Phyikaliche Grundpraktikum Veruch 006 Veruchprotokolle Beobachten und een mit dem ikrokop Aufgaben 1. Betimmen de ildungmaßtabe der vorhandenen ektive mit Hilfe eine echraubenokular. Vergleich mit den Hertellerangaben. 2. Betimmung der Vergrößerung mit Hilfe de echen Zeichenapparate für da tärkte ektiv. 3. Vermeen der Struktur eine Tetobjekte (eigene Haar). Grundlagen Einatz von Sammellinen Sammellinen ind, entgegen mancher Erwartung, recht vieleitige Intrumente. an kann ie einereit Lichtbündler einetzen, in dem man den Gegentand außerhalb der Brennweite durch die Line in einem reellen Bild einfangen kann, oder man benutzt ie al Lupe, in dem man einen Gegentand innerhalb ihrer Brennweite betrachtet. Die Wahl der Gegentandweite entcheidet alo über die Funktion der Line. ABB. I.1.A: Die Sammelline mit reellen ABB. I.1.B: und al Lupe mit virtuellen Bild B v.. Der Sehwinkel Um die Funktion einer Sammelline al Lupe zu bechreiben, führt man den Sehwinkel ein. Der Sehwinkel ε it der Winkel, den der Fuß- und der Spitzentrahl eine beobachteten Gegentande vor uneren Auge aufchlägt. ABB. I.2: Graphiche Dartellung de Sehwinkel. E gilt G tan ε g elbt wenn der Fußtrahl nicht in der optichen Ache liegt und da ekt hinreichend weit entfernt it. Vergrößerung Bringt man da Auge näher al den Brennpunkt der Line an diee heran, vergrößert ich durch die Brechung in der Line der Sehwinkel. Dadurch ercheint der Gegentand antatt in dem Winkel ε0, wie er e eigentlich tun ollte, im neuen Winkel ε1. Der Beobachter ieht ein virtuelle Bild, welche in der angenommenen Entfernung g d 25 cm B groß it. ABB. I.3: Ein Blick durch die Lupe genügt- der ε- Winkel vergrößert ich und wir erblicken ein virtuelle Bild. Veruchnummer: 006 Seite 41
Phyikaliche Grundpraktikum Veruchprotokolle In dieer Bezugentfernung, der ogenannten deutlichen Sehweite g d, ercheint da virtuelle Bild in der Größe B G d und da ekt wäre unter Anwendung der Strahlenätze in der gleichen Weite G d groß. So kann man einen Vergrößerungfaktor der beiden virtuellen Bilder definieren al: Gd V : G d tanε1 tanε ildungmaßtab Während Lupen rein virtuelle Bilder erzeugen, die nicht mit einem Schirm nachweibar ind, kann für die al ektiv genutzte Line ein ildungmaßtab recht einfach betimmt werden: : Nun it e wenig innvoll, eine Lupe bzw. ein ektiv allein al optiche Gerät zu verwenden. Alo werden ie kombiniert, zum Beipiel zu einem ikrokop. Bei einem ikrokop wird von einem ekt durch da ektiv ein reelle Zwichenbild erzeugt, welche dann von dem lar vergrößert wird und al virtuelle Bild zur Betrachtung frei teht. B G 0 ABB. I.3: Schematicher Aufbau eine ikrokop durch Kombination einer Line mit Sammel- und einer mit Lupenfunktion. S Encarta 2000 Au der Skizze und der bekannten Funktionweie de ikrokop folgt leicht erichtlich die Vergrößerunggleichung de ikrokop: Veruchdurchführung V V Veruchteil I: Betimmen de ikrokopmikrometer Veruchobjekt: ikrokop mit 40x ektiv, echraubenokular, ikrokopmikrometer Zu erwartende Ergebni: aßeinheitintervall am ikrokopmikrometer: i 10 µm Veruchablauf: Jutieren der elatte auf den erten Strich im Fadenkreuz de echraubenokular Betimmen der Aulenkung de ekte am ekttich (Differenzmeung über alle 100 Einheittriche) ögliche ytematiche Fehler: Eine nicht exakte Skalierung der ekttichmelatte (z.b. durch Längenaudehnung hervorgerufen) könnte zu verfälchten ewerten führen. Veruchnummer: 006 i i O ± 0,05mm 2 i 100 O Seite 42 ± 1µ m
Phyikaliche Grundpraktikum Veruchprotokolle Veruchteil II: Betimmen der ektive Veruchobjekt: ikrokop, echraubenokular, ikrokopmikrometer Zu erwartende Ergebni: Zu betätigen ind die Hertellerangaben. Veruchablauf: Jutieren der elatte auf den erten Strich Differenzmeung via echraubenokular über einer am abgeleenen Strecke ögliche ytematiche Fehler: Eine nicht exakte Tubulänge t (hervorgerufen durch Veränderungen am ikrokop bzw. durch den larwechel hervorgerufen) führt zu einer Veränderung der Länge de Geamttrahlengang einhergehend mit der Veränderung de ildungmaßtabe (und o auch der Geamtvergrößerung V ). d d Ab ild Veruchteil III: een am echen Zeichenapparat Veruchobjekt: ikrokop, echer Zeichenapparat, ikrokopmikrometer Zu erwartende Ergebni: Zu betätigen die Hertellerangabe de größten ektiv, ergo 40. Veruchablauf: Jutieren der eplatte mit der ildung de ikrokopmikrometer Ableen von korrepondierenden Längenangaben de und der eplatte ögliche ytematiche Fehler: Zu der unter Veruchteil II erläuterten öglichkeit kommt hinzu, da der Abtand Auge- elatte nicht exakt in der deutlichen Sehweite g d liegen könnte, und o die Vergrößerung de Zeichenapparate beeinflut. V ik dv d Veruchteil IV: Vermeen eine Gegentande Veruchobjekt: ikrokop, echraubenokular, ikrokopmikrometer, Probe: Haar Veruchablauf: Einetzen de ektträger mit dem Haar Differenzmeung der Haarbreite mit dem echraubenokular ögliche ytematiche Fehler: Æ iehe Veruchteil II d d Veruchnummer: 006 Seite 43
Phyikaliche Grundpraktikum ewerte Veruchprotokolle Veruchteil I: Betimmen de ikrokopmikrometer Veruchteil II: Betimmen der ektive 1 in mm 2 in mm û in mm 88,3 87,3 0,1 ektiv 1 ektiv 2 ektiv 3 in mm 7,96 6,28 6,68 7,95 4,25 5,23 3,76 1,95 3,795 LQ P 190 150 160 760 400 500 1000 500 1000 Veruchteil III: een am echen Zeichenapparat in mm LQ P 36 50 35 50 56,5 80 56 80 50 70 Veruchteil IV: Vermeen eine Gegentande in mm Ralf Haar: 2,98 40 Tilman Haar: 1,26 40 Auwertung Veruchteil I: Betimmen de ikrokopmikrometer i i 1 2 1 mm 10µ m 100 100 2 0,05mm ± ± 1µ m 100 Veruchteil II: Betimmen der ektive ± + 2 Veruchteil III: een am echen Zeichenapparat V V ± V Veruchnummer: 006 Seite 44
Phyikaliche Grundpraktikum Veruchprotokolle Veruchteil IV: Vermeen eine Gegentande ± Ergebnie Veruchteil I: Betimmen de ikrokopmikrometer i 10 µ m ± 1µ m Veruchteil II: Betimmen der ektive ektiv 1 ektiv 2 ektiv 3 in mm 7,96 6,28 6,68 7,95 4,25 5,23 3,76 1,95 3,795 in m 190 150 160 760 400 500 1000 500 1000 ûv in m 20 20 20 20 20 20 20 20 20 ûv in m 0 0 0 1 1 1 5 5 5 (Herteller) 40 10 3,2 41,89 41,87 41,75 10,46 10,63 10,46 3,76 3,9 ± 0,11 ± 0,13 ± 0,13 ± 0,03 ± 0,05 ± 0,04 ± 0,02 ± 0,04 Veruchteil III: een am echen Zeichenapparat 3,8 ± 0,02 Hertellerangabe: in mm LQ P ûv in mm V 36 50 4 720 ± 80 35 50 4 700 ± 80 56,5 80 4 706,25 ± 50 56 80 4 700 ± 50 50 70 4 714,29 ± 57,14 V V 40 16 640 Veruchteil IV: Vermeen eine Gegentande in mm û in mm in m S * in m Ralf Haar 2,98 0,01 74,5 ± 0,25 71,2 ± 0,24 Tilman Haar 1,26 0,01 31,5 ± 0,25 30,1 ± 0,24 * it der Wert, errechnet mit dem Ergebni au Veruchteil II (Durchchnitt aller 1). Dikuion it uneren eungen konnten wir die Hertellerangaben nur annähernd erreichen. Obwohl eine andere Größtfehlerabchätzung unter Veruchteil II nicht vertretbar wäre, liegen die erwarteten Angaben nicht im ermittelten Intervall, ondern alle liegen darunter. Grund dafür könnte ein ytematicher Fehler ein, wie er in der Vorbetrachtung erörtert wurde. Der larwechel könnte maximal eine Tubuänderung ûw ± 0,5 mm mit ich führen. Da die ikrokope zuätzlich noch modifiziert worden ein ollen (Umbau von einen onookular zu einem Stereomikrokop), it e ehr wahrcheinlich, da die Tubulänge ebenfall verändert worden it. Die Auwirkungen auf den ildungmaß ind o folgender aßen: 1 1 1 B B b wien : + ; : ; f g b G G g 1 1 1 B' b + t + ; ': f g + x b + t G g + x 1 1 1 ' ( b + t) + t f b + t f Veruchnummer: 006 Seite 45
Phyikaliche Grundpraktikum Veruchprotokolle Eine Betätigung dieer Fehlerquelle wäre allerding ert möglich, wenn die Brennweite der ektive bekannt wären (z.b. durch eine experimentelle Betimmung ektive durch Autokollimation). Im Veruchteil III tritt da elbe Problem auf, nur hier it e möglich auf Grund der großen Parallaxenfehler eine größeren efehler abzuchätzen. Die Korrektur auf diee Problem lautet: V : V V 1 ' + t f Sollte ich ferner herautellen, da der Fehler tatächlich au einem überlangen Tubu reultiert, o it im Veruchteil IV da Ergebni * der genauere Wert gegenüber dem Standartwert, deen Berechnunggrundlage ja bekanntlich auf den Hertellerangaben beruht. Veruchteil I it von der geamten Problematik nicht betroffen, da die eung direkt am ekt erfolgte (Skala am ektivtich fet mit ikrokopmikrometer verbunden). Der Werte in I entpricht genau den vom Aitenten vorgegebenen Wert. Die abgezeichneten Werte ind im Anhang zu finden. V Jena, 08.12.01 Veruchnummer: 006 Seite 46