fy Macromedia Flash Player 6 File View control Help 1 Tlumené kmity 2 Rychlost zvuku 3 Parametry čoček 4 Lupa a mikroskop 5 Disperzní křivka 6 Fresnelovy vzorce 7 Ohyb světla 8 Optická aktivita 9 Koherenční délka 10 LED diody Lupa a mikroskop Kapitoly: Optické soustavy, užívající'jako detektoru oka, se nazývají vizuální optické soustavy. Mezi nejznámější patři dalekohled určený pro pozorováni vzdálených předmětů a lupa a mikroskop pro pozorováni malých blízkých předmětů. Vizuální optické soustavy umožňuji také pozorovat obraz předmětu pod větším zorným úhlem než při pozorování prostým okem. Jednou ze základních charakteristik oka je jeho rozlišovací mez. Bod se zobrazí na sítnici jakomalý rozptylový kroužek. Dva body rozeznáme jako různé, jestliže mezi jejich rozptylovými kroužky leží alespoň jeden čípek - to nastává tehdy, je-li úhel mezi paprsky (od obou bodů) vstupujícími do oka asi ľ (při ideálním osvětleni). Při pozorováni předmětu prostým okem je nejmenši vzdálenost y dvou bodů okem ještě rozlišitelných dána úhlovou rozlišovací mezí oka a vzdýlenosti předmětu od oka Zpravidla předpokládáme, že předmět je v konvenčni zrakové vzdálenosti 25cm. Pak pro lineární rozlišovací mez oka y vychází: y = 0,1 mm. další kapitola ► O Macromedia Flash Player 5 File View Control Help 2 Rychlost zvuku 3 Parametry čoček 4 Lupa a mikroskop 5 Disperzní křivka 6 Fresnelovy vzorce 7 Ohyb světla 8 Optická aktivita 9 Koherenční délka 10 LED diody Lupa a mikroskop Kapitoly: 1 Tlumené kmity Určeni zvětšení lupy. Pro pozorování drobnějších předmětů se používá lupa. Nejednodušší lupa je tvořena tenkou spojnou čočkou s ohniskovou vzdáleností menší než konvenční zraková vzdálenost. Z tenkých čoček jsou jako lupy nejvhodnější čočky plankonvexní, jejichž rovinná plocha je obrácená k oku - nejméně se projevují vady čočky. Takovou lupou je možno dosáhnout zvětšeni kolem šesti. Zvětšení 20 až 40 dosahují lupy složené ze dvou nebo i více čoček. Zvětšeni Z lupy definujeme jako poměr zorného úhlu t, pod nímž se předmět jeví při pozorovaní okem ozbrojeným lupou, a zorného úhlu T, pod nímž se předmět jeví při pozorování prostým okem z konvenční zrakové vzdálenosti 0.25 m. Pozorovaný předmět umisťujeme mezi lupu a její ohnisko. Obraz je pak zvětšený, neskutečný a přímý. Pro zvětšeni lupy lze odvodit vztah Po O t kde Po je vzdálenost předmětu o velikosti y při pozorování prostým okem Po' je vzdálenost obrazu předmětu vytvořeného lupou od oka o je vzdálenost oka od obrazové ohniskové roviny lupy f je obrazová ohnisková vzdálenost lupy. Vidíme, že zvětšení lupy závisí nejen na její ohniskové vzdálenosti f, ale i na poloze oka vzhledem k lupě a umístění předmětu. Nejvýhodnějši poloha lupy je taková, kdy pozorovatelovo oko neakomoduje, tj. je zaostřeno na nekonečno a nedochází k únavě očních svalů. To nastane, je-li předmět umístěn v předmětové ohniskové rovině lupy. ■4 předchozí kapitola další kapitola ► fy Macromedia Flash Player 6 File View control Help 2 Rychlost zvuku 3 Parametry čoček 4 Lupa a mikroskop 5 Disperzní křivka 6 Fresnelovy vzorce 7 Ohyb světla 8 Optická aktivita 9 Koherenční délka 10 LED diody Lupa a mikroskop Kapitoly: 1 Tlumené kmity phncip měřeni Měření provedeme v uspořádáni podle obrázku, v němž lze současně pozorovat dvě milimetrová měřítka - měřítko M' lupou a měřítko M prostým okem ze vzdálenosti 0,25 m. Odpovidá-li m dílkům měřítka pozorovaného prostým okem m'dílků obrazu měřítka vytvořeného lupou, platí pro zvětšení lupy Z = — 4 předchozí kapitola další kapitola ► fy Macromedia Flash Player 6 File View control Help Lupa a mikroskop Kapitoly: 1 Tlumené kmity Úkol 1: Určete zvětšení lupy přímou metodou. 2 Rychlost zvuku Pos,up měření: 3 Parametry čoček , 7^u.,^e( 4 Lupa a mikroskop 5 Disperzní křivka 6 Fresnelovy vzorce 7 Ohyb světla 8 Optická aktivita 9 Koherenční délka 10 LED diody 1. Z držáku odstraníme sklíčko S. 2. Nastavíme předmět M' do předmětové ohniskové roviny lupy. To provedeme tak, že maximálně přiblížíme M k lupě. Poté postupně měřítko vzdalujeme a pozorujeme jeho obraz vytvářený lupou. Zpočátku je obraz vzpřímený, při dalším posouváni však přejde obraz v převrácený. Poloha, při které dochází ke změně orientace obrazu odpovídá umístění měřítka v předmětové ohniskové rovině lupy. Při hledání obrazu vytvářeného lupou je třeba měnit polohu oka. především tehdy, je-li měřítko před předmětovou ohniskovou rovinou lupy. 3. Osvětlíme měřítko M. 4. Upevníme sklíčko S a nastavíme ho v držáku tak, abychom mohli současně pozorovat obraz měřítka m' vytvářený lupou a obraz měřítka M vznikající odrazem na S. 5. Porovnáním, kolik dílků m'měřítka W připadá na počet m dílku měřítka M a určíme zvětšení. měřítko M obraz měřítka M obraz měřítka M 4 předchozí kapitola další kapitola ► fy Macromedia Flash Player 6 File View control Help 2 Rychlost zvuku 3 Parametry čoček 4 Lupa a mikroskop 5 Disperzní křivka 6 Fresnelovy vzorce 7 Ohyb světla 8 Optická aktivita 9 Koherenční délka 10 LED diody Lupa a mikroskop Kapitoly: 1 Tlumené kmity Měřeni některých parametru mikroskopu. Mikroskop umožňuje dosáhnout většího zvětšení než lupa a tím i rozlišení jemnější struktury pozorovaného předmětu. Skládá se z objektivu s ohniskovou vzdálenosti f» a okuláru s ohniskovou vzdáleností ťi Mezi obrazovým ohniskem objektivu F-i a předmětovým ohniskem okuláru Fi je vzdálenost A nazývající se optický interval mikroskopu. Objektiv vytváří skutečný, převrácený a zvětšený obraz předmětu, který prohližime okulárem jako lupou. Předmět tedy musíme ^^^^h^^^k umístit před předmětové ohnisko objektivu Fi. Při zaostřováni ^r^^^^^k mikroskopu dosáhneme situace, kdy obraz vytvořený objektivem ^^^k leží v předmětové ohniskové rovině okuláru. Obraz vytvořený okulárem leží v nekonečnu J ^ , ^fc'^V (oko pozoruje bez akomodace), resp. W^^ľ^^B ve vzdálenosti zřetelného vidění (pak oko B^Élfe ^ akomoduje na tuto vzdálenost). Obraz m ^^^^ vytvořený mikroskopem je v obou případech neskutečný a převrácený. ^^B^ ^t'^^^S^J M- Mm Pro ohniskovou vzdálenost ř'optické _ . l^^^^ soustavy mikroskopu lze odvodit vztah: ^ předchozí kapitola další kapitola ► 0 Macromedia Flash Player 6 File View control Help 1 Tlumené kmity 4 Lupa a mikroskop 5 Disperzní křivka 6 Fresnelovy vzorce 7 Ohyb světla 8 Optická aktivita 9 Koherenční délka 10 LED diody Lupa a mikroskop Úkol 2: Seřízeni mikroskopu. Kapitoly: 2 Rychlost zvuku Pos,up seřízení 3 Parametry čoček . 7 ■* 1 /man C i m a nn 1. Zmenšíme průměr polní clony pomoci páčky. Cílem je sjednotit obraz této clony vytvořený kondenzorem s předmětovou rovinou objektivu. Na stolek mikroskopu položíme podložní sklíčko a zaostříme na prachová zrnka na povrchu sklíčka. Pomocí ovladače posuvu kondenzoru posouváme kondenzor tak dlouho, až vidíme současně ostře jak prach na sklíčku, tak obraz clony. 2. Obraz světelného zdroje zaostříme na aperturni clonu. Clonu maximálně uzavřeme pomoci páčky. Zvětšíme průměr polní clony a posunem kolektoru pomocí páčky zaostříme. 3. Pro daný objektiv mikroskopu sesouhlasime průměr obrazu aperturni clony s aperturni clonou mikroskopu. Vyjmeme okulár a nastavíme páčku tak, aby oba průměry byly totožné. Je nutné provést vždy při změně objektivu. Mikroskop zaostřujeme na preparát tak, že za neustálé kontroly vzdálenosti přiblížíme objektiv těsně k předmětu - nesmí dojít k dotyku praparátu a přední plochy objektivu. Pak objektiv vzdalujeme až zaostříme. Při výměně objektivu v revolverovém uloženi stačí jen pootočením objektiv vyměnit a jemným posuvem doostřit. 4 předchozí kapitola další kapitola ► 0 Macromedia Flash Player 6 File View control Help SI Lupa a mikroskop Kap,oly be^^b 1 Tlumené kmity Úkol 3: Změřte lineární předmětové pole. 2 Rychlost zvuku Postup měření: 3 Parametry čoček 4 Lupa a mikroskop 5 Disperzní křivka 1. Na stolek umístíme předmět s vyznačeným bodem (např. sklíčko se smítkem). 2. Posuvem x, y stolku mikroskopu nastavíme bod na spodní okraj předmětového pole a odečteme údaj na stolku. 6 Fresnelovy vzorce 7 Ohyb světla 3. Potom přesuneme y posuvem bod na horní okraj předmětového pole a odečteme údaj. Rozdíl hodnot udává velikost lineárního předmětového pole pro daný objektiv okulár. 8 Optická aktivita 4. Provedeme pro okuláry H 6x, 0 10x a pro razné objektivy. 9 Koherenční délka 5. Výsledky srovnáme s hodnotami vypočtenými podle vzorce 10 LED diody Pí kde Pje číslo zorného pole a (ii je příčné měřítko zobrazení objektivu. Pro okulár H 6x je P = 17,5 mm, pro 0 10x je P = 17,0 mm. 1,1.1.1.1.1,Lift HLASITOST •4 předchozí kapitola další kapitola ► 0 Macromedia Flash Player 6 File View control Help 1 Tlumené kmity 4 Lupa a mikroskop 5 Disperzní křivka 6 Fresnelovy vzorce 7 Ohyb světla 8 Optická aktivita 9 Koherenční délka Lupa a mikroskop Úkol 4: Změřte číselnou aperturu objektivu. Kapitoly: 2 Rychlost zvuku Pos,up měření: 3 Parametry čoček . , 1. Z mikroskopu vyjmeme kondenzor tím, že povolíme šroub a opatrně kodenzorovou soustavu vysuneme. 2. Na stolek položíme předmět s malým otvorem (plexi s otvorem ve staniolu) a zaostříme na otvor, který nastavíme do středu zorného pole. 3. Povolíme šroub zajištující osvětlovací soustavu a tu vyjmeme. Na místo osvětlovací soustavy položíme měřítko, které důkladně osvětlíme. 5. Namísto jednoho z okulárú zasuneme krytku s malým otvorem. Pro všechny objektivy určíme počet dílku v, které jsou otvorem v krytce vidět. Lze postupovat i tak, že po měřítku posouváme šipky, které nastavíme na okraj předmětového pole. 10 LED diody g odečteme na měřítku počet dílka, které lze vidět. Pro číselnou aperturu pak platí An - n x sin = 1 x siná ( arctg kde s je vzdálenost měřítka od předmětu. Změříme pro objektivy 4:1. 10:1. 7. Vypočtené hodnoty porovnejte s hodnotami uvedenými na objektivech. 4 předchozí kapitola další kapitola ► 0 Macromedia Flash Player 6 File View control Help SI Lupa a mikroskop Kap,oly be^^b 1 Tlumené kmity Úkol 5: Měřeni zorného pole okuláru. 2 Rychlost zvuku úhlová velikost obrazu předmětového pole. Při ztotožnění obrazové roviny objektivu s předmětovou 3 Parametry čoček ohniskovou rovinou okuláru platí pro zorné pole okuláru. 4 Lupa a mikroskop d 2 5 Disperzní křivka 2t = 2 tg - ' h 6 Fresnelovy vzorce kde d = (Pí x 2y) je průměr polní clony, Pí je uvedeno na objektivu, a lineární předmětové pole 2y bylo 7 Ohyb světla změřeno. Pro ohniskovou vzdálenost okuláru platí: 8 Optická aktivita 250 h = • kde Zi je zvětšeni okuláru. 9 Koherenční délka Z.2 10 LED diody Postup měření: 1. Ze znalosti zvětšení okuláru určíme hodnoty ohniskové vzdálenosti okuláru. 2. Ze znalosti ohniskové vzdálenosti a průměru polní clony okuláru určíme zorné pole okuláru. 3. Vypočtené hodnoty porovnáme s údaji výrobce: i.i.i.i.i.u.i ^ 2t = 23.75° pro H 6x 2-' = 37.70° pro O 10x HLASITOST 2t' = 43.96° pro 0 15x •4 předchozí kapitola další kapitola ► 0 Macromedia Flash Player 6 File View control Help 1 Tlumené kmity 2 Rychlost zvuku 3 Parametry čoček 4 Lupa a mikroskop 5 Disperzní křivka 6 Fresnelovy vzorce 7 Ohyb světla 8 Optická aktivita 9 Koherenční délka 10 LED diody Lupa a mikroskop Úkol 6: Určení zvětšení mikroskopu, a) Přímá metoda Postup měření 1. Na stolek položíme předmět s dělením, jehož úseky známe (1 mm, 0,1 mm,...). 2. Za okulár umístíme sklíčko (polopropustnou kostku), které vytváří obraz prosvětleného mm měřítka vzdáleného 25 cm. 3. Porovnáním obrazu předmětu za okulárem a obrazu mm měřítka určíme zvětšeni mikroskopu. kde Mi je pozorovaný počet dílků mm měřítka a Mi je pozorovaný počet mm dílku předmětu na stolku. Kapitoly: b) Pomoci již naměřených hodnot užitím definice zvětšeni Zvětšeni lze určit z již naměřených hodnot podle vztahu 2 = '9 2~ kde 2t" je určené zorné pole tg 2t' mikroskopového okuláru 2y kde 2y je lineární předmětové t9 2t = -• pole pro daný okulár a °'25 objektiv. Postup měřeni: 1. Vypočítáme tangentu úhlové velikosti předmětu velikosti lineárního předmětového pole pro daný okulár a objektiv pozorovaného z konvenční zrakové vzdálenosti. 2. Podělením tangenty úhlové velikosti předmětu pozorovaného mikroskopem (zorné pole mikroskopu) tangentou Uhlové velikosti předmětu (lineárni předmětové pole) pozorovaného okem z konvenčni zrakové vzdálenosti vypočítáme zvětšení mikroskopu. 3. Určíme pro okulár H 6x, 0 10x a objektivy. 4. Porovnejte s hodnotami určenými podle vztahu Z = fh. Z2 (Pí je uvedeno na objektivu, Zi na okuláru).