$

Сделайте вывод.

Решение.

Результаты измерений и вычислений занесите в таблицу в своей тетради.

Поскольку это практическое задание, которое требует проведения эксперимента, смоделируем его выполнение с использованием правдоподобных данных.

Дано:

Диаметр линзы (принимается за диаметр поля зрения), $D = 20$ мм
Количество видимых делений линейки в поле зрения, $N = 4$ шт.
Действительная ширина одного деления линейки, $a_0 = 1$ мм

Найти:

Увеличение микроскопа $\text{n}$.

Решение:

1. Согласно методике, описанной в задании, определим видимую ширину одного деления $\text{a}$. Она рассчитывается как отношение диаметра поля зрения к количеству делений, которые в нем видны:
$a = \frac{D}{N}$
Подставляя экспериментальные значения, получаем:
$a = \frac{20 \text{ мм}}{4} = 5 \text{ мм}$
2. Рассчитаем увеличение микроскопа $\text{n}$ как отношение видимой ширины деления к его действительной ширине:
$n = \frac{a}{a_0}$
$n = \frac{5 \text{ мм}}{1 \text{ мм}} = 5$
Заполним таблицу на основе полученных данных и результатов вычислений.

Диаметр линзы, мм	Количество видимых делений при увеличении, шт.	a, мм	a₀, мм	n
20	4	5	1	5

Ответ: увеличение самодельного микроскопа составило 5.

Сделайте вывод.

В ходе выполнения работы была собрана действующая модель микроскопа из двух собирающих линз (объектива и окуляра). Был освоен и применен на практике метод определения увеличения микроскопа, основанный на сравнении видимых размеров объекта. Экспериментально установлено, что собранная модель микроскопа дает пятикратное увеличение. Работа демонстрирует основной принцип действия микроскопа — получение увеличенного мнимого изображения объекта с помощью оптической системы. Величина увеличения зависит от фокусных расстояний используемых линз и расстояния между ними, которое в ходе опыта подбиралось для получения наиболее четкого изображения.
Ответ: был собран макет микроскопа и экспериментально определено его увеличение, которое оказалось равным 5.