實驗2 望遠鏡與顯微鏡的組裝及放大率的測量給同學 （一）

1、實驗二 顯微鏡和望遠鏡的組裝及放大率的測量望遠鏡和顯微鏡都是用途極為廣泛的助視光學儀器，顯微鏡主要用來幫助人們觀察近處的微小物體，而望遠鏡則主要是幫助人們觀察遠處的目標，它們常被組合在其他光學儀器中。為適應不同用途和性能的要求，望遠鏡和顯微鏡的種類很多，構造也各有差異，但是它們的基本光學系統(tǒng)都由一個物鏡和一個目鏡組成。望遠鏡和顯微鏡在天文學、電子學、生物學和醫(yī)學等領域中都起著十分重要的作用。實驗目的1 熟悉望遠鏡和顯微鏡的構造及其放大原理。2 組裝顯微鏡或望遠鏡。3 學會望遠鏡、顯微鏡放大率的測量。實驗原理顯微鏡和望遠鏡都是用途極為廣泛的助視儀器，它們的作用都是增大被觀察物體對人眼的張角，起到

2、視角放大的作用。顯微鏡和望遠鏡的視角放大率的定義為：通過目視儀器觀察物體時，物體對人眼張角的正切與人眼直接觀察物體時物體對人眼張角的正切之比。即： 顯微鏡和望遠鏡的光學系統(tǒng)十分相似，通常都是由目鏡和物鏡共軸組成。顯微鏡的構造一般可以簡單地認為是由兩個會聚透鏡共軸組成，如圖1所示。圖1物體PQ經(jīng)物鏡L0成倒立實像PQ， PQ位于目鏡LE的物方焦點內側，再經(jīng)目鏡LE成放大的虛像P”Q”于人眼的明視距離處。理論計算可得顯微鏡的放大率為： 式中M0是物鏡的放大率， ME是目鏡的放大率，是顯微鏡的光學間隔（通常為17cm或19cm），為明視距離-25cm。（為了提高放大效果，應如何選擇透鏡和設置光路？）

3、對于望遠鏡，兩個透鏡的光學間隔近乎為零。望遠鏡分為兩類，如果物鏡和目鏡都為會聚透鏡，為開普勒望遠鏡；如果物鏡為會聚透鏡，目鏡為發(fā)散透鏡，則為伽利略望遠鏡。圖2即為開普勒望遠鏡的光路圖。圖2其中長焦距的凸透鏡作為物鏡，短焦距的凸透鏡作為目鏡。遠處物體PQ經(jīng)物鏡L0在物鏡的像方焦平面上成一倒立實像PQ， 像的大小決定于物鏡焦距及物體與物鏡之間的距離。同時像PQ近乎位于目鏡LE的物方焦平面上，再經(jīng)目鏡LE成放大的虛像P”Q”于遠方，但人眼的視角變大了。理論計算望遠鏡的放大率為： （為了提高放大效果，透鏡選擇上有什么要求？） 物鏡的作用是將遠處物體發(fā)出的光經(jīng)會聚后在目鏡物方焦平面上生成一倒立的實像，而

4、目鏡起一放大鏡作用，把其物方焦平面上的倒立實像再放大成一虛像，供人眼觀察。用望遠鏡觀察不同位置的物體時，只需調節(jié)物鏡和目鏡的相對位置，使物鏡成的實像落在目鏡物方焦平面上，這就是望遠鏡的“調焦”。測定顯微鏡和望遠鏡的放大率簡便的方法如圖3所示。以顯微鏡為例，圖3用望遠鏡或顯微鏡觀察物體時，一般視角均甚小，因此視角之比可用其正切之比代替，于是光學儀器的放大率M可近似地寫成：式中l(wèi)0是被測物的大小PQ，l是在物體所處平面上被測物的虛像的大小P²Q²。目視法比較法測量放大率。在實驗中，為了把放大的虛像l與l0直接比較，常用目測法來進行測量。其方法是：選一個標尺作為被測物，對于望遠鏡

5、要將它安放在距物鏡大于1.5米開外，顯微鏡則置于明視距離處，用一只眼睛直接觀察標尺，另一只眼睛通過望遠鏡觀看標尺的像。調節(jié)望遠鏡的目鏡，使標尺和標尺的像重合且沒有視差，讀出標尺和標尺像重合區(qū)段內相對應的長度，即可得到顯微鏡和望遠鏡的放大率。替代法測量望遠鏡的放大率。望遠鏡放大率測量得另一方法是，當望遠鏡調焦調好后，將其物鏡卸下，在物鏡的原來位置放一長度為l1的目的物，于是在離目鏡d處得到該物體經(jīng)目鏡所成的實像，設其長度為-l2，則根據(jù)透鏡成像公式，得到：實驗內容1望遠鏡的組裝及放大率的測量（1）目測等高共軸，用一次成像法測出所選透鏡的焦距，并確定一個作為物鏡，另一個作為目鏡（根據(jù)什么來選擇？）。（2）在光具座上組裝開普勒望遠鏡，注意共軸等高估測，將望遠鏡對遠處物體調焦。（3）采用替代法測量望遠鏡的放大率5次。將測得結果與理論值進行比較。2顯微鏡的組裝及放大率的測量（1）將所選出的物鏡和目鏡置于光具座上，并限定鏡筒長度。調整兩透鏡使其同光軸。（2）以透明標尺為物，放置在物鏡前。前后移動該物，眼睛在目鏡后觀察，直到能看到清晰的放大的虛像為止。記下標尺長度l0，以及放大后對