实验21__望远镜与显微镜的组装.doc

实验 望远镜与显微镜的组装 [实验目的] 熟悉望远镜和显微镜的构造及其放大原理。 掌握光学系统的共轴调节方法。 学会望远镜、显微镜放大率的测量。 [仪器用具] 1．光具座（或光学平台）； 2．凸透镜若干； 3．光源、箭孔屏； 4．平面镜、光屏、米尺及透明标尺等。 [实验原理] 望远镜和显微镜都是用途极为广泛的助视光学仪器，显微镜主要用来帮助人们观察近处的微小物体，而望远镜则主要是帮助人们观察远处的目标，它们常被组合在其他光学仪器中。为适应不同用途和性能的要求，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。 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。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。图5-3-1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。用望远镜观察不同位置的物体时，只需 图1 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”。 显微镜和望远镜的光学系统十分相似，都是由两个凸透镜共轴组成，其中，物镜的焦距很短，目镜的焦距较长。如图5-3-2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P(Q(于人眼的明视距离处。 图2 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P(Q(。 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。以望远镜为例，其方法是：选一个标尺作为被测物，并将它安放在距物镜大于1.5米处，用一只眼睛直接观察标尺，另一只眼睛通过望远镜观看标尺的像。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大率。 [实验内容] 1．望远镜的组装 （1）测出所给透镜的焦距，并确定一个作为物镜，另一个作为目镜（根据什么来选择？）。 （2）将一个已知焦距的凸透镜与光源、透明标尺组成一近似平行光，当作无究远发光物体。 （3）装上物镜，记下其位置，观察无穷远发光物体通过物镜后在像方空间上所成的实像，调节观察屏，测出成像位置、大小和倒正。 （4）取走像观察屏，在附近装上目镜，调节共轴，再前后略微移动目镜，直到用眼睛贴近目镜可清晰地看到标尺像，记下此时目镜位置。 （5）按实测的物镜、目镜位置及中间实像位置，按一定比例画出所组装望远镜成像光路图，算出系统视角放大率M。 2．显微镜的组装 （1）将所选出的物镜和目镜置于光具座上，并限定镜筒长度。调整两透镜使其同光轴。 （2）以透明标尺为物，放置在物镜前。前后移动该物，眼睛在目镜后观察，直到能看到清晰的放大的虚像为止。记下标尺，物镜和目镜的位置。 （3）用像屏在目镜和物镜之间找到所成的实像，并记下实像的位置。 （4）根据记录的数据画出所组装显微镜的成像光路图。 （5）由所测得的物镜和目镜的焦距，计算所组装显微镜的视角放大率。 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。 [试验后思考题] 望远镜和显微镜在结构和成像原理方面有何不同？ 显微镜放大率是如何推导出来的？尝试设计一个测定显微镜放大率的实验方案。