วิธีการใหม่ในการวัดกำลังขยายของกล้องจุลทรรศน์
การวัดกำลังขยายของกล้องจุลทรรศน์เป็นการทดลองพื้นฐานในการทดลองทางฟิสิกส์ของมหาวิทยาลัย กำลังขยายของกล้องจุลทรรศน์ M=กำลังขยายของเลนส์ใกล้ตา × กำลังขยายของเลนส์ใกล้วัตถุ วิธีการวัดกำลังขยายแบบดั้งเดิมของกล้องจุลทรรศน์คือการใช้วิธีการสังเกตโดยตรง วิธีนี้ง่ายและไม่ซับซ้อน ซ้ำซากจำเจ แต่ความแม่นยำของการอ่านต่ำ ส่งผลให้เกิดข้อผิดพลาดมาก ด้วยเหตุนี้ บทความนี้จึงเสนอวิธีการใหม่ในการวัดกำลังขยายของกล้องจุลทรรศน์ ซึ่งปรับปรุงความแม่นยำของผลการทดลองอย่างมาก
หลักการทดลอง
ใช้ collimator เพื่อวัดเส้นทางแสงของความยาวโฟกัสของเลนส์ ปรับเส้นเล็งที่แกะสลักด้วยห้ากลุ่ม (เรียกว่าแผ่นปัวโรต์) เข้ากับระนาบโฟกัสของเลนส์ใกล้วัตถุของเลนส์ใกล้วัตถุ L0 ถอดกระจกเงาออก และวางความยาวโฟกัสที่จะวัดไว้ด้านหน้าของคอลลิเมเตอร์ หากใช้เลนส์ ภาพของแผ่นปัวโรต์จะได้บนระนาบโฟกัสรูปสี่เหลี่ยมจตุรัส F' ของเลนส์ที่จะทดสอบ
โดยใช้หลักการทดลองข้างต้น หลังจากการทดลองหลายครั้งในกระบวนการเรียนการสอนระยะยาวพบว่า Collimator สามารถใช้วัดทางยาวโฟกัสของเลนส์ใกล้วัตถุของกล้องจุลทรรศน์ เลนส์ใกล้ตา และระยะห่างจากจุดโฟกัสได้อย่างแม่นยำ ของวัตถุช่องมองภาพไปยังเลนส์ภาคสนามของช่องมองภาพ แล้วใช้ไมโครมิเตอร์วัดค่าด้วยกล้องจุลทรรศน์อย่างแม่นยำ ระยะห่างระหว่างเลนส์ใกล้วัตถุตรงกลางกับกระจกมองภาพตรงกลางของเลนส์ใกล้ตา ระยะห่างระหว่างกระจกส่องกลางของเลนส์ใกล้ตากับกระจกมองภาพ และช่วงแสงระหว่างเลนส์ใกล้วัตถุกับเลนส์ใกล้ตาของกล้องจุลทรรศน์สามารถคำนวณเพื่อให้ได้ โฟกัสของรถไฟออปติกผสมประกอบด้วยเลนส์ใกล้วัตถุและเลนส์ใกล้ตา ถ้ายกกล้องจุลทรรศน์ทั้งตัวก็เปรียบเหมือนแว่นขยายธรรมดา
ขั้นตอนสำคัญในการทดลองปรับระบบ
(1) ปรับท่อรับแสง กล่าวคือ เส้นเล็งอยู่บนระนาบโฟกัสของเลนส์ใกล้วัตถุอย่างเคร่งครัด เพื่อให้จุดกึ่งกลางของเส้นเล็งตรงกับแกนลำแสงของท่อปรับภาพ
(2) วางเครื่องมือบนแท่นวางออปติคัลและปรับเพื่อให้โคแอกเซียลทั้งระบบ
(3) วัดความยาวโฟกัสของเลนส์ใกล้วัตถุในกล้องจุลทรรศน์ (โดยยึดแผ่นโบโรของคอลลิเมเตอร์เป็นวัตถุ) และเลื่อนเลนส์ใกล้วัตถุในแนวแกนจนกว่าจะเห็นภาพที่ชัดเจนบนแผ่นโบโรจากกล้องจุลทรรศน์ที่กำลังเคลื่อนที่ และ วัดระยะทางบนแผ่น Boro โดยระยะภาพของเส้นที่สองของ y คือวัตถุ y ดังนั้นทางยาวโฟกัสของเลนส์ใกล้วัตถุของกล้องจุลทรรศน์คือ:
(4) วัดความยาวโฟกัสของวัตถุในช่องมองภาพของกล้องจุลทรรศน์ f ระยะห่างจากจุดโฟกัสของวัตถุในช่องมองภาพถึงกระจกสนามของช่องมองภาพ วางเครื่องมือบนแท่นวางออปติก แล้วปรับเพื่อให้ โคแอกเชียลทั้งระบบ
จัดแนวกระจกมองภาพในช่องมองภาพของกล้องจุลทรรศน์ให้ตรงกับ collimator และเลื่อนช่องมองภาพตามแนวแกนจนกระทั่งมองเห็นภาพที่ชัดเจนของเส้นสลักบนแผ่น Borot จากกล้องจุลทรรศน์ที่กำลังเคลื่อนที่ (F คือโฟกัสเสมือนจริง ซึ่งอยู่ระหว่างกระจกมองภาพกับ พื้นที่เลนส์ฟิลด์) บันทึกตำแหน่งของเลนส์ใกล้ตาเป็น x1; วัดระยะทาง y′ ระหว่างภาพของเส้นตรงสองเส้นด้วยระยะห่าง y บนแผ่นโบโร
เมื่อเปรียบเทียบกับวิธีการใหม่ในบทความนี้ วิธีการวัดกำลังขยายแบบดั้งเดิมของกล้องจุลทรรศน์มีข้อดีตรงที่ง่าย ใช้งานง่าย และชัดเจนเมื่อมองเพียงแวบเดียว อย่างไรก็ตาม จากการทดลอง นักเรียนไม่สามารถเข้าใจโครงสร้างของแต่ละส่วนของกล้องจุลทรรศน์ได้อย่างแท้จริง โดยเฉพาะโครงสร้างและหลักการของเลนส์ใกล้ตา วิธีการทดลองใหม่ช่วยให้นักเรียนได้สัมผัสกับกระบวนการแก้ปัญหาในทางปฏิบัติด้วยความรู้และทักษะในการใช้วิธี collimation เพื่อวัดความยาวโฟกัสของเลนส์ เชี่ยวชาญวิธีการวัดจุดฐานและทางยาวโฟกัสของระบบออปติกอย่างแท้จริง เข้าใจการใช้งานเฉพาะของระบบออปติกในชีวิตจริง ช่วยให้นักเรียนได้เรียนรู้การวิเคราะห์จากมุมมองที่แตกต่างกันและใช้วิธีการที่แตกต่างกันในการแก้ปัญหาเดียวกัน เนื่องจากการใช้วิธีการใหม่ การทดลองสังเกตแบบง่ายๆ ดั้งเดิมจึงกลายเป็นการทดลองที่ครอบคลุมพร้อมความสามารถในการลงมือปฏิบัติจริง เนื้อหาเข้มข้น และการผสมผสานเนื้อหาการทดลองต่างๆ และผลการทดลองแสดงให้เห็นว่าข้อผิดพลาดลดลงอย่างมาก
