Übungen zur Physik für Chemiker II - Helmholtz

Übungen zur Experimentalphysik III
Dr. J. Nordin, B. Hoock, M. Olchanski
Aufgaben zur 2. Übung
Vorbereitung für 15.11. bis 17.11. 2016
Optische Abbildung und optische Instrumente
4. Mikroskop
Mit einem 10-fach vergrößernden Okular soll ein einfaches Mikroskop aufgebaut werden.
Wie groß ist die Brennweite des Objektivs zu wählen, damit eine 400-fache Gesamtvergrößerung erreicht wird? Die Tubuslänge (Abstand der inneren Brennpunkte von Objektiv und
Okular) betrage t = 160 mm.
5. Auflösungsvermögen und Vergrößerung eines Mikroskopes
Welche Okularvergrößerung VOK wählt man zweckmäßigerweise bei einem Objektiv der Vergrößerung ßOb = 100 (Abbildungsmaßstab) und einer numerischen Apertur A = 1,35 ?
Man beachte, dass das Auflösungsvermögen des Auges bei einem Sehwinkel von
σA = 6.10-4 rad liegt. Es werde monochromatisches Licht mit λ = 550 nm benutzt. Wie groß ist
dann die förderliche Vergrößerung des Mikroskopes?
6. Brechung
Ein dünner Glasstab habe die Länge l = 30 cm, die Brechzahl n = 1,5, und werde durch ein
planes und ein sphärisch konvexes Ende mit Krümmungsradius r = 10 cm abgeschlossen. Außerhalb des Stabes, im Abstand g = 60 cm vor der sphärischen Fläche, befinde sich auf der
Symmetrieachse des Stabes eine punktförmige Lichtquelle Q. Skizzieren Sie den Verlauf der
von Q ausgehenden Lichtstrahlen. Gibt es einen Punkt, in dem sich die Strahlen wieder treffen? Und wenn ja: wo? Unter welchem Winkel ξ treffen sich Strahlen, die bei mit einem
Winkel α mit der optischen Achse einschließen? Wie groß ist die Winkelvergrößerung
7. Totalreflexion
Ein Lichtstrahl treffe aus Luft (n= 1) auf einen Plexiglasquader (np=1,491), der fast vollständig in Äthylalkohol (nA=1,3617) eingetaucht ist (siehe Abbildung).
a) Berechnen Sie den Winkel Θ, für den sich am Punkt P Totalreflexion ergibt.
b) Wenn der Äthylalkohol entfernt wird, ergibt sich dann auch mit dem in a) berechneten
Winkel Θ am Punkt P Totalreflexion? Begründung!