Лабораторная работа № 3 «Определение числовой апертуры и полезного увеличения микроскопа»

Цель работы: знать принципы устройства микроскопа и уметь им пользоваться

Приборы и принадлежности: микроскоп биологический, пластинка с маленьким отверстием в ней диаметром 0,5 мм, миллиметровая шкала.

Теоретические сведения

(краткий конспект основных положений в тетради, а именно, определения:

-что называется микроскопом (ход лучей в микроскопе зарисовать в тетрадь), линзой (оптическим центром, фокусом, главной и побочной оптической осью, фокусным расстоянием);

-апертурным углом, апертурой, пределом разрешения и разрешающей способностью (в каком соотношении они находятся), полезным увеличение микроскопа)

- какой объектив называется иммерсионным, способы увеличения разрешающей способности микроскопа, приемы микроскопии

Порядок выполнения работы

1. Определяем числовую апертуру микроскопа.

На предметный столик микроскопа помещаем пластинку с маленьким отверстием Р в ней диаметром 0,5 мм, действуя установочными винтами грубой и тонкой наводки, добиваемся того, чтобы изображение этого отверстия находилось в центре поля зрения микроскопа и было отчетливо видно. Кладем на основание штатива микроскопа миллиметровую шкалу достаточно хорошо освещенную и имеющую два указателя М и N.

Установив шкалу и сблизив указатели М и N около ее середины, осторожно вынимаем окуляр из тубуса микроскопа (не нарушая фокусировки объектива). Смотрим в тубус невооруженным глазом, видим изображение шкалы с делениями и изображение указателей М и N.

Ставим указатели так, чтобы их острия касались границы поля зрения. Отсчитаем и запишем расстояние между остриями в мм.

Измерим расстояние R = PL от пластины с отверстиями, лежащей на предметном столике микроскопа, до шкалы, находящейся на основании штатива.

Вычислим тангенс апертурного угла по формуле:

tg Θ = D/ R,

где D – половина расстояния между указателями, R – расстояние от предмета на предметном столике до шкалы.

Определим числовую апертуру микроскопа:

А = n sin Θ

2. Все результаты измерений занесем в таблицу.

№ п/п	Расстояние между указателями МN, мм	D, мм	R, мм	tg Θ	Θ	sin Θ	А	Z, мм	Г	Гок
1.	42	21	119	0,17	10	0,17	0,17	34,56	58	7
2.	44	22	116	0,18	10	0,18	0,18	32,31	62	8
3.	38	19	118	0,16	9,6	0,15	0,15	37,93	53	7

- определим предел разрешения микроскопа:

Z = λ / n sin Θ,

где n = 1 – показатель преломления среды между объективом и предметом (нас воздух),

λ = 600 нм (нано приставка 10^-9) – среднее значение длины волны света, освещающего предмет

- определим полезное увеличение микроскопа:

Г = 0,2 мм / Z мм,

- определим увеличение окуляра, используя соотношение:

Г_ок = Г / Г_об, где Г _{об =} 8

Выполните тестовые задания

1.Наиболее близкое расстояние предмета от глаза, при котором еще возможно четкое изображение на сетчатке, называют…

1) расстоянием наилучшего зрения;

2) максимальной аккомодацией;

3) остротой зрения;

4) ближней точкой глаза;

5) передним фокусом приведенного редуцированного глаза.

2. В медицине разрешающую способность глаза оценивают…

1) наименьшим углом зрения;

2) углом зрения;

3) остротой зрения;

4) наименьшим расстоянием между двумя точками предмета, которые воспринимаются глазом отдельно;

5) расстоянием между двумя соседними зрительными клетками сетчатки.

3.Остротой зрения в медицине называют величину, показывающую во сколько раз…

1) наименьший угол зрения больше 1′;

2) наименьший угол зрения меньше 1′;

3) расстояние между двумя точками изображения на сетчатке больше 70 мкм;

4) расстояние между двумя точками изображения на сетчатке меньше 5 мкм.

4. Микроскоп - оптический прибор, служащий для увеличения:

1) изображения предмета;

2) предела разрешения глаза;

3) угла зрения при рассмотрении очень мелких объектов;

4) угла зрения при рассмотрении удаленных предметов;

5) микроскопических объектов.

5.Увеличением лупы называют отношение…

1) расстояния от объединенной узловой точки глаза до предмета к расстоянию от этой точки до сетчатки глаза;

2) размера предмета к размеру его изображения;

3) угла зрения, под которым видно изображение предмета, к углу зрения, под которым виден предмет, находящийся на расстоянии наилучшего зрения;

4) угла зрения, под которым видно изображение предмета, к фокусному расстоянию лупы;

5) угла зрения, под которым видно изображение предмета, к расстоянию наилучшего зрения.

6.Увеличение лупы равно отношению…

1) фокусного расстояния лупы к расстоянию наилучшего зрения;

2) расстояния от глаза до предмета к фокусному расстоянию лупы;

3) расстояния от глаза до предмета к расстоянию наилучшего зрения;

4) расстояния наилучшего зрения к фокусному расстоянию лупы;

5) расстояния наилучшего зрения к расстоянию от глаза до предмета.

7.Разрешающей способностью микроскопа обычно называют способность давать:

1) раздельное изображение двух точек;

2) изображение, зависящее от волновых свойств света;

3) раздельное изображение мелких деталей рассматриваемого предмета;

4) объективную картину рассматриваемого предмета.

8.Одной из важнейших характеристик микроскопа как оптического прибора является предел разрешения, который зависит:

1) от длины тубуса микроскопа и фокусного расстояния окуляра;

2) от длины волны света и расстояния наилучшего зрения;

3) от длины волны света и числовой апертуры;

4) от фокусных расстояний объектива и окуляра.

9.Пределом разрешения микроскопа называют…

1) величину, обратную наименьшему расстоянию между двумя точками предмета, когда эти точки различимы, т.е. воспринимаются в микроскопе как две точки;

2) величину, равную наименьшему расстоянию между двумя точками предмета, когда эти точки различимы, т.е. воспринимаются в микроскопе как две точки;

3) наименьшему расстоянию между фокусами объектива и окуляра;

4) длину волны света, используемую для освещения объекта;

5) расстояние между предметом и объективом.

10.Какое явление ограничивает возможность уменьшать предел разрешения оптического микроскопа?

1) интерференция света;

2) дифракция света;

3) поляризация света;

4) абсорбция света веществом

11.Угловой апертурой объектива микроскопа называют:

1) угол между крайними лучами конического светового пучка, входящего в оптическую систему;

2) половина угла между крайними лучами конического светового пучка входящего в оптическую систему;

3) угол между крайними лучами конического светового пучка с вершиной в фокусе объектива и входящего в оптическую систему;

4) половина угла между крайними лучами конического светового пучка с вершиной в фокусе объектива и входящего в оптическую систему;

5) апертурный угол Θ.

12. Числовой апертурой называется …

1) величина, равная произведению показателя преломления среды между предметом и объективом, на синус половины угловой апертуры;

2) величина, обратная произведению показателя преломления среды между предметом и объективом, на синус половины угловой апертуры

3) отношение показателя преломления среды между предметом и объективом, на синус половины угловой апертуры;

4) произведение длины волны, показателя преломления среды, и синуса половины апертурного угла.

13. Числовая апертура определяется по формуле:

1) Ζ=λ/(2n sin Θ)

2. 2) Z=λ/2A

3) A=n sin Θ

2. 4) A=λ/(2n sin Θ)

3. 5) A= λ/Z

14. Укажите, каким вопросам соответствуют правильные ответы:

№	Вопросы	№	Ответы
14.1 14.2 14.3 14.4 14.5 14.6	Чему равно линейное увеличение? Чему равно угловое увеличением? Чему равно увеличение микроскопа? Чему равен предел разрешения микроскопа; Чему равно полезное увеличение микроскопа? Чему равно полезное увеличение окуляра?	1 2 3 4 5 6	Г=(Δ·S/f1·f2) Г=Аz'/(0,5 λ0) Z=0,5 λ0 / A Г=β'/β Г=А'В'/АВ Г=S/f2

541326

14. Оптической длиной тубуса называют расстояние между:

1) объективом и окуляром.

2) передним фокусом объектива и передним фокусом окуляра.

3) задним фокусом объектива и передним фокусом окуляра.

4) передним фокусом объектива и задним фокусом окуляра.

5) задним фокусом объектива и задним фокусом окуляра.

14. С помощью поляризационного микроскопа исследуют:

1) изотропные прозрачные вещества;

2) анизотропные прозрачные вещества;

3) флуоресцирующие соединения;

4) фосфоресцирующие соединения.

Решить задачи

1. Линза с фокусным расстоянием 0,8 см используется в качестве объектива микроскопа с фокусным расстоянием окуляра, равным 2 см. Оптическая длина тубуса равна 18 см. Каково увеличение микроскопа?

2. Определить предел разрешения сухого и иммерсионного (n = 1,55) объективов c угловой апертурой u = 140^о. Длину волны принять равной 0,555 мкм.

3. Чему равен предел разрешения на длине волны λ = 0,555 мкм, если числовая апертура равна: А₁ = 0,25, А₂ = 0,65?

4. На ободке лупы имеется надпись «х10» Определить фокусное расстояние этой лупы.

5. Фокусное расстояние объектива микроскопа f₁ = 0,3 см, длина тубуса Δ = 15 см, увеличение Г = 2500. Найти фокусное расстояние F₂ окуляра. Расстояние наилучшего зрения a₀ = 25 см.