实验论文——望远镜和显微镜组装和放大率测定.docx

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1、望远镜和显微镜组装和放大率的测定摘要：本论文主要从望远镜和显微镜的组装，以及其放大率的测量方向作探究。本实验开始讲了显微镜，开普勒望远镜以及伽利略望远镜的原理，随后陈述了实验的过程，分析了实验理论中的缺陷，并提出了一定的改进方案。关键词：望远镜，显微镜，凸透镜，凹透镜，放大倍数。引言：显微镜和望远镜是最常用的助视仪器常被组合在其他的仪器中使用。因此，了解并掌握它们的结构原理和调节方法，了解并掌握其放大率的概念和测量方法，不仅有助于加深理解透镜成像规律，也有助于正确使用其他光学仪器。毋庸置疑，前人已经对这些仪器研究得十分出色了，他们创造了一系

2、列的测量仪器放大率的方法，并对其不断改进。但是，现在测量望远镜和显微镜的放大率仍然是个十分棘手的问题。于是，我们做了这个实验并做出了一定的改进。【实验原理】1、望远镜构造及其放大原理望远镜通常是由两个共轴光学系统组成，我们把它简化为两个凸透镜，其中长焦距的凸透镜作为物镜，短焦距的凸透镜作为目镜。图1所示为开普勒望远镜的光路示意图，图中L0为物镜，Le为目镜。远处物体经物镜后在物镜的像方焦距上成一倒立的实像，像的大小决定于物镜焦距及物体与物镜间的距离，此像一般是缩小的，近乎位于目镜的物方焦平面上，经目镜放大后成一虚像于观察者眼睛的明视距离与无

3、穷远之间。物镜的作用是将远处物体发出的光经会聚后在目镜物方焦平面上生成一倒立的实像，而目镜起一放大镜作用，把其物方焦平面上的倒立实像再放大成一虚像，供人眼观察。用望远镜观察不同位置的物体时，只需调节物镜和目镜的相对位置，使物镜成的实像落在目镜物方焦平面上，这就是望远镜的“调焦”。图1图2望远镜可分为两类：若物镜和目镜的像方焦距均为正（既两个都为会聚透镜），则为开普勒望远镜，此系统成倒立的像；若物镜的像方焦距为正（会聚透镜），目镜的像方焦距为负（发散透镜），则为伽利略望远镜，此系统成正立的像。望远镜主要是帮助人们观察远处的目标，它的作用在于增

4、大被观测物体对人眼的张角，起着视角放大的作用。望远镜的视角放大率定义为：（1）用望远镜观察物体时，一般视角均甚小，因此视角之比可以用正切之比代替，于是，光学仪器的放大率近似可以写为：（2）在实验中，为了把放大的虚像l与l0直接比较，常用目测法来进行测量。如图2所示。设长为的标尺（目的物）直接置于观察者的明视距离处（约3米），其视角为，用一只眼睛直接观察标尺（物），另一只眼睛通过望远镜观看标尺的虚像（）亦在明视距离处，其长度为，视角为，调节望远镜的目镜，使标尺和标尺的像重合且没有视差，读出标尺和标尺像重合区段内相对应的长度，即可得到望远镜的放

5、大率：（3）因此只要测出目标物的长度及其像长，即可算出望远镜的放大率。（4）由上式见，视放大率（绝对值）等于物镜与目镜的焦距之比，欲增大视放大率，必须增大物镜的焦距或减小目镜的焦距。同时，随着物镜和目镜的焦距的符号不同，视放大率可正可负。如果为正值，像是正立的，为伽利略望远镜，如果为负值，像是倒立的，为开普勒望远镜。2.显微镜组装及其放大倍数测量最简单的显微镜由两个凸透镜构成。其中，物镜的焦距很短，目镜的焦距较长。它的光路如图所示。图3显微镜成像示意图图中的Lo为物镜（焦点在Fo和Fo′），其焦距为fo；Le为目镜，其焦距为fe。将长度为y

6、1的被测物AB放在Lo的焦距外且接近焦点Fo处，物体通过物镜成一放大的倒立实像A′B′(其长度为y2），此实像在目镜的焦点以内，经目镜放大后，在明视距离D上得到一个放大的虚像A″B″（其长度为y3）。虚像A″B″对于观测物AB来说是倒立的。由图中可见，显微镜的放大率为：。（1）Δ为显微镜物镜像方焦点F0′和目镜的物方焦点Fe之间的距离，称为物镜和目镜的光学间隔（显微镜的光学间隔一般是一个确定值，通常在17-19cm）。因而式（1）可改写成，(2)由式（2）可见，显微镜的放大率等于物镜放大率和目镜放大率的乘积。在fo、fe、Δ和D为已知的情况

7、下，可利用上式算出显微镜的放大率。【实验内容】1开普勒望远镜图41、根据已知透镜的焦距确定一个为物镜、另一个为目镜，并将标尺直接置于观察者的明视距离处（约3米）。2、将物镜、目镜放在一起，调节高低、左右方位，使其中心大致在一条与光学平台平行的直线上，同时，各光学元件互相平行，垂直于光学平台。3、按照图3的光路组成开普勒望远镜，向约3米远处的标尺调焦，使标尺刻度成清晰的像。4、用数码照相机拍摄目镜中的像；保持相机位置及镜头焦距不变，直接对着标尺拍照。5、将两张照片导入计算机，测量标尺上相同刻度对应的像素宽度，它们之比即为望远镜放大倍数。2.伽

8、利略望远镜图5伽利略望远镜成像图1、根据已知透镜的焦距确定一个为物镜（凸透镜）、另一个为目镜（凹透镜），并将标尺直接置于观察者的明视距离处（约3米）。2、其余内容与开普勒望远镜类