光學放大鏡理論上最大放大倍數是多少?

Me88451


這個放大鏡指的是手持單片的放大鏡吧,就是一片凸透鏡,其原理就是讓物距小於鏡片焦距,就會得到一個放大的虛像,成像規律是:1/u(物距)+1/v(像距)=1/f(透鏡焦距)。當然,根據物與與凸透鏡焦距的位置不同,也可以成放大,等大,縮小的實像或虛像,參考下面的圖,回憶一下中學物理課上的內容,看看還能想起多少:


我們平常使用放大鏡就是讓物體在其焦距以內改變距離,來實像不同的放大效果。放大後虛像的大小=物體的大小×焦距/物體離焦距的距離(物體離鏡的距離要小於焦距),但我們平常使用的放大鏡的放大倍率是有規定的:使成像在明視距離處(25釐米)時的放大率為放大鏡的放大倍數,按照這個規定,放大鏡的放大倍數=1+250/f(焦距mm)。我們套用這個公式看看,5倍的放大鏡,焦距f=62.5mm,10倍的放大鏡,焦距f=27.8mm,30倍的放大鏡,焦距f=8.6mm,可以看出,放大倍率越高,焦距越短,直觀上看就是放大鏡中心鏡片厚度越厚,但不止是這樣,雖然隨著焦距的減小,放大倍率會跟著不斷的提高,理論上看似可以無限放大,但是,凸透鏡的焦距與材料的折射率,製作工藝,以及鏡片的曲率半徑是有關的。關於曲率半徑可以自行百度,需要知道是,鏡片曲率半徑越小,對光線的彎曲程度大,焦距就可以越短,放大倍數越大,但是鏡片本身就會變得越小,10倍的放大鏡,其曲率半徑一般為25mm,這樣小的曲率半徑不僅給磨製製作工藝帶來困難,並且半徑越小,像差就越大,這樣就造成可以觀看的物體的有效範圍很小,放大的像失真的就非常歷害,倍數越大的放大鏡視野就越小,一個標準10倍的放大鏡,其標準焦距為25mm,可以達到最大的視野約23mm,而一個標準30倍的放大鏡,它的標準焦距為8mm,達到最大的視野只有6mm左右,這樣的放大鏡是很不實用的。所以由單個凸透鏡做成的放大鏡片放大率不會超過倍。就算是雙鏡片的放大鏡的倍率也在20倍以下,如果要繼續提高放大倍數就得采用複合透鏡,這樣的話,就成了我們在實驗室裡看到的那些光學顯微鏡了。

所以從理論上講,放大鏡的放大倍率可以接近無限大,只要焦距和曲率半徑大於可見光的波長(400~760nm)。

最後提一下顯微鏡和望遠鏡,這兩種儀器也可以算上是光學放大鏡。

目前光學顯微鏡的分辨極限是0.2微米,正在向0.02微米努力(也受波長的限制),顯微鏡的放大倍數是物鏡放大倍數與目鏡放大倍數的乘積,目前目鏡放大倍數一般為10X,通過提高和改善透鏡的性能可以達到20X,物鏡放大倍數一般為40X,油鏡可以達到100X,所以光學顯微鏡的最大放大倍數為1000-2000倍。

而天文望遠鏡有點特別,是把遠處的物理“拉近”形成放大的效果,其倍率是物鏡的焦距與目鏡的焦距的比值,光學透鏡式的天文望遠鏡,也受限於材料與加工精度,所以其放大倍率也是有限的,並且,為了提高分辨率就必須收集和聚集更多的光線,就需要把望遠鏡的口徑做的越大,而增加的口徑就會帶來更大的體積與更高的重量,過大的鏡片(幾十噸)在地面上就會因為重力的影響而產生輕微的變形,這種輕微的變形對於像大型天文望遠鏡來說是很致命的,所以現在在地面上的大型光學望遠鏡一般是多鏡片組合或者就把望遠鏡放到太空中。目前看來,大型的天文望遠鏡的放大極限可能在10^5-10^6這個量級?

如果不考慮變形,扭曲,亮度下降,觀測困難等因素,一顆非常小的玻璃球就能為你帶來極高的放大倍率。


清明的星空


理論上,通過增加鏡片數和改善鏡片通光性質可以無限增大倍數。但增大過的倍數要保證人眼能看的到。假定人眼能看到0.1流明,你用激光把被攝物體照到10000流明,那麼就可以放大到10萬倍。

但實際上,鏡片會有散射,鏡筒會有反射。放大倍數大了,雜波變多,成像就會變的特別模糊。

而且,用光照一個物體,即便用了冷激光,因為光電效應,被攝物體也會發熱。

鏡片多的情況下,對焦的準確性也會被影響,所以,光鏡一般做到650倍左右,電子光鏡有2600倍的,再高的度數就很貴了😂😂


林春小穎講國學


這個還真沒有什麼理論,牽扯的問題很多。

鏡片的厚度、大小、距離、光子跟觀察者的眼睛聚焦等等必要條件…其實放大鏡理論上是放大視角,鏡片再大成像視角是不變,若變換就看不清了。

比方說鏡片10釐米寬的凸鏡,你要離物體5釐米才可以看得清。若10米的凸鏡,你就要距離離物體5米,還沒算肉眼與鏡片的距離。

放大鏡單鏡片還沒有超過10倍的,雙鏡片沒有超過20倍。再高倍數就要用到顯微鏡了。



雪疆沙漏


凡說以下兩點,皆為錯誤的:一,理論上可以無限放大;二,理論上沒有明確答案。具體不多說了,簡單說一下,要“看”得到一個目標,有幾個基本條件:光源,有體積和存在時間的被觀測對象。光源就有光強和光波長的因素,導致不能無限放大!說白了,被觀察對象的幾何尺寸及持續時間,同光源之間的關係決定了理論放大的極限!不是無限加鏡片就能看到分子原子的!


eastycc


本來理論上是可以無限放大的,但是光學的是用肉眼看的,所以最小分辨單元不能小於可見光波長。通常情況下的此時大約放大了2000倍。


daniubi001


超過十倍,手持式放大鏡就不方便使用了,從而進入顯微鏡的工作範疇,所以,手持式放大鏡,應該不會超過十倍。


全利88


多透鏡組合可以看最小細菌。


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