Τηλεσκόπιο μικροσκοπίου και οι μεγεθυντικές τους δυνάμεις

Εισαγωγή

Μικροσκόπια και τηλεσκόπια είναι δύο ισχυρά όργανα που έχουν βοηθήσει σημαντικά την τρέχουσα κατανόησή μας για τον μικρό και τον μακρόκοσμο. Η ανάπτυξη αυτών των gadget οδήγησε σε σημαντικές ανακαλύψεις σε τομείς όπως η φυσική, η αστρονομία και η βιολογία, για να αναφέρουμε μερικά.

Μικροσκόπια και τηλεσκόπια Και τα δύο λειτουργούν επιτρέποντας στα άτομα να βλέπουν αντικείμενα που δεν είναι ορατά με γυμνό μάτι. Τηλεσκόπια , από την άλλη πλευρά, προορίζονται να παρατηρούν μακρινά, αχνά αντικείμενα και έχουν μεγαλύτερες διαμέτρους φακών, μεγαλύτερες εστιακές αποστάσεις και εναλλάξιμους προσοφθάλμιους φακούς. Εκτός από αυτό, και τα δύο εργαλεία μεγεθύνουν το αντικείμενο ενδιαφέροντος χρησιμοποιώντας κυρτούς και κοίλους φακούς. Παρά το γεγονός ότι και οι δύο συσκευές χρησιμοποιούν συγκρίσιμες επιστημονικές έννοιες, οι διακρίσεις τους είναι κρίσιμες για την ικανότητά τους να επιτύχουν τους στόχους τους.

Μικροσκόπια

Μικροσκόπια εφευρέθηκαν από κατασκευαστές γυαλιών στην Ολλανδία και τη Δανία στις αρχές του 1600.

Το απλούστερο σύνθετο μικροσκόπιο Το e αποτελείται από δύο κυρτούς φακούς. Ο αντικειμενικός φακός είναι ο πρώτος φακός και έχει τιμές μεγέθυνσης που κυμαίνονται από 5 έως 100. Οι φακοί στα συνηθισμένα μικροσκόπια είναι τοποθετημένοι με τέτοιο τρόπο ώστε το δείγμα να παραμένει στο επίκεντρο όταν αλλάζετε μεταξύ των αντικειμένων. Οι επικεντρωμένοι στόχοι είναι αυτοί που οργανώνονται με αυτόν τον τρόπο. Το προσοφθάλμιο, γνωστό και ως οφθαλμικό, αποτελείται από πολυάριθμους φακούς που κινούνται μέσα σε έναν κυλινδρικό σωλήνα. Η όραση παρέχεται τόσο από τον αντικειμενικό φακό όσο και από τον προσοφθάλμιο φακό. Και οι δύο φακοί οδηγούν στη συνολική μεγέθυνση ενός μικροσκοπίου , που χρησιμοποιείται για τη μεγέθυνση μικρών αντικειμένων.

Επιπλέον, επειδή το μάτι δεν μπορεί να συγκεντρωθεί σε αντικείμενα ή εικόνες που είναι πολύ κοντά, η τελική διευρυμένη εικόνα δημιουργείται σε μια τοποθεσία που είναι μακριά από τον θεατή για να γίνει εύκολα αντιληπτή.

Η μεγεθυντική δύναμη σύνθετου μικροσκοπίου

Η ισχύς ενός μικροσκοπίου είναι το γινόμενο των δυνάμεων του οφθαλμού (προσοφθάλμιου φακού) και του αντικειμενικού φακού και δίνεται από,

m=v0/u0(1+D/fe)

 όπου l είναι το μήκος του σωλήνα

           Η D είναι η ελάχιστη απόσταση καθαρής όρασης

           f0​ είναι η εστιακή απόσταση του στόχου

           fe​ είναι η εστιακή απόσταση του προσοφθάλμιου φακού

Ένα απλό μικροσκόπιο είναι ένας μεγεθυντικός φακός με μικρή εστιακή απόσταση και διπλό κυρτό φακό. Ο φακός χειρός και ο φακός ανάγνωσης είναι δύο παραδείγματα αυτού του τύπου εξοπλισμού. Όταν ένα αντικείμενο διατηρείται κοντά στο φακό, η εικόνα που δημιουργείται από την κύρια εστίασή του είναι όρθια και μεγαλύτερη από την αρχική. Επειδή η παραγόμενη εικόνα είναι εικονική, δεν μπορεί να εμφανιστεί σε μια οθόνη με τον ίδιο τρόπο που μπορεί μια πραγματική εικόνα.

Για να μεγεθύνετε την εικόνα ενός δείγματος σε απλά μικροσκόπια, χρησιμοποιείται αμφίκυρτος φακός. Αυτοί οι φακοί αποτελούνται πλέον συνήθως από δύο γυάλινα μέρη με δυνατότητες διόρθωσης χρώματος. Η μεγεθυμένη εικόνα μεγαλώνει σε μέγεθος καθώς το αντικείμενο πλησιάζει πιο κοντά στον φακό.

Η μεγεθυντική δύναμη ενός απλού μικροσκοπίου

Επειδή ένα απλό μικροσκόπιο έχει έναν αντικειμενικό φακό, το δυναμικό μεγέθυνσής του είναι πολύ περιορισμένο. Η ικανότητα μεγέθυνσης των περισσότερων βασικών μικροσκοπίων είναι μόνο 10x.

Η μεγεθυντική ισχύς απλού μικροσκοπίου δίνεται από:

M=1+D/F

• F =η εστιακή απόσταση του κυρτού φακού
• D =η ελάχιστη απόσταση της διακριτής όρασης

Τηλεσκόπιο

Ένα τηλεσκόπιο είναι ένα οπτικό εργαλείο που χρησιμοποιεί κυρτούς καθρέφτες για τη συλλογή και εστίαση του φωτός από τον νυχτερινό ουρανό προκειμένου να δει μακρινά αντικείμενα που δεν είναι ορατά με γυμνό μάτι.

Επειδή ένας κοίλος καθρέφτης συμπεριφέρεται σαν κυρτός φακός, ένα τηλεσκόπιο μπορεί να χρησιμοποιήσει ένα κοίλο κάτοπτρο ως πρώτο στοιχείο ή στόχο του. Στα οπτικά όργανα, για να γίνουν πιο φορητά ή για να μεταφέρουν φως σε κάμερες και άλλα συστήματα αισθητήρων, χρησιμοποιούνται συνήθως επίπεδοι καθρέφτες.

Υπάρχουν πολλά πλεονεκτήματα στη χρήση κατόπτρων για τηλεσκοπικούς στόχους αντί για φακούς. Οι καθρέφτες μπορούν να κατασκευαστούν πολύ μεγαλύτεροι από τους φακούς, επιτρέποντάς τους να συλλέγουν τεράστιους όγκους φωτός, όπως αυτός που απαιτείται για την παρατήρηση απομακρυσμένων αντικειμένων. Τηλεσκόπια , όπως μικροσκόπια , μπορεί επίσης να χρησιμοποιήσει συχνότητες διαφόρων περιοχών από το ηλεκτρομαγνητικό φάσμα. Οι μεγάλοι και πολύ επίπεδοι καθρέφτες έχουν πολύ μεγάλες εστιακές αποστάσεις, επιτρέποντας σημαντική γωνιακή μεγέθυνση.

Οι διαθλαστές και οι ανακλαστήρες είναι οι δύο κύριοι τύποι τηλεσκοπίων . Ο τύπος του τηλεσκοπίου καθορίζεται από τον αντικειμενικό στόχο, που είναι το μέρος του τηλεσκοπίου που μαζεύει φως. Ο στόχος ενός διαθλαστικού τηλεσκοπίου είναι ένας γυάλινος φακός. Το μπροστινό μέρος του τηλεσκοπίου έχει γυάλινο φακό που λυγίζει (διαθλάει) το φως καθώς περνά μέσα από αυτό. Ο στόχος ενός ανακλαστήρα τηλεσκοπίου είναι ένας καθρέφτης. Το φως αντανακλάται (αντανακλάται) καθώς προσκρούει στον καθρέφτη, ο οποίος βρίσκεται κοντά στο πίσω μέρος του τηλεσκοπίου .

Διαθλαστικά τηλεσκόπια

Ένας φακός συγκεντρώνει και εστιάζει το φως σε ένα διαθλαστικό τηλεσκόπιο . Τα διαθλαστικά ήταν τα πρώτα τηλεσκόπια να γίνει. Μικρά τηλεσκόπια που προσφέρονται σε πολυκαταστήματα, καθώς και εκείνα που χρησιμοποιούνται σε σκοπευτικά τουφεκιού, είναι διαθλαστικά.

Τηλεσκόπια ανακλαστήρα

Ένας καθρέφτης συγκεντρώνει και εστιάζει το φως σε ένα ανακλαστήρα τηλεσκόπιο . Επειδή όλα τα ουράνια σώματα (συμπεριλαμβανομένων αυτών στο ηλιακό μας σύστημα) είναι τόσο μακριά, όλες οι δέσμες φωτός τους φτάνουν στη Γη παράλληλα. Το τηλεσκόπιο του ανακλαστήρα Ο καθρέφτης έχει μορφή παραβολής επειδή οι δέσμες φωτός είναι παράλληλες μεταξύ τους. Οι παράλληλες ακτίνες φωτός εστιάζονται σε ένα μόνο σημείο από τον παραβολικό καθρέφτη. Λόγω των πλεονεκτημάτων των ανακλαστικών τηλεσκοπίων πάνω από διαθλαστικά τηλεσκόπια, όλα τα τρέχοντα ερευνητικά τηλεσκόπια και μεγάλα ερασιτεχνικά τηλεσκόπια είναι τύπου ανακλαστήρας.

Η μεγεθυντική δύναμη του τηλεσκοπίου:

Η αναλογία της γωνίας που υποτάσσεται στο μάτι από την εικόνα που σχηματίζεται στην ελάχιστη απόσταση διακριτής όρασης προς τη γωνία που υποτάσσεται στο μάτι από το αντικείμενο που βρίσκεται στο άπειρο είναι η μεγεθυντική δύναμη ενός τηλεσκοπίου .

M =fo/fe(1+fe/D)

fo=εστιακή απόσταση του αντικειμένου

fe=εστιακή απόσταση του προσοφθάλμιου φακού

D=ελάχιστη απόσταση της διακριτής όρασης

Συμπέρασμα

Ένας αντικειμενικός φακός χρησιμοποιείται και στα δύο μικροσκόπια και τηλεσκόπια . Αυτό συλλέγει φως από το πραγματικό αντικείμενο ή τη σκηνή που κοιτάζει ο παρατηρητής. Επικεντρώνεται στις ακτίνες φωτός για να μας βοηθήσει να δούμε μια καθαρή εικόνα, συνήθως πράγματα που δεν μπορεί να δει το γυμνό μας μάτι.

Είναι και οι δύο ειδικοί στη μεγέθυνση. Μας επιτρέπουν να ρίξουμε μια πιο προσεκτική ματιά σε κάτι που είναι δύσκολο να δούμε με γυμνό μάτι. Δίνει την εντύπωση ότι η εικόνα είναι μεγαλύτερη και καθαρότερη. Κάτω από ένα μικροσκόπιο , η κίνηση των κυττάρων μπορεί να παρατηρηθεί και μέσω ενός τηλεσκοπίου , μπορεί κανείς να παρακολουθήσει την κίνηση των πεφταστέρων στον ουρανό.