8.13. A leképezés Abbe-elméletének egyszerű demonstrálása

A kísérlet célja

A leképezés Abbe-elméletének megismerése és egyszerű demonstrációja.

Szükséges anyagok, eszközök

• Lámpa (12 V, 100 W, transzformátorra kötve)
• Kettős kondenzor lencse (f = 5 cm)
• Gyűjtőlencse (f = 10 cm)
• Állítható rés
• Keresztrács diapozitív (üveglemezek közé szorított drótháló)
• Diapozitív tartó lemez
• Optikai sín (5 db lovas, 5 db T tartó)
• Talpas ernyő

Leírás

A fényelhajlás leképezésben betöltött szerepére az Abbe-elmélet mutat rá. Eszerint a megvilágított tárgyakról a leképező eszköz (szem, lencse stb.) oly módon alkot képet, hogy a tárgy apró részletein elhajló nyalábokat egyesíti (interferálja). A kép az interferencia eredménye. Ha tehát a tárgy valamely részletéről csak a „nulladrendben elhajló” (eredeti irányú) nyaláb jut a leképező eszközbe, akkor az eszköz erről a részletről nem alkot képet. A képalkotáshoz az szükséges, hogy a nulladrend mellett még legalább a +1 és a -1 rendben elhajló nyalábok is bejussanak a rendszerbe.

Képezzünk le egy keresztrács szerkezetű drótszitát kb. 1,5 m-re álló ernyőre. A szita vékony szálú, 1-2 mm száltávolságú. Diakeretbe fogva, közvetlenül az 5 cm fókuszú kondenzor után állítsuk. A kondenzor az izzószálat néhány cm-rel a vetítőlencse (f = 20 cm) után képezzük le (lásd ábra).

Helyezzünk a vetítőlencse és az ernyő közé – a lencséhez közel – egy állítható (a kísérlet kezdetén még 3-4 mm széles) rést. A rés a szita egyik szálirányával párhuzamosan álljon. Keressük meg azt a távolságot, amelyre a rést állítva a szita képe változatlanul jól látszik. Most szűkítsük le a rést. A réssel párhuzamos szitaszálak képe eltűnik, a résre merőlegeseké viszont továbbra is jól látszik. Ha a rés a másik száliránnyal párhuzamos, akkor ennek képe tűnik el. A rés lemeze azokat az elhajlási rendeket tartja vissza, amelyeket a vele párhuzamos szitaszálak hoznak létre.

Kísérlethez kapcsolódó kérdések

• Az Abbe-elmélet alapján becsüljük meg, hogy optikai mikroszkóppal (500 nm-es fényt használva) mi az a legkisebb tárgy, amit még látni lehet, ha az objektívünk átmérője 1 cm és a testet 0,1 mm-re tudja megközelíteni.