了解薄透镜成像规律

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1、了解薄透镜成像规律1、知识介绍透镜是一种将光线聚合或分散的光学元件，通常是由玻璃、水晶、塑料等透明材料构成，日常生活中使用的放大镜、眼镜都是透镜。透镜分两类，中间厚边缘薄的叫凸透镜，中间薄边缘厚的叫凹透镜。人类使用透镜的历史比较悠久，有关透镜的文字记载，最早是古希腊的ristophanes在公元前424年提到了烧玻璃（即利用凸透镜汇聚太阳光来点火）；古罗马作家、科学家老普林尼（23年–79年）用文字叙述了尼禄曾利用绿宝石（类似于矫正近视的凹透镜）观看格斗比赛；古罗马哲学家塞涅卡也曾记述了一个著名的历史传说，相传古希腊科学家阿基

2、米德在古罗马人侵略古叙古拉的时候，用一个巨型凸透镜成功地点燃并烧毁了古罗马人的战船。我国古代曾有过“以珠取火”之说，文献记载最早见于《管子·侈靡》篇：“珠者，阴之阳也，故胜火。”（原注：珠生于水，而有光鉴，故为阴之阳。以向日则火烽，故胜火）。西汉（公元前206～23年）《淮南万毕术》中记载：“削冰令圆，举以向日，以艾承其影，则火生。”“削冰令圆”指制作冰透镜；“以艾承其影”是指将易燃物艾放在其焦点上。其后，晋朝张华的《博物志》中也有类似记载。随着科学技术的发展，透镜在工业、农业、航天、军事、矿业、能源、科学研究以及日常生活等各

3、个方面都有着重要的应用。除了近视眼镜、老花眼镜、放大镜、照相机、投影仪等之外，还有最重要的两个应用——显微镜和望远镜。有了显微镜，人类开始认识微观世界。显微镜是将微小物体或物体的微细部分高倍放大以便观察的仪器，广泛应用于工农业生产及科学研究。显微镜分光学显微镜和电子显微镜：光学显微镜以可见光为光源，在1590年由荷兰的杨森父子首创，现在的光学显微镜可把物体放大约2000倍，分辨的最小极限达0.1微米（μm即10-6m）。图3-1光学显微镜图3-2光学显微镜构造示意图图3-3光学显微镜下的雪花1934年德国人鲁斯卡设计制造出第一

4、台电子显微镜，大大推动了人类进行科学研究的进程。特别是20世纪90年代之后的电镜，除用于形态分析之外，已成为结合了各种元素分析、离子定位、元素浓度定量分析附件的多功能型仪器，通过与计算机联机，能进行图像分析、图像处理及远程图像传输与分析。其成象原理和光学显微镜相似，但采用电子射线来代替光波，电磁透镜组相当于光学显微镜中的聚光器、物镜及目镜系统。其性能远远超过了光学显微镜，分辨率目前可以达到1埃（Å即10-10m），放大率已达到几十万倍以上，已经成为凝聚态物理、半导体电子技术、材料、化学、生物、地质等多学科的非常重要的研究手段。

5、可以说，没有电子显微镜，就没有现代科学技术。电子显微镜包括透射电子显微镜（TransmissionElectronMicroscope，TEM）、扫描电子显微镜（ScanningElectronMicroscope，SEM）、高分辨率的扫描透射电镜（HighResolutionScanningTransmissionElectronMicroscope，HRSTEM）、扫描隧道显微镜（ScanningTunnelingMicroscope，STM）、原子力显微镜（Atomic Force Microscope，AFM）、激光扫

6、描共聚焦显微镜（LaserScanningConfocal Microscope，LSCM）等。其中透射电镜是应用最广泛的一种电子显微镜，通过电子束照射样品，电磁透镜收集穿透样品的电子，并放大成像，用以显示物体内部超微结构。它的分辨率可达0.2nm（10-9m），放大倍数可达40-100万倍。图3-4透射电子显微镜图3-5透射电子显微镜下的晶格分布透镜的应用除了使人类深入了解微观世界，也使人类不断改变对宏观世界的认识。天文望远镜就是观测天体的重要手段，可以毫不夸张地说，没有望远镜的诞生和发展，就没有现代天文学。将望远镜用于探索

7、宇宙的奥秘，要归功于意大利科学家伽利略，1609年，伽利略制造出一架能提供30倍放大率的小型天文望远镜，利用它观测到了月球陨石坑、太阳黑子、木星的4颗卫星、土星环，并指出银河实际上是由许多恒星构成的。1672年，牛顿设计了利用凹透镜将光线聚集并反射到焦点上的反射望远镜，这种设计使望远镜的放大倍率达到了数百万倍，远远超过了折射望远镜所能达到的极限。1930年，德国天文学家施密特将折射望远镜和反射望远镜的优点（折射望远镜像差小，反射望远镜没有色差、造价低廉且反射镜可以造得很大）结合起来，制成了第一台折反射望远镜，是目前使用最广泛的

8、天文望远镜。图3-6伽利略折射式望远镜图3-7牛顿反射式望远镜从第一架光学望远镜到射电望远镜诞生的三百多年中，光学望远镜一直是天文观测最重要的工具。随着望远镜在各方面性能的改进和提高，天文学也正经历着巨大的飞跃，迅速推进着人类对宇宙的认识。目前世界上功能最强的五大天文望远镜分