Номер 3, страница 145 - гдз по физике 11 класс учебник Жилко, Маркович

3. Чем микроскоп отличается от подзорной трубы?

Микроскоп и подзорная труба, несмотря на то что оба являются оптическими приборами, предназначенными для получения увеличенных изображений, имеют фундаментальные различия, обусловленные их назначением.

1. Назначение прибора

Основное различие заключается в том, какие объекты приборы позволяют наблюдать.

• Микроскоп используется для наблюдения за очень мелкими объектами, которые находятся на очень малом расстоянии от прибора (например, клетки, микроорганизмы). Его задача — увеличить угол зрения на близкорасположенный объект.

• Подзорная труба (разновидность телескопа) используется для наблюдения за очень крупными, но сильно удаленными объектами (например, корабли на горизонте, животные в дикой природе, астрономические объекты). Ее задача — увеличить угол зрения на удаленный объект, как бы "приближая" его к наблюдателю.

2. Оптическая схема и фокусные расстояния

Это различие в назначении определяет ключевую конструктивную разницу в их оптических системах, состоящих из объектива (линзы, обращенной к объекту) и окуляра (линзы, обращенной к глазу).

• В микроскопе и объектив, и окуляр являются короткофокусными системами. При этом фокусное расстояние объектива ($F_{об}$) очень мало (обычно несколько миллиметров) и всегда меньше фокусного расстояния окуляра ($F_{ок}$). Угловое увеличение микроскопа можно рассчитать по формуле: $G = |\Gamma_{об}| \cdot G_{ок} \approx \frac{L \cdot D}{F_{об} \cdot F_{ок}}$, где $L$ — оптическая длина тубуса, а $D$ — расстояние наилучшего зрения (около 25 см).

• В подзорной трубе, наоборот, объектив имеет большое фокусное расстояние ($F_{об}$), а окуляр — короткое ($F_{ок}$), причем $F_{об} \gg F_{ок}$. Угловое увеличение трубы определяется как отношение их фокусных расстояний: $G = \frac{F_{об}}{F_{ок}}$.

3. Расположение объекта и ход лучей

• В микроскопе наблюдаемый предмет помещают очень близко к объективу, на расстоянии, немного превышающем его фокусное. Объектив создает действительное, увеличенное и перевернутое промежуточное изображение. Окуляр затем работает как лупа, создавая финальное мнимое, еще более увеличенное изображение, которое и видит наблюдатель.

• В подзорной трубе объект находится практически в бесконечности, поэтому лучи от него приходят к объективу параллельным пучком. Объектив строит действительное, уменьшенное и перевернутое изображение в своей фокальной плоскости. Окуляр, как и в микроскопе, увеличивает это промежуточное изображение. В подзорных трубах, в отличие от многих астрономических телескопов, дополнительно устанавливается оборачивающая система (например, призменная), чтобы конечное изображение было прямым (не перевернутым).

Ответ: Микроскоп отличается от подзорной трубы своим назначением (наблюдение мелких близких объектов против крупных удаленных), что определяет их конструкцию: у микроскопа объектив короткофокусный ($F_{об} < F_{ок}$), а у подзорной трубы — длиннофокусный ($F_{об} > F_{ок}$). Кроме того, в микроскопе объект располагается вблизи фокуса объектива, а в трубе — на бесконечно большом расстоянии.