光学论文 望远镜的组装与显微镜.doc

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1、望远镜的组装与显微镜摘要望远镜和显微镜都是用途及其广泛的助视光学仪器。望远镜主要是帮助人们观察远处的目标，它的作用在于增大被观测物体对人体的张角，起着视角放大的作用。显微镜主要用来帮助人们观察近处的微小物体。关键词望远镜，显微镜，视角放大率，组装引言为了适应不同的性能和要求，望远镜和显微镜的种类很多，构造也各有差异，但是它们的基本光学系统都由一个物镜和一个目镜组成。望远镜和显微镜在天文学、电子学、生物学和医学等领域中都起着十分重要的作用。一、实验原理（一）、望远镜构造及其放大原理1、开普勒式望远镜开

2、普勒式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。这种望远镜成像是上下左右颠倒的，但视场可以设计的较大，最早由德国科学家开普勒于1611年发明。开普勒式原理由两个凸透镜构成。但这种结构成像是倒立的，所以要在中间增加正像系统。开普勒式望远镜看到的是虚像,物镜相当于一个投影仪,目镜相当于一个放大镜。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

3、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于无穷远之间。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，图1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”。2、伽利略式望远镜图2物镜是会聚透镜而目镜是发散透镜的望远镜。光线经过物镜折射所成的实像在目镜的后方（靠近人

4、目的后方）焦点上，这像对目镜是一个虚像，因此经它折射后成一放大的正立虚像。伽利略望远镜的放大率等于物镜焦距与目镜焦距的比值。其优点是镜筒短而能成正像，但它的视野比较小。3、望远镜的视角放大率图3望远镜主要是帮助人们观察远处的目标，它的作用在于增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）（二）显微镜构造及其放大原理显微镜和望远镜的光学系统十分相似，都是由两个

5、凸透镜共轴组成，其中，物镜的焦距很短，目镜的焦距较长。如图4所示，实物PQ经物镜L0成倒立实像P¢Q¢于目镜Le的物方焦点Fe的内侧，再经目镜Le成放大的虚像P²Q²于人眼的明视距离处。图4用望远镜或显微镜观察物体时，一般视角均甚小，因此视角之比可用其正切之比代替，于是光学仪器的放大率M可近似地写成式中l0是被测物的大小PQ，l是在物体所处平面上被测物的虚像的大小P²Q²。显微镜的计算放大率二、实验步骤1、伽利略望远镜的组装（1）测出所给透镜的焦距，凸透镜作为物镜，凹透镜作为目镜（2）组装伽利略望远

6、镜：按图2放好各元器件，调节同轴等高，固定目镜，移动物镜，向远处的标尺调焦，使一只眼睛在目镜中间看到清晰的标尺像。（3）设定标尺的指标间距L1为17cm，大致和组装的望远镜等高。睁开双眼，一只眼睛通过组装望远镜看标尺像，另一直眼睛直接注视标尺，用视觉系统同时获得被望远镜放大的标尺像和直观的标尺如图5，把通过望远镜观察到的指标像投影到标尺实物上，记住指标像在实物标尺上的位置，走近标尺读出上下位置间隔L2。图5(4)求出望远镜的测量放大率M=L1／L2，并与计算放大率作比较.2、显微镜（1）如图4放置各

7、器件，调等高同轴（2）将透镜Lo与Le按顺序放在一起，焦距小的作为物镜，焦距大的作为目镜记录两透镜的位置，算出间距d（）（3）沿光具座移动靠近光源的毛玻璃微尺M1，从显微镜系统中得到微尺放大像（4）用白光源照亮毫米尺M2；（5）移动微尺M1，消除视差，读出未放大的M2的格数b所对应的M1的格数a（6）显微镜的测量放大率；显微镜的计算放大率3、测定望远镜的放大率，将测得结果与理论值进行比较。4、测定显微镜的放大率，将测得结果与理论值进行比较。5、自己动手组装望远镜。三、实验数据1、伽利略式望远镜凸透镜

8、（物镜）fo=24.64cm凹透镜（目镜）fe=11.6cm被测物理量名称标尺中指标在实物标尺中对应的位置红色指标内直观标尺的长度M测量次数114.54.5101.70214.24.39.91.72314.44.89.61.772、显微镜fo=4cmfe=2cm标尺M1LoLe标尺上的位置cm2341.248M21.5格（1.5mm）对应的M1的长度a＝10格（1cm/格）四、实验分析1、伽利略望远镜测量的视角放大率M=1.73理论值M’=fo／fe=2.124实验值