同步练习二活动与探究－显微镜和望远镜

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1、活动与探究［课题］制作望远镜［内容］学过了有关望远镜的一些知识.学生们也想用望远镜观看星象，迫切需要有一架天文望远镜，但是目前国内能买到望远镜的地方不是很多，而需要买到自己合适的也不很容易，所以最好的办法就是自己做一架，这也是一件非常有意义的事情.［过程］怎么制作呢？要想自制，首先要了解天文望远镜的光学性能？1.放大率与视场放大率是望远镜观看物体本领的一种光学性能，一般人认为，放大率越大看星象越清楚.放大率等于物镜焦距和目镜焦距之比，所以增大物镜的焦距同时减小目镜的焦距，能得到适当的放大率，然而如果放大

2、率无限增大、物镜的口径没有同时增大，会导致光力越来越弱，用这样的望远镜观看景象，不仅不能增加观看细节的效果，反而难辨真实面目，与此同时用大倍率望远镜看到星象被放大了，使星象抖动的大气也随之放大，这样星象仿佛蒙上了一层跳荡的面纱，又不清楚了.所以，无限增大放大率，反而是费力不讨好，得不偿失.2.口径与分辨角世界上最大的天文台，都努力用最大口径望远镜观看天体，特别是探索暗弱天体的秘密，更是如此，望远镜的口径大小是个尺度，用它可以衡量天文台的工作能力.每架望远镜的观察的可能限度，取决于镜口的直径，它表示集光能

3、力的不同，口径越大集光能力就越强，这种集光本领与物镜口径成反比，例如用60cm镜进行观测时，假定眼睛瞳孔的直径是6mm，我们对于所看到的星体的亮度放大率为10000倍，我们把望远镜所观测到的星等，叫做望远镜的“极限星等”.对于同一颗星，人的肉眼和望远镜看上去有相当的差别.望远镜最大能看到的极限星等M和口径D相关，经验公式：M=7.1+5logD(D以cm为单位）由此可以计算出10cm的望远镜可以看到12等的星，不过这仅仅是理想公式.在实际观测中很难达到.原因是光在传播过程中有各种各样的损失；另外在城市里

4、面观测，晚间受灯光干扰，会使计算的星等下降1~2个星等.望远镜还有另一个重要指标：角分辨率,定义为A，经验公式是：A=12″/D(角秒）D表示口径，单位为cm，从式中可以看出，口径越大，角分辨率越大，可以分辨更多细节.从上面的讨论可以看出，观测效果越好，所需望远镜的口径越大，但是口径越大制造越麻烦，所以建议刚刚开始磨制望远镜的朋友选择10cm~30cm比较合适.将来可以挑战更大口径.3.焦距与光力望远镜的焦距是指物镜的焦距，如牛顿式是单片凹面镜的焦距值；卡片是主镜和副镜的合成焦距，不管哪种望远镜，制成后

5、的焦距是一个定值，一般焦距越大一定张角的天区在望远镜上的像越大，测量恒星的位置越能准确，观看有视面的星体，表面细微部分越清楚，比如，60m以上焦距的望远镜，观看木星的像直径达15mm（47″)，而用2m焦距来看，只能看到0.5mm直径的斑点，这样看来望远镜的焦距越长越好.但是，当望远镜口径一定时，如果焦距无限增加，看到的恒星表面光度变暗，影响效果，也就是说光力减弱.光力是指口径与焦距的比值，用A表示，即：A=D/f光力又叫做相对口径或简称焦比，从公式来看，焦距越长光力越弱，观看有视面天体细微部分效果变差

6、，观看更弱天体则无能为力.因为观看景像最后要用眼睛，而人眼观看星像的亮暗程度，与光力A的平方成比例，而望远镜制作时，要看望远镜所能担负的任务，选择合适的光力.在实际应用上，把光力的比值的倒数叫做相对焦距，如F8表示焦距是口径的8倍，10cm口径，焦距为80cm；20cm口径时，焦距为160cm，一般观看月亮，行星的细部，望远镜光力可选择~之间，观看大范围的星云和星团光力可选择~之间.结果：制作望远镜.材料：准备两个凸透镜，一个焦距比另一个稍大一些，分别与两个透镜尺寸差不多的大小硬纸筒，大纸筒可套进小纸筒

7、，纸筒也可自己制作.制作：将焦距较大的透镜作为物镜，较小的作为目镜，分别将它们固定在大小两个纸筒中，如右图所示：使用：将物镜对准远处的物体，不断推拉小纸筒，直到看到清楚放大的像为止.原理：如下图所示，从远处物体射到物镜上的光线是平行的.经物镜后，在焦点外距焦点很近的地方，得到物体的倒立、缩小的像.目镜的前焦点和物镜的后焦点是重合在一起的.所以实像位于目镜和它的焦点之间离焦点很近的地方，实像对于目镜来说是物体，它对于目镜所成的像是放大的虚像.这样，当我们对着目镜进行观察的时候，进入眼睛的光线就好像直接从这

8、个放大的虚像射来的.