顯微鏡與望遠(yuǎn)鏡實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書_全

1、1一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康囊?、?shí)驗(yàn)?zāi)康?.通過(guò)實(shí)驗(yàn)掌握顯微鏡、望遠(yuǎn)鏡的基本原理；2.通過(guò)實(shí)際測(cè)量，了解顯微鏡、望遠(yuǎn)鏡的主要光學(xué)參數(shù)；3.根據(jù)指示書提供的參考材料自己選擇 2 套方案，測(cè)出水準(zhǔn)儀的放大率并比較與實(shí)驗(yàn)結(jié)果是否相符。二、實(shí)驗(yàn)器材二、實(shí)驗(yàn)器材1顯微鏡實(shí)驗(yàn)：顯微鏡實(shí)驗(yàn)：測(cè)量顯微鏡、分辨率板、分辨率板放大圖、透明刻線板、臺(tái)燈，高倍（40、45） 、中倍（8或 10） 、低倍（2.5、3或 4）顯微物鏡各一個(gè)，目鏡若干（4、5、10、15等） 。2望遠(yuǎn)鏡實(shí)驗(yàn)望遠(yuǎn)鏡實(shí)驗(yàn)： 25水準(zhǔn)儀、 平行光管、 1長(zhǎng)工作距測(cè)量顯微鏡、 視場(chǎng)儀、白熾燈、鋼板尺、升降臺(tái)、光學(xué)導(dǎo)軌、玻羅板、分辨率板。三、實(shí)驗(yàn)原理三、實(shí)驗(yàn)原理

2、（1 1）顯微鏡原理：）顯微鏡原理：顯微鏡是用來(lái)觀察近處微小物體細(xì)節(jié)的重要目視光學(xué)儀器。 它對(duì)被觀察物進(jìn)行了兩次放大：第一次是通過(guò)物鏡將被觀察物成像放大于目鏡的分劃板上，在很靠近物鏡焦點(diǎn)的位置上成倒立放大實(shí)像； 第二次是經(jīng)過(guò)目鏡將第一次所成實(shí)像再次放大為虛像供眼睛觀察，目鏡的作用相當(dāng)于一個(gè)放大鏡。由于經(jīng)過(guò)物鏡和目鏡的兩次放大， 顯微鏡總的放大率應(yīng)是物鏡放大率和目鏡放大率1的乘積。1絕大多數(shù)的顯微鏡，其物鏡和目鏡各有數(shù)個(gè)，組成一套，以便通過(guò)調(diào)換獲得各種放大率。顯微鏡取下物鏡和目鏡后，所剩下的鏡筒長(zhǎng)度，即物鏡支承面到目鏡支承面之間的距離稱為機(jī)械筒長(zhǎng)。我國(guó)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定機(jī)械筒長(zhǎng)為 160 毫米。顯微鏡的視

3、場(chǎng)以在物平面上所能看到的圓直徑來(lái)表示， 其視場(chǎng)受安置在物鏡像平面上的專設(shè)視場(chǎng)光闌所限制。顯微鏡的分辨率即它所能分辨的兩點(diǎn)間最小距離：nSinU61. 0式中：為觀測(cè)時(shí)所用光線的波長(zhǎng)；nSinU 為物鏡數(shù)值孔徑（NA） 。從上式可見，在一定的波長(zhǎng)下，顯微鏡的分辨率由物鏡的數(shù)值孔徑所決定，光學(xué)顯微鏡的分辨率，基本上與所使用光的波長(zhǎng)是一個(gè)數(shù)量級(jí)。為了充分利用物鏡的放大率，使被物鏡分辨出來(lái)的細(xì)節(jié)，能同時(shí)被眼睛所看清，顯微鏡應(yīng)有恰當(dāng)?shù)姆糯舐?。綜合考慮顯微物鏡和人眼自身的分辨率，可得出顯微鏡適當(dāng)?shù)姆糯舐史秶牵?00NA1000NA這個(gè)范圍的放大率稱為有效放大率。如使用比有效放大率更小的放大率，則不能看清

4、物鏡已經(jīng)分辨出的某些細(xì)節(jié)； 如取用高倍目鏡得到比有效放大率上限更2大的放大率，將是無(wú)效放大，不會(huì)增加清晰度。在選擇顯微鏡的物鏡和目鏡組合時(shí)，要驗(yàn)算其有效放大率是否滿足以上要求。（2 2）望遠(yuǎn)鏡原理：）望遠(yuǎn)鏡原理：望遠(yuǎn)鏡是觀察遠(yuǎn)距離物體的光學(xué)儀器。 其作用是使通過(guò)望遠(yuǎn)鏡所看到的物體對(duì)眼睛的張角大于用眼睛直接觀察物體的張角，從而產(chǎn)生放大感覺(jué)，看清物體的細(xì)節(jié)。望遠(yuǎn)鏡由物鏡和目鏡組成，物鏡的像方焦點(diǎn)與目鏡的物方焦點(diǎn)重合，因此平行光射入望遠(yuǎn)系統(tǒng)后，仍以平行光射出。一個(gè)光學(xué)系統(tǒng)各通光孔中，對(duì)光束孔徑限制最大的光闌，稱為孔徑光闌?？讖焦怅@在物方的共軛稱為入瞳，在像方的共軛稱為出瞳。判斷孔徑光闌的方法：將光學(xué)

5、系統(tǒng)中所有光學(xué)零件的通光孔，分別通過(guò)其前面的光學(xué)零件成像到整個(gè)系統(tǒng)的物空間去， 入瞳必然是其中對(duì)物面中心張角最小的一個(gè)。對(duì)目視光學(xué)儀器來(lái)說(shuō)，視放大率具有重要的實(shí)際意義。它是通過(guò)望遠(yuǎn)系統(tǒng)觀察物體大小與人眼直觀物體時(shí)的大小之比。根據(jù)定義、性質(zhì)和結(jié)構(gòu)關(guān)系，望遠(yuǎn)系統(tǒng)放大率有如下基本關(guān)系式：眼儀tgtg（定義式）（出瞳直徑）（入瞳直徑）dD（性質(zhì)）目物ff（結(jié)構(gòu)關(guān)系）從式中可以到，望遠(yuǎn)系統(tǒng)視放大率取決于望遠(yuǎn)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)參數(shù)，可以用不同的方法進(jìn)行測(cè)量和計(jì)算。望遠(yuǎn)鏡的分辨率可用極限分辨角表示。 即剛剛能分辨的二發(fā)光點(diǎn)對(duì)物鏡入瞳中心所張的角度。其值可由衍射理論得出：入D014 其中：D入是以毫米為單位表示的入瞳

6、直徑。（3 3）與實(shí)驗(yàn)有關(guān)的幾個(gè)概念：）與實(shí)驗(yàn)有關(guān)的幾個(gè)概念：工作距工作距：即被觀察物與物鏡之間的距離。在調(diào)整顯微鏡、望遠(yuǎn)鏡尋找清晰像時(shí)，必須首先考慮工作距的大小，如果工作距很小，而被觀察物因結(jié)構(gòu)件阻擋不能充分接近物鏡，不能將清晰的像成像在分劃板上，就無(wú)法進(jìn)行觀察和測(cè)量。景深景深：被觀察物能在像平面上獲得清晰像的空間深度稱為成像空間的景深，簡(jiǎn)稱景深。在使用高倍顯微鏡時(shí)需要特別注意，顯微鏡的放大率越高、數(shù)值孔徑越大，景深越小，調(diào)整時(shí)動(dòng)作要十分輕微，否則很難找到像。物鏡的數(shù)值孔徑物鏡的數(shù)值孔徑 NANA：物鏡的數(shù)值孔徑 NANsinU 通常標(biāo)注在物鏡上，如圖 13 所示。表示該物鏡為 8 倍，數(shù)值

7、孔徑NA0.25,機(jī)械筒長(zhǎng)為 160mm，0.17 表示用于檢驗(yàn)生物樣本時(shí)8/0.25160/0.17圖 13 顯微物鏡3所使用蓋玻片的厚度為 0.17mm。四、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和步驟四、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和步驟第第 1 1 部分：顯微鏡實(shí)驗(yàn)：部分：顯微鏡實(shí)驗(yàn)：1 1測(cè)量顯微鏡的物方線視場(chǎng)測(cè)量顯微鏡的物方線視場(chǎng)見圖 11 和圖 12，將透明刻線板放在測(cè)量顯微鏡的工作臺(tái)上。用臺(tái)燈照明，人眼通過(guò)測(cè)量顯微鏡能夠觀察到的最大刻線范圍，就是顯微鏡的物方線視場(chǎng)2。2由實(shí)像面上的視場(chǎng)光闌所限制。通常視場(chǎng)光闌直徑，即實(shí)像大小 2在41525mm 之內(nèi)。用不同的物鏡，相應(yīng)于不同的物方線視場(chǎng) 2；物鏡倍數(shù)越高，物方線視場(chǎng) 2越小。

8、操作步驟：操作步驟：（1）選擇高倍（40） 、中倍（8或 10） 、低倍（2.5、3或 4）顯微物鏡各一個(gè)（共 3 個(gè)） ，按照有效放大率公式 500NA顯1000NA 計(jì)算合適的目鏡倍數(shù)，在可提供的目鏡（4、5、10、15等）中選擇與高、中、低倍物鏡相匹配的目鏡各一個(gè)（即即：500物鏡物鏡 NA物鏡倍數(shù)物鏡倍數(shù)目鏡倍數(shù)目鏡倍數(shù)1000物鏡物鏡 NA） ，如果在實(shí)驗(yàn)室提供，如果在實(shí)驗(yàn)室提供的的3 個(gè)目鏡中選不到滿足此條件的，則選計(jì)算結(jié)果偏差最小的目鏡個(gè)目鏡中選不到滿足此條件的，則選計(jì)算結(jié)果偏差最小的目鏡。 ）（2）觀察透明刻線板的像，仔細(xì)調(diào)節(jié)顯微鏡使成像清晰。測(cè)量其物方線視場(chǎng)2。實(shí)驗(yàn)任務(wù)實(shí)驗(yàn)任

9、務(wù) 1 1：分別測(cè)量使用高倍（分別測(cè)量使用高倍（4040） 、中倍（、中倍（8 8 或或 1010） 、低倍、低倍（4 4以下）物鏡時(shí)以下）物鏡時(shí) 3 3 個(gè)線視場(chǎng)的大小。個(gè)線視場(chǎng)的大小。顯微鏡線視場(chǎng)的測(cè)量方法：（a）（b）（c）圖 1-3-1 測(cè)量顯微鏡線視場(chǎng)（a）注意使分劃板的刻線面朝向物鏡，且刻線盡量處于垂直狀態(tài)，將透明分劃板的像調(diào)焦清晰，刻線應(yīng)處于視場(chǎng)圓的最大直徑處，以便減少水平移動(dòng)工作臺(tái)時(shí)造成的讀數(shù)誤差，如圖 1-3-1（a） 。（b）旋轉(zhuǎn)顯微鏡工作臺(tái)上的 X 方向測(cè)微螺旋，使視場(chǎng)中最靠近右側(cè)的豎直刻線與圓形視場(chǎng)的右側(cè)相切（圖 1-3-1 b） ，記下此時(shí) X 方向測(cè)微螺旋讀數(shù) x1

10、（例如：x1=30.219mm） ；再旋轉(zhuǎn) X 方向測(cè)微螺旋，使處于最靠近視場(chǎng)左邊緣的豎直刻線也與視場(chǎng)圓左測(cè)相切（圖 1-3-1 c） ，記下此時(shí) X 方向測(cè)微螺旋讀數(shù) x2（例如：x2=30.190mm） 。記錄視場(chǎng)中直徑方向完整的方格數(shù) N（此圖中為 3 個(gè)方格，每格間距為 0.5mm） 。為消除測(cè)微螺旋空程，在兩次讀數(shù)時(shí)應(yīng)同向旋轉(zhuǎn)測(cè)微螺旋到達(dá)測(cè)量位置。兩次 X 方向測(cè)微螺旋讀數(shù)之差，表示視場(chǎng)邊緣非整數(shù)格數(shù)的大小?？砂聪率接?jì)算顯微鏡視場(chǎng)：視場(chǎng)大小N0.5mm（x2-x1） 。此圖中，視場(chǎng)大小=30.5+30.219-30.190=1.529（mm）問(wèn)題問(wèn)題： 如何證實(shí)不同倍數(shù)物鏡的物方視場(chǎng)

11、 2都同樣受到實(shí)像面上視場(chǎng)光闌的限制？（計(jì)算一下，它們的像方線視場(chǎng) 2是否相同？）2 2測(cè)量顯微鏡的分辨率測(cè)量顯微鏡的分辨率用顯微鏡觀察分辨率板上的一組圖案（見圖 14 所示） ，其上有不同間距的刻線。人眼剛能分辨的最小刻線間距即為測(cè)量顯微鏡物鏡的最高分辨率。51） 鑒別率板上的圖案由線距成等差數(shù)列的刻線組線距成等差數(shù)列的刻線組構(gòu)成。每個(gè)圖案單元由線距較寬的中間大方塊圖案和環(huán)繞大圖案周圍的小方塊圖案（小方塊圖案每組線距小方塊圖案每組線距為大圖案的為大圖案的 1/101/10，排列規(guī)律相同，排列規(guī)律相同）組成；2） 每個(gè)大方塊圖案和小方塊圖案均包括 4 個(gè)方塊區(qū)，由兩組相鄰由兩組相鄰（每組每組

12、2 2 個(gè)方個(gè)方塊區(qū)塊區(qū)）刻線距相同且刻線方向垂直的區(qū)組成刻線距相同且刻線方向垂直的區(qū)組成。中間大圖案 20 個(gè)線組的線距分別為（單位：m，相鄰線組間距差分別為 1m、2m） ：23456789101112141618202224262830四周小方塊圖案 20 個(gè)線組的線距分別為（相鄰線組間距差為 0.1m、0.2m） ：0.20.30.40.50.60.70.80.91.01.11.21.41.61.82.02.22.42.62.83.0其顯微照片見圖 1-4-0 所示：6（a）大圖案（b）小圖案圖 1-4-0 分辨率板顯微照片3） 要求找出顯微鏡剛好在垂直和水平方向兩個(gè)方塊圖案均能夠分辨

13、的線距最剛好在垂直和水平方向兩個(gè)方塊圖案均能夠分辨的線距最細(xì)的刻線組（即線距寬于它的線組均能分辨而窄于它的線組均不能分辨出線細(xì)的刻線組（即線距寬于它的線組均能分辨而窄于它的線組均不能分辨出線條條） ，并根據(jù)其相鄰關(guān)系查出其線距大小，此線距即顯微鏡的分辨率。實(shí)驗(yàn)任務(wù)實(shí)驗(yàn)任務(wù) 2 2：分別用高、中、低倍物鏡觀察分辨率板的像，測(cè)量其分別用高、中、低倍物鏡觀察分辨率板的像，測(cè)量其分辨率分辨率，分別記錄下，分別記錄下 3 3 個(gè)分辨率大小。個(gè)分辨率大小。根據(jù)公式nSinU61. 0，計(jì)算顯微鏡的理論分辨率，并與測(cè)量值比較，取0.55m。（a）（b）圖 1-4-1 顯微鏡分辨率板顯微照片讀取分辨率的技巧讀

14、取分辨率的技巧：注意使分辨率板的刻線面朝向物鏡，且圖案方塊盡量處于水平狀態(tài)，不要傾斜，將分辨率板的像調(diào)焦清晰。在使用高倍物鏡時(shí)，注意調(diào)整顯微鏡下面的反光鏡，使視場(chǎng)處于最亮狀態(tài)。對(duì)照?qǐng)D 14（是分辨率板中一組圖案的放大） ，觀察圖案中哪一組刻線剛好能被人眼分辨清楚。圖案中每個(gè)大方塊圖中包含 4 個(gè)小方塊圖，每個(gè)小方塊中又包含線距不等的多組刻線，其線距成等差數(shù)列。對(duì)中央大圖案，線距分別為：2，3，4，11（相鄰線組線距差1m） ；12，14,16, ，30（相鄰線組線距差 2m） ，相鄰的一對(duì)小方塊圖線距一樣，但取向不同，分別是垂直或水平。如果顯微鏡分辨率比較高，中央大圖案的所有刻線組都能分辨清楚

15、，則可以用測(cè)微螺旋移動(dòng)工作臺(tái)去觀察大圖案四周的小圖案方塊， 小圖案與大圖案形狀相7同，只是線距僅有大圖案的 1/10。線距分別為：0.2，0.3，0.4，1.1（相鄰線組線距差 0.1m） ；1.2，1.4,1.6, ，3.0（相鄰線組線距差 0.2m）.所謂某一組刻線能分辨，是指該線組所在方塊中所有比它線距大的線組都能看清楚，而所有比它線距小的線組都不能分辨（看不出刻線的形狀，只能看到一片灰色） ，而且，該線組對(duì)應(yīng)的相鄰水平或垂直線組也同時(shí)能夠看清楚。那么，這一組線的線距就是顯微鏡此時(shí)的分辨率。圖 1-4-1 是顯微鏡目鏡看到的分辨率板圖像，是大圖案的一部分， （a）為垂直方向的刻線， （b

16、）為水平方向的刻線。上下左右移動(dòng)工作臺(tái)可看出，該圖案屬于大圖案中刻線較密的兩組（圖 1-4 中央方塊，第 1、2 象限） 。從圖中可見， （a）圖中從左向右數(shù)第 4 組刻線剛好可以分辨（可看出該長(zhǎng)條圖形內(nèi)部有細(xì)線） ，而相鄰的左側(cè)間距更密的第 3 組刻線及第 2、1 組均無(wú)法分清長(zhǎng)條內(nèi)還含有細(xì)線，屬于無(wú)法分辨；而其右側(cè)的第 5 組刻線及以后各組則可清楚地看到由一組刻線組成，屬于可分辨。大圖案刻線較密的兩組刻線，從密向疏其間距依次為：2、3、4、5、10、11m（注：第 5、6 組圖案重疊是制造誤差所致） 。因此圖 1-4-（a）表示垂直方向分辨率為 5m；按同樣方法觀察： （b）圖中從上向下數(shù)

17、第 3 組刻線可以分辨，因此圖 1-4-（b）表示水平方向分辨率為 4m。由于垂直和水平方向分辨率不同，綜合分辨率以較低者為準(zhǔn)，故圖中分辨率為 5m。注意（注意（1 1） ：如果在視場(chǎng)中看到的圖案所處的位置與圖 14 所處方位不同，可以轉(zhuǎn)動(dòng)書中插圖使之與顯微鏡中觀察到的情況一致，以方便讀數(shù)；而不要去轉(zhuǎn)動(dòng)分辨率板，以免帶來(lái)重新調(diào)整儀器的麻煩。注意注意（2 2） ：顯微鏡鏡調(diào)焦時(shí)要將物鏡筒從低向高方向調(diào)節(jié)（為什么？） ，特別是使用 40X 高倍物鏡時(shí)需注意起始調(diào)節(jié)位置應(yīng)使物鏡很接近觀察物表面（1mm，注意使鑒別率板和分劃板的刻線面朝上注意使鑒別率板和分劃板的刻線面朝上） ，然后緩緩向上調(diào)節(jié)（為什么

18、？） 。顯微鏡演示實(shí)驗(yàn)：顯微鏡物鏡的數(shù)值孔顯微鏡演示實(shí)驗(yàn)：顯微鏡物鏡的數(shù)值孔徑檢測(cè)徑檢測(cè)顯微物鏡數(shù)值孔徑 NA 決定顯微系統(tǒng)分辨本領(lǐng)及像面照度。NA 用下式表示：sinNAnu式中：n顯微物鏡物方折射率；u顯微物鏡物方半孔徑角。數(shù)值孔徑可用專用的數(shù)值孔徑計(jì)來(lái)檢測(cè)，當(dāng)數(shù)值孔徑不大時(shí)（NA0.3）,也可用小孔光闌檢測(cè)。小孔光闌檢測(cè)原理如右圖所示，在待測(cè)顯微鏡的工作面上放一小孔光闌，其直徑約 0.5mm，孔的中心大致與光軸重合。在離小孔光闌距離 l 處，垂直物鏡光軸放一刻度尺。 這樣刻度尺成像在顯微物鏡像方焦點(diǎn)后不遠(yuǎn)的地方， 而小孔光闌成像在物鏡的像平面上。測(cè)量時(shí)，調(diào)節(jié)顯微鏡，使小孔成像清晰，然后去

19、掉目鏡，人眼直接觀察玻璃刻度尺的像，并直接讀出在顯微鏡線視場(chǎng)內(nèi)的玻璃刻度尺格數(shù) m，若刻度尺8刻線間距為。則由圖可得：2mtgul式中：l 是刻度尺到小孔光闌的距離，可以預(yù)先測(cè)出。由上式即可算出物方半孔徑角 u，從而求出顯微物鏡的數(shù)值孔徑 NA。數(shù)值孔徑測(cè)量要求：1）課后畫出測(cè)量光路圖；2）根據(jù)觀察結(jié)果計(jì)算該物鏡的數(shù)值孔徑。第第 2 2 部分：望遠(yuǎn)鏡實(shí)驗(yàn)：部分：望遠(yuǎn)鏡實(shí)驗(yàn)：可以用 3 種方法測(cè)算水準(zhǔn)儀放大率： （1）出入瞳法、 （2）焦距法、 （3）視場(chǎng)角法，請(qǐng)?jiān)谶@三種方法中選請(qǐng)?jiān)谶@三種方法中選 2 2 種測(cè)量種測(cè)量，并比較實(shí)驗(yàn)結(jié)果是否一致，以下分別介紹這 3 種方法。1 1、通過(guò)測(cè)量望遠(yuǎn)鏡出

20、瞳、入瞳計(jì)算放大率、通過(guò)測(cè)量望遠(yuǎn)鏡出瞳、入瞳計(jì)算放大率望遠(yuǎn)鏡的孔徑光闌、入瞳、出瞳三者之間是物像共扼關(guān)系。實(shí)驗(yàn)前首先卸下水準(zhǔn)儀的物鏡(小心別摔壞！)，觀察位于鏡筒中部的孔徑光闌。問(wèn)題：?jiǎn)栴}：根據(jù)孔徑光闌所處的位置，能否判斷入瞳、出瞳的位置與大??？實(shí)驗(yàn)中我們用放大率為 1 倍的讀數(shù)顯微鏡測(cè)量入瞳、出瞳的位置與大小。觀察所用讀數(shù)顯微鏡的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)。要測(cè)量入瞳、出瞳大小，就要使入瞳、出瞳成像于讀數(shù)顯微鏡中的分劃板上，再通過(guò)目鏡測(cè)量讀數(shù)。問(wèn)題問(wèn)題：為什么只選用 1 倍的放大率而不選用更高倍率以提高測(cè)量精度？（提示：從工作距角度分析）實(shí)驗(yàn)步驟：實(shí)驗(yàn)步驟：（1）將水準(zhǔn)儀、平行光管、讀數(shù)顯微鏡按圖 15 安放

21、在光學(xué)導(dǎo)軌上。9（2）用平行光管照明。平行光管中的白熾燈在物鏡 L平的前焦面附近，故平行光管將發(fā)出平行光均勻照亮水準(zhǔn)儀物鏡，并在其目鏡 L目之后得到孔徑光闌 A孔所成的一個(gè)清晰的大小為 d 的像，即出瞳。（3）用讀數(shù)顯微鏡測(cè)量出瞳 d 的大小。顯微鏡安置在一個(gè)各方向可調(diào)的支架上。前后移動(dòng)顯微鏡，使出瞳在分劃板上所成的像最清晰。使分劃板上的刻線與出瞳的像的直徑兩邊相切，兩次讀取測(cè)微螺旋（圖 1-5-1 a）上的讀數(shù)，相減就得到出瞳直徑。 （注意兩次讀數(shù)時(shí)要使螺旋選向相同，以避免空程引起的誤差）（4）用讀數(shù)顯微鏡測(cè)量入瞳 D 的大小。方法類似于出瞳的測(cè)量，但需要將水準(zhǔn)儀旋轉(zhuǎn) 180 度，使物鏡朝向

22、測(cè)量者。前后移動(dòng)顯微鏡，使入瞳在分劃板上所成的像最清晰。先使分劃板上的刻線與入瞳像的直徑一邊相切，讀取顯微鏡支架上水平刻度尺的讀數(shù)；然后轉(zhuǎn)動(dòng)顯微鏡支架水平移動(dòng)螺旋，使分劃板刻線再與入瞳像直徑的另一邊相切，再次讀取支架上水平刻度尺的讀數(shù)。兩次讀數(shù)相減就得到入瞳直徑。注意兩次讀數(shù)時(shí)要使螺旋轉(zhuǎn)向相同，以避免空程引起的誤差，參見圖 1-5-1（b） 、 （c） 。（a）測(cè)微螺旋（b）入瞳邊緣像（c）支架水平刻度尺圖 1-5-1 入瞳與出瞳直徑的測(cè)量測(cè)量入瞳距測(cè)量入瞳距 S1S1、出瞳距出瞳距 S2S2：入瞳距即入瞳與系統(tǒng)第一個(gè)光學(xué)面（物鏡）的10距離，出瞳距為出瞳距離系統(tǒng)最后一個(gè)光學(xué)面（目鏡）的距離。

23、兩者均可通過(guò)測(cè)量顯微鏡測(cè)出。入瞳距 S1 測(cè)量方法為：當(dāng)測(cè)量顯微鏡獲得入瞳邊緣的清晰像時(shí)，入瞳與測(cè)量顯微鏡的分劃板共軛，在三角導(dǎo)軌上讀出此時(shí)水準(zhǔn)儀平臺(tái)的位置 x1；在物鏡表面貼一張小紙片（可蘸海綿缸中的水） ，保持測(cè)量顯微鏡位置固定，向遠(yuǎn)處推動(dòng)放置水準(zhǔn)儀的平臺(tái)，直至在測(cè)量顯微鏡中觀察到小紙片邊緣的清晰像（為提高觀察效果，可用臺(tái)燈將紙片照亮） ，此時(shí)物鏡表面與測(cè)量顯微鏡的分劃板共軛，在三角導(dǎo)軌上讀出此時(shí)水準(zhǔn)儀平臺(tái)的位置 x2。則入瞳距 S1=x1-x2。出瞳距測(cè)量方法與入瞳距相同。S1 和 S2 只需測(cè)量一個(gè)。如圖 1-5-2 所示。（a）臺(tái)燈照亮物鏡表面所貼小紙片 （b）測(cè)微目鏡中所見小紙片邊

24、緣清晰像圖 1-5-2 測(cè)入瞳距問(wèn)題：?jiǎn)栴}：為什么測(cè)出瞳和入瞳時(shí)，所用讀數(shù)方法不一樣，測(cè)入瞳時(shí)通過(guò)刻度尺讀數(shù)，而測(cè)出瞳時(shí)則用測(cè)微螺旋在分劃板上讀數(shù)？注意：注意：測(cè)入瞳時(shí)由于平行光管光能較弱，成像不清，可用臺(tái)燈作光源照明入瞳面，近似測(cè)量。實(shí)驗(yàn)任務(wù)實(shí)驗(yàn)任務(wù) 3 3：測(cè)量入瞳和出瞳直徑測(cè)量入瞳和出瞳直徑，計(jì)算水準(zhǔn)儀放大率計(jì)算水準(zhǔn)儀放大率。另另外，請(qǐng)測(cè)出入瞳距外，請(qǐng)測(cè)出入瞳距 S1S1 或出瞳距或出瞳距 S2S2（2 2 選選 1 1） 。2 2、通過(guò)測(cè)量望遠(yuǎn)鏡物方、像方視場(chǎng)計(jì)算放大率、通過(guò)測(cè)量望遠(yuǎn)鏡物方、像方視場(chǎng)計(jì)算放大率望遠(yuǎn)鏡視場(chǎng)的測(cè)量是通過(guò)如圖 16 所示的視場(chǎng)儀來(lái)實(shí)現(xiàn)的。視場(chǎng)儀是在一個(gè)大視場(chǎng)（

25、廣角）平行光管物鏡（焦距 f視240mm）的焦面上安裝一塊毫米刻線尺制成。11實(shí)驗(yàn)操作：實(shí)驗(yàn)操作：（1）用白熾燈照亮視場(chǎng)儀刻線尺面（毛玻璃面） ，將被測(cè)水準(zhǔn)儀放在視場(chǎng)儀物鏡后面（靠近，但千萬(wàn)別碰上鏡面）的升降臺(tái)上，調(diào)整升降臺(tái)使水準(zhǔn)儀的鏡筒與視場(chǎng)儀物鏡基本同心。（2）測(cè)物方視場(chǎng)方法：在升降臺(tái)上微調(diào)水準(zhǔn)儀的瞄準(zhǔn)方向和焦距（調(diào)滾花旋轉(zhuǎn)部位） ，人眼通過(guò)水準(zhǔn)儀的目鏡觀察視場(chǎng)儀毛玻璃板上的毫米刻線尺，調(diào)整得到清晰的像，然后讀取視場(chǎng)中所能看到的最大刻線范圍（對(duì)非整數(shù)刻線格可以估讀） ，即水準(zhǔn)儀的物方線視場(chǎng)，參見圖 17。設(shè)所看到的最大刻線范圍是 2（mm）,可按如下關(guān)系計(jì)算物方視場(chǎng)角 2：視ftg（3）測(cè)

26、像方視場(chǎng)方法：將被測(cè)水準(zhǔn)儀反向放置，使目鏡靠近視場(chǎng)儀物鏡，人眼通過(guò)物鏡觀察視場(chǎng)儀刻線尺的像，這時(shí)所能看到的最大刻線范圍，就是水準(zhǔn)儀的像方視場(chǎng)。設(shè)所看到的最大刻線范圍是 2（mm）, 則可按如下關(guān)系計(jì)算像方視場(chǎng)角2：視ftg讀取像方線視場(chǎng)方法讀取像方線視場(chǎng)方法：由于水準(zhǔn)儀反向放置時(shí)，人眼通過(guò)物鏡觀察到的刻尺像是縮小的，看不清毫米刻線，但可以看到整個(gè)視場(chǎng)呈現(xiàn)的圓形亮斑。可由兩位同學(xué)合作完成對(duì)像方線視場(chǎng)的測(cè)量：一位同學(xué)通過(guò)物鏡觀察視場(chǎng)圓形亮斑，另一位同學(xué)手執(zhí)鋼板尺，沿視場(chǎng)儀毛玻璃面由上向下緩緩移動(dòng)，當(dāng)觀察同學(xué)看到鋼板12尺與視場(chǎng)圓形亮斑第一次相切時(shí)（切入） ，告訴測(cè)量同學(xué)停止移動(dòng)鋼尺，用鉛筆在毛玻璃

27、面上標(biāo)記此時(shí)鋼尺位置；然后測(cè)量同學(xué)繼續(xù)向下移動(dòng)鋼板尺，當(dāng)鋼尺與視場(chǎng)圓形亮斑第二次相切時(shí)（切出） ，測(cè)量同學(xué)再次標(biāo)記鋼尺位置。量取兩次標(biāo)記之間的距離，即為像方線視場(chǎng)大小。實(shí)驗(yàn)任務(wù)實(shí)驗(yàn)任務(wù) 4 4：測(cè)量物方和像方視場(chǎng)角，計(jì)算水準(zhǔn)儀放大率測(cè)量物方和像方視場(chǎng)角，計(jì)算水準(zhǔn)儀放大率。3 3、通過(guò)測(cè)量望遠(yuǎn)鏡物鏡、目鏡焦距計(jì)算放大率通過(guò)測(cè)量望遠(yuǎn)鏡物鏡、目鏡焦距計(jì)算放大率已知水準(zhǔn)儀目鏡的焦距為 6mm?？山柚叫泄夤軠y(cè)量望遠(yuǎn)鏡物鏡的焦距。利用平行光管測(cè)透鏡焦距光路如圖18 所示，由物（物高為 y，即圖 19 所示玻羅板上某對(duì)雙線距離）發(fā)出的光經(jīng)平行光管物鏡 L 后成為平行光，再經(jīng)待測(cè)透鏡 Lx 后成像在其焦平面

28、上，像高為 y，由圖可知，tan0=y/f，tan=y/fx，且 tan= tan0，所以：xf=fyy圖 18 利用平行光管測(cè)物鏡焦距原理式中， f為平行光管物鏡的焦距， 其數(shù)值已標(biāo)在平行光管上 （標(biāo)稱值為550mm） ；y 為玻羅板上所選的某一對(duì)平行線的線距，其數(shù)值見下圖所示，單位 mm，y為用測(cè)微目鏡測(cè)得的同一對(duì)平行線的像的距離；以上三變量均為已知，按上式即可算出待測(cè)凸透鏡的焦距xf。實(shí)驗(yàn)操作：（1）卸下水準(zhǔn)儀的物鏡，裝在光學(xué)三爪卡盤架上，將卡盤架安裝在光學(xué)導(dǎo)軌上，與平行光管調(diào)整為同軸。（2）在平行光管物鏡的焦面上安裝如圖 19 所示的玻羅板。（3）通過(guò)測(cè)量顯微鏡觀察透過(guò)被測(cè)物鏡后玻羅板

29、的像。（4）前后移動(dòng)被測(cè)物鏡和測(cè)量顯微鏡，直至在測(cè)量顯微鏡分劃板上看到清晰的玻羅板成像，并將像調(diào)整至視場(chǎng)中心。（5）以測(cè)量顯微鏡視場(chǎng)中看到的玻羅板上圖 19 平行光管內(nèi)的玻羅板13間距最大的一對(duì)刻線為測(cè)量對(duì)象，記下該線對(duì)的間距 y（參見圖 19） 。調(diào)整顯微鏡分劃板上的刻線分別對(duì)準(zhǔn)玻羅板上的刻線對(duì)，讀出顯微鏡測(cè)微螺旋上的值，兩次讀數(shù)之差即為玻羅板上刻線對(duì)的像高 y（因?yàn)榇颂幩脺y(cè)量顯微鏡為 1） 。（6）按照焦距計(jì)算公式xf=fyy，計(jì)算被測(cè)物鏡的焦距。實(shí)驗(yàn)任務(wù)實(shí)驗(yàn)任務(wù) 5 5：測(cè)量物鏡焦距測(cè)量物鏡焦距，根據(jù)已知的目鏡焦距根據(jù)已知的目鏡焦距，計(jì)算水準(zhǔn)計(jì)算水準(zhǔn)儀放大率儀放大率。 （任務(wù)（任務(wù) 4 4 與任務(wù)與任務(wù) 5 5 可二選一）可二選一）選做內(nèi)容：望遠(yuǎn)鏡分辨率的測(cè)量選做內(nèi)容：望遠(yuǎn)鏡分辨率的測(cè)量望遠(yuǎn)鏡的分辨率用極限分辨角表示，可以根據(jù)前面所介紹的計(jì)算公式計(jì)算，也可以用分辨率板直接測(cè)量。實(shí)驗(yàn)操作：實(shí)驗(yàn)操作：（1）如圖 110，在平行光管的后焦面上裝上一塊分辨率板（板上有各種刻線距的方塊圖案，其各組刻線線寬見附表，從第 1 組到第 25 組刻線寬度逐漸減小，各組中四個(gè)不同方向的刻線寬度相同，其放大圖見圖 112） ，則板上各刻線組即代表處于無(wú)窮遠(yuǎn)的不同寬窄的物體。（2）將水準(zhǔn)儀安放在光學(xué)導(dǎo)軌上的平臺(tái)架上，觀察者通過(guò)目鏡直接向平行觀