大物实验7.1自组显微镜和望远镜

实验7.1自组显微镜和望远镜

一．目的

1.测量实验室提供透镜的焦距，选出适合组成显微镜和望远镜的透镜组

2.设计出自组显微镜的光学系统，画出光路图。说明其结构和简单原理。并用选择的透镜

组成显微镜

3.设计出自组望远镜的光学系统，画出光路图。说明其结构和简单原理。并用选择的透镜

组成望远镜

4.测量自组显微镜的视觉放大率，画出其测量光路。

5.估测出自组望远镜的视觉放大率。

二．仪器

GsZ-Ⅱ光学平台、带有毛玻璃的白炽灯光源、薄透镜、分束镜（1：1）、可调支架、分划板（0.1mm、0.2mm和1mm）、白色像屏等。

三．原理

1．测量薄透镜焦距的方法

自准法：自准法是自准直技术的简称。无限远的物

经透镜成象，象处在透镜的焦平面上。自准直技术在光

学实验中通常是指产生平行光束或获得处于无限远的物

的方法。自准法测量透镜焦距就是首先利用待测透镜自

身产生一个位于无限远的物，再用待测透镜对它成象，

通过测量象与透镜之间的距离来确定透镜的焦距。自准

直法测量透镜焦距的原理如图1所示。当物y位于透镜

的焦平面上时，经透镜L和平面反射镜所组成的光学系

统后，如果在焦平面上成一与物等大的到立实象，物到

透镜中心的距离就是透镜的焦距。

最简单的显微镜和望远镜都由两个正焦透镜组成（物镜，目镜）。物镜作用是使物体成像于目镜物方焦点以内，并且靠近物方焦点或位于物方焦点处；目镜起放大镜作用。2．自组显微镜的光学系统的结构及简单原理

显微镜是一种助视光学仪器。显微镜是用来观察和测量有限远微小目标的工具。选择两块合适的透镜作显微镜的物镜和目镜，调整使光学系统共轴（等高共轴）。固定两透镜之间的距离L为18cm。

被观察的物y1处在物镜前面一倍焦距和二倍焦距之间，它经物镜在目镜的焦平面上成

一放大的倒立实象y2，通过目镜后成一倒立的虚象y3于无限远处。 显微镜的视角放大率为： Γ= －∆·250f 0'·f e

由上式可知，显微镜的视角放大率等于它的物镜的垂轴放大率和目镜的视角放大率的乘积

3． 自组望远镜的光学系统的结构及简单原理

望远镜用于观察远处大物体的细节。望远镜的物镜焦距比较长，它的作用是使远处的物体y1在像方一边成一个实像y2，然后再通过物镜将此实像放大，使之成像在明视距到无限远处的任意位置上。

在许多情况下，用望远镜所观察的物体并非处于无线远，这时通过改变物镜和目镜之间的距离进行调焦，使物体通过物镜所成的实像位于目镜的物方焦平面以内，再经目镜在明视距离外成一虚像。其光路如图4所示。望远镜在观察有限远物体时的视角放大率为

Γ=tg ω'tg ω=S 2(S 1+S 2+S 3) S 1 S 3

4． 测量自组显微镜视觉放大率的原理

测量显微镜放大率可用目测的方法。用0.1mm 分划板A 1作为物，另外在目镜后面放置一块与光轴成45°的半透半反分束镜，在与光轴垂直方向相距25cm （明视距离）处放置另一分划板A 2，通过调节作为物的分划板位置使人眼同时看清两块分划板，且两者无视差，读出未经显微镜放大的分划板上的刻线格数N 2，以及N 2格所对应于被显微镜放大的分划板上的格数N 1，则显微镜的测量放大率

M = N 2N 1

5． 估测自组望远镜视觉放大率的原理

估测自组望远镜视觉放大率，在望远镜光路上，以一分划板作为物，用一只眼睛通过目镜和物镜看清分划板上的刻线N 1格，再用另一只眼睛直接观察分划板上的刻线，读出对应通过望远镜读得N 1 格上的格数N 2 ，则望远镜估测放大率

M = N 2N 1