望远镜视度光学测量
光学仪器的视场角检测标准
光学仪器的视场角检测标准视场角是光学仪器中一个非常重要的性能指标，它决定了仪器在观察或测量物体时能够看到多大的范围。
视场角的大小直接影响到观察的清晰度和准确性。
因此，制定适当的视场角检测标准对于光学仪器的研发、生产和使用来说都非常重要。
视场角的定义是通过仪器能够观察到的视野范围来衡量的，通常以水平和垂直方向上的角度表示。
视场角的测量一般采用两种方法，一种是直接测量，即通过测量仪器中的光束直径来计算视场角；另一种是使用专用的视场角测量器进行测量。
无论使用哪种方法，对视场角的测量都需要严格的标准来保证测量结果的准确性和可比性。
视场角检测标准主要包括以下几个方面：1.测量方法：视场角的测量方法应明确规定，包括使用的设备、测量的环境条件等。
对于不同类型的光学仪器，可以根据具体情况选择不同的测量方法，但需要保证测量结果的准确性和可重复性。
2.视场角范围：视场角的大小应根据光学仪器的使用需求来确定，一般需要考虑到使用者的观察要求和仪器的技术性能。
对于一些特殊需求的光学仪器，如显微镜和天文望远镜，视场角的要求可能会更高。
3.视场角均匀性：视场角的均匀性是指视场角在整个观察范围内的变化情况。
一般要求视场角的均匀性在合理范围内，不能出现明显的不均匀现象。
对于一些需要高精度观察的光学仪器，如显微镜和望远镜，视场角的均匀性要求可能会更严格。
4.标定和校准：视场角的测量设备需要定期进行标定和校准，在使用前后需要进行检查和调整。
标定和校准的方法应明确规定，以确保测量结果的准确性和可比性。
5.报告和记录：视场角的测量结果应进行报告和记录，包括测量方法、环境条件、测量设备的型号和参数、测量结果等。
这些记录有助于对光学仪器的性能进行评估和比较。
总之，视场角是光学仪器中一个非常重要的性能指标，制定适当的视场角检测标准对于仪器的研发、生产和使用都是必要的。
只有通过合理的标准和方法，才能保证光学仪器的视场角达到预期的要求，从而提升仪器的观察和测量能力。
视距测量
第四章→第二节→视距测量一、视距测量的概念视距测量是根据几何光学原理，利用仪器望远镜筒内的视距丝在标尺上截取读数，应用三角公式计算两点距离，可同时测定地面上两点间水平距离和高差的测量方法。
视距测量的优点是，操作方便、观测快捷，一般不受地形影响。
其缺点是，测量视距和高差的精度较低，测距相对误差约为1/200～1/300。
尽管视距测量的精度较低，但还是能满足测量地形图碎部点的要求，所以在测绘地形图时，常采用视距测量的方法测量距离和高差。
二、视距测量的计算公式（一）望远镜视线水平时测量平距和高差的计算公式如图4-7 所示，测地面两点的水平距离和高差，在点安置仪器，在点竖立视距尺，当望远镜视线水平时，水平视线与标尺垂直，中丝读数为，上下视距丝在视距尺上的位置读数之差称为视距间隔，用表示。
1、水平距离计算公式设仪器中心到物镜中心的距离为，物镜焦距为，物镜焦点到点的距离为，由图4-7可知两点间的水平距离为，根据图中相似三角形成比例的关系得两点间水平距离为：（4-7）式中：为视距乘常数，用表示，其值在设计中为100。
为视距加常数，仪器设计为0。
则视线水平时水平距离公式：（4-8）式中—视距乘常数其值等于100。
—视距间隔。
2、高差的计算公式：两点间的高差由仪器高和中丝读数求得，即：（4-9）式中：—仪器高，地面点至仪器横轴中心的高度。
（二）望远镜视线倾斜时测量平距和高差的公式在地面起伏比较大的地区进行视距测量时，需要望远镜倾斜才能照准视距标尺读取读数，此时视准轴不垂直于视距标尺，不能用式4-8计算距离和高差。
如图4-8所示，下面介绍视准轴倾斜时求水平距离和高差的计算公式。
视线倾斜时竖直角为，上下视距丝在视距标尺上所截的位置为,，视距间隔为，求算、两点间的水平距离。
首先将视距间隔换算成相当于视线垂直时的视距间隔之距离，按式4-8求出倾斜视线的距离′，其次利用倾斜视线的距离′.2和竖直角计算为水平距离。
因上下丝的夹角很小，则认为∠和∠为90°，设将视距尺旋转角，根据三角函数得视线倾斜时水平距离计算式为式（4-10），两点高差计算公式为式（4-11）。
用望远镜测高低角度的原理
用望远镜测高低角度的原理望远镜是一种光学仪器，可以通过放大物体的影像来观察远处的景物。
在测量高低角度时，望远镜常用于测量天文学、地理学和工程测量等领域。
测量高低角度的原理基于望远镜的光学系统和测量设备的结合。
望远镜通常由一个物镜和一个目镜组成。
物镜负责收集并聚焦光线，目镜则负责放大收集到的光线，使其变得更加清晰可见。
在测量角度时，望远镜通常会使用水平仪或电子垂直仪来校正水平。
这样可以确保望远镜的基准线与地平线平行，从而减小误差。
测量高低角度所需要的一些关键参数包括：视场角、放大倍率以及有关误差的校正。
视场角是指在目镜视野内能够观察到的水平和垂直范围。
放大倍率则是指目镜相对于物镜的放大比例。
误差校正是指在测量过程中对仪器进行校准，以确保测量结果的准确性。
测量高低角度的基本步骤如下：1. 将望远镜放置在稳定的支架上，确保其水平。
2. 首先进行基准校准。
使用水平仪或电子垂直仪调整望远镜的水平位置，使基准线与地平线平行。
3. 选择一个要测量的目标物，将其对准在目镜中心。
4. 使用目镜上的放大倍率刻度，确定目标物在目镜中的所占角度。
5. 使用目镜上的垂直刻度，测量目标物相对于地平线的高低角度。
6. 将测量结果记录下来，可以进一步进行计算和分析。
需要注意的是，在测量高低角度时，望远镜的放大倍率要适当选择，过高或过低的放大倍率都可能导致测量结果的误差。
此外，测量时环境的光线和天气条件也可能对测量结果产生影响。
例如，太阳的光线会干扰望远镜的观测，使图像模糊或者产生反射。
因此，在测量时应选择光线充足的环境，并尽量避免遮挡物的干扰。
总而言之，望远镜测量高低角度的原理是利用望远镜的光学系统和测量设备的结合，通过测量目标物相对于地平线的高低角度来确定其位置。
在测量过程中，需要校准水平，选择适当放大倍率，并考虑光线和天气条件等因素，以确保测量结果的准确性。
光学和光子学 望远系统试验方法 第1部分：基本特性-最新国标
光学和光子学望远镜系统试验方法第 1 部分：基本特性1 范围本文件描述了望远镜系统角放大倍率、入瞳直径、出瞳直径和眼睛间隙（出瞳距离）、物方角视场、像方角视场、适合眼镜佩戴者的物方角视场、目镜出射光线准直度、像偏转和最小观测距离的试验方法。
本文件适用于单筒望远镜、双筒望远镜、瞄准望远镜和观测镜的制造。
2 规范性引用文件下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。
其中，注日期的引用文件，仅该日期对应的版本适用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。
GB/T XXXXX光学和光子学望远镜系统通用术语和双筒望远镜、单筒望远镜、观测镜及瞄准望远镜术语（GB/T XXXXX—2024，ISO 14132-1：2015、ISO 14132-2：2015、ISO 14132-3：2021，MOD）3 术语和定义GB/T XXXXX中界定的术语和定义适用于本文件。
4 角放大倍率的试验方法4.1 总则根据GB/T XXXXX的规定，望远镜系统的角放大倍率Γ按公式（1）计算：Γ=tan w′tan w ≈w′w (1)式中：w、w′——分别是共轭光束的主光线在物方和像方与光轴形成的夹角。
角放大倍率的试验方法是对放置在试样物方的物体大小和该物体在像方形成的图像大小所对应的视场角的测量。
4.2 试验装置测量角放大倍率的试验装置如图1所示。
试验装置由一台带玻罗板的平行光管和一台具有刻度分划板或测微目镜的测量望远镜组成。
也可以采用能确保所需测量精度的任何其他角度试验装置。
对于物点需要设置在有限远处的试样，试验时，应调整玻罗板的轴向位置，以便在试样的指定位置形成玻罗板的像。
平行光管应配备一块透过率峰值应在波长约0.55µm处的绿色滤光片，以避免成像出现任何色差。
测量伽利略望远镜也应采用同样的试验装置。
标引序号说明：1——光源；4——漫射板；7——试样；2——聚光镜；5——玻罗板；8——测量望远镜3——滤光片；6——准直物镜；9——刻度分划板。
望远镜与显微镜焦距测量实验
望远镜和显微镜望远镜和显微镜都是助视光学仪器，是观察或测量时常用的仪器，它们有时也是其它一些光学仪器如分光计等的重要组件。
因此，了解它们的构造原理并掌握它们的使用方法不仅有利于加深理解透镜成像的规律，更能为正确使用其它光学仪器打下基础。
1. 实验目的(1) 了解望远镜和显微镜的构造及其放大原理，并掌握其使用方法；(2) 了解视放大率等的概念并掌握其测量方法； (3) 进一步熟悉透镜成像规律。
2. 实验原理望远镜主要用于观察远处的目标，显微镜主要用于观察近处的微小物体，它们的作用都是增大被观察物对人眼的张角，起着视角放大的作用。
两者的光学系统比较相似，都是由物镜和目镜组成，物体先通过物镜成一中间像，再通过目镜来观察。
两者对物体的放大能力都是通过视放大率来表示（在本实验中我们只关心放大率的大小，不考虑其符号）。
(1) 望远镜（Telescope ） ① 望远镜的基本光学系统基本的望远系统是由物镜和目镜组成无焦系统，物镜L o 的像方焦点F o '与目镜L e 的物方焦点F e 重合，如图1。
无穷远物体发出的光经物镜后在物镜焦平面上成一倒立缩小的实像，再利用目镜（短焦距）将此实像成像于无穷远处，使视角增大，利于人眼观察。
为了利于对远处物体的观测，望远镜物镜的焦距一般较长。
图1所示的望远镜，物镜与目镜均为会聚透镜，这种望远镜称为开普勒望远镜，其优点是可在物镜与目镜之间的中间像平面上安装分划板（其上有叉丝和刻尺）以供瞄准或测量。
普物实验装置中用到的望远镜如分光计上的望远镜、光杠杆系统中的望远镜等均为开普勒望远镜，在中间像平面上装有分划板。
实际上，为方便人眼观察，物体经望远镜后一般不是成像于无穷远，而是成虚像于人眼明视距离处；而且为实现对远近不同物体的观察，物镜与目镜的间距即镜筒长度可调，物镜的像方焦点与目镜的物方焦点可能会不重合。
使用望远镜时，观察者应先调目镜（这称为视度调节）看清分划板，使分划板成像于人眼明视距离处，再调节望远镜镜筒长度（这称为调焦），即改变物镜、目镜间距，使被观察物清晰可见并与分划板叉丝无视差（中间像落在分划板平面上）。
实验五 显微镜望远镜放大倍数的测定
实验五显微镜与望远镜放大本领的测定望远镜和显微镜都是用途极为广泛的助视光学仪器，显微镜通过放大物所成的像，来帮助人们观察近处的微小物体，而望远镜则是通过放大远处物的视角，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使用．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物镜和目镜组成．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．光学望远镜从诞生至今将近400年，出现了折射望远镜、反射望远镜、折反射式望远镜和空间望远镜，不断推动着天文学和物理学的发展．长久以来，人们仰望天空，看见日月星辰东升西落，有过天圆地方、地心说、日心说等宇宙模型．但过去人们只能用肉眼对星空进行观察，观测范围非常局限，所得的数据资料也就非常有限．凭借着物理学的不断发展，多种望远镜被制造出来，越来越精密，推动着天文学和物理学不断向前发展，人类的视野也变得更深更广．·实验目的1.熟悉显微镜和望远镜的构造及其放大原理；2.进一步熟悉透镜成像规律及光学系统的共轴调节方法；3.学会一种测定显微镜和望远镜放大本领的方法；4.掌握显微镜、望远镜的正确使用方法．·实验仪器显微镜，望远镜，标尺，标准石英尺，测微目镜，照明灯．图5-1 显微镜的结构显微镜是一种复杂的光学仪器．它是医学实验常用工具之一，其作用是将观察的标本放大，以便观察和分析．一般光学显微镜包括机械装置和光学系统两大部分，如图5-1所示．一、机械装置1. 镜座：位于最底部的构造，为整个显微镜的基座，用以支持着整个镜体，起稳固作用．2. 镜柱：为垂直于镜座上的短柱，用以支持镜臂．3. 镜臂：为支持镜筒和镜台的呈弓形结构的部分，是取用显微镜时握拿的部分．镜筒直立式光镜在镜臂与其下方的镜柱之间有一倾斜关节，可使镜筒向后倾斜一定角度以方便观察，但使用时倾斜角度不应超过45°，否则显微镜由于重心偏移容易翻倒．4. 调节器：也称调焦螺旋，为调节焦距的装置，位于镜臂的上端（镜筒直立式光镜）或下端（镜筒倾斜式光镜），分粗调节器(大螺旋）和细调节器（小螺旋）两种．粗调节器可使镜筒或镜台作大幅度的升降，适于低倍镜观察时调焦．细调节器可使镜筒或镜台缓慢或较小幅度地升降，在低倍镜下用粗调节器找到物体后，在高倍镜和油镜下进行焦距的精细调节，藉以对物体不同层次、深度的结构做细致地观察．5. 镜筒：位于镜臂的前方，它是一个齿状脊板与调节器相接的圆筒状结构，上端装载目镜，下端连接物镜转换器．根据镜筒的数目,光镜可分为单筒式和双筒式．单筒光镜又分为直立式和倾斜式两种,镜筒直立式光镜的目镜与物镜的光轴在同一直线上,而镜筒倾斜式光镜的目镜与物镜的中心线互成45°角,在镜筒中装有使光线转折45°的棱镜；双筒式光镜的镜筒均为倾斜式的．6. 物镜转换器：又称旋转盘，位于镜筒下端的一个可旋转的凹形圆盘上，一般装有2～4个放大倍数不同的接物镜．旋转它就可以转换接物镜．旋转盘边缘有一定卡，当旋至物镜和镜筒成直线时，就发出“咔”的响声，这时方可观察玻片标本．7. 载物台：位于镜臂下面的平台，用以承放玻片标本．载物台中央有一圆形的通光孔，光线可以通过它由下向上反射．(二)光学系统1. 反光镜：是装在镜台下面、镜柱前方的一面可转动的圆镜，它有平凹两面．平面镜聚光力弱，适合光线较强时使用．凹面镜聚光力强，适于光线较弱时使用．转动反光镜，可将光源反射到聚光镜上，再经镜台中央圆孔照明标本．2. 聚光镜：在镜台下方，是一组透镜，用以聚集光线增强视野的亮度．镜台上方有一调节旋钮，转动它可升降聚光镜．往上升时增强反射光，下降时减弱反射光．3. 可变光栏：是在聚光镜底部的一个圆环状结构．它装有多片半月形的薄金属片，叠合在中央成圆孔形．在圆环外缘有一突起的小柄，拨动它可使金属片分开或合拢，用以控制光线的强弱，使物像变得更清晰．4. 目镜：装在镜筒上端，其上一般刻有放大倍数(如5×，10×)．目镜内常装有一指示针，用以指示要观察的某一部分．5. 物镜：装在物镜转换器上，一般分低倍镜、高倍镜和油镜三种．低倍镜镜体较短，放大倍数小；高倍镜镜体较长，放大倍数较大；油镜镜体最长，放大倍数最大（在镜体上刻有数字，低倍镜一般有4×、10×，高倍镜一般有40×、45×，油镜一般是90×、100×，×表示放大倍数）．测微目镜由目镜、分划板、读数鼓轮与连接装置等组成．目镜把叉丝和被观测的像同时放大，其放大倍数不影响测量数据大小，但可以提高测量准确程度．测微目镜的基本结构剖视图如图5-2所示．目镜镜头通过调焦螺纹固定在目镜外壳中部．外壳内有一块刻有十字丝的透明叉丝板，外壳右侧装有测距螺旋（即千分尺）系统，转动测距手轮，其螺杆将带动叉丝板移动．叉丝板的移动量可通过手轮上的千分尺测出．透明十字叉丝板后面是一个固定的玻璃标尺，标尺上刻有毫米尺，每格1mm，量程为8mm ． 旋转读数鼓轮，刻有十字叉丝的可动分划板就可以左右移动．读数鼓轮每旋转一周，叉丝移动1mm ，鼓轮上有100个分格，故每一格对应的读数为0.01mm ，再估读一位．其读数方法和螺旋测微器差不多．在测量过程中，要始终沿着一个方向移动叉丝，不得回旋．测微目镜通常用来测金属丝、干涉条纹等的宽度．测量时，使双线与待测物质边缘平行，叉丝交点与待测物的边缘重合，开始计数．在测量过程中，要始终沿着一个方向移动叉丝，不得回旋．图2 测微目镜的基本结构剖视图 ·实验原理最简单的望远镜与显微镜都是由目镜和物镜两个透镜共轴所组成．物镜的像方焦点到目镜的物方焦点之间的距离（即光学间隔）为Δ．望远镜用来观察远处的物体，显微镜则是用来观察近处的微小物体，他们的放大作用都可以用放大本领M 来描述，可表示为：OE M ααt a n t a n = (5-1) 式中E α为像所张的视角；O α为物体直接对眼睛所张的视角．一、望远镜的构造及其放大原理望远镜由物镜和目镜组成，物镜用反射镜的称反射式望远镜，物镜用透镜的称折射式望远镜．目镜是会聚透镜的称为开普勒望远镜，目镜是发散透镜的称为伽利略望远镜．对于望远镜，两透镜的光学间隔Δ≈0，即物镜的像方焦点与目镜的物方焦点近乎重合．图5-3所示为开普勒望远镜的光路示意图．图中L 0为物镜（焦距较长），Le 为目镜（焦距较短），远处物体PQ 经物镜L O 后在物镜的像方焦点F'上成一倒立实像P'Q'，像的大小决定于物镜焦距及物体与物镜间的距离．像P'Q'一般是缩小的．近乎位于目镜的物方焦面上，经目镜L E 放大后成虚像P"Q"于观察者眼睛的明视距离与无穷远之间．用望远镜观察不同位置的物体时，只需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”．图5-3 开普勒望远镜的光路示意图由理论计算可得望远镜的放大本领为： ''t a n t a n E O OE O E O E f f f Q P f Q P M =''''=≈=αααα （5-2） 式中f o ′为物镜的焦距，f E ′为目镜的焦距，上式表明，物镜的焦距越长、目镜的焦距越短，望远镜的放大本领则越大．开普勒望远镜(f o ′＞0，(f E ′＞0)，放大本领M 为负值，系统成倒立的像；而对伽利略望远镜(f o ′＞0，(f E ′＜0)，放大本领M 为正值，系统成正立的像．因实际观察时，物体并不真正处于无穷远，像亦不成在无穷远，但式（5-2）仍近似适用．二、显微镜的构造及其放大原理显微镜和望远镜的光学系统十分相似，都是由物镜和目镜组成．显微镜的结构一般认为是由两个会聚透镜共轴组成，如图5-4所示，实物PQ 经物镜L 0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或无穷远处．理论计算可得显微镜的放大本领为： ''E O O E O f s f M M M ⋅∆-== (5-3)式中O M 为物镜的放大本领，M E 是目镜的放大本领，f o ′，f E ′ 为物镜和目镜的像方焦距，Δ是显微镜的光学间隔，S O ＝-25cm 为正常人眼的明视距离．由上式可知，显微镜的镜筒越长，物镜和目镜的焦距越短，放大本领就越大，通常物镜和目镜的放大本领，是标在镜头上的．图5-4 显微镜光路图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本领M 可近似地写成 OE O l l M ==ααtan tan 式中l 0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"． ·实验内容与步骤一、显微镜放大倍数的测定1.将标准石英尺放在显微镜载物台上夹住．2.选择适当倍率的目镜，调节聚光镜、反光镜及光阑，使目镜中观察到强弱适当而均匀的视场．3.熟悉显微镜的机械结构，学会调节使用，先用低倍物镜对石英尺进行调焦，先粗调、后微调，直至目镜视场中观察到最清晰的像，如果观察物的像不在视场中间，则可调节载物台移动手轮，将其移至视场中心进行观察．4.将目镜卸下，换上测微目镜，首先对测微目镜的目镜进行调焦，看清分划板，在调节显微镜的物镜调焦手轮，至标尺的像最清晰且无视差．5.转动测微目镜使分划板上“双线”与标准石英尺的刻度(石英尺刻度部分全长lmm ，共分100小格，每格宽O ．01mm)平行，然后将叉丝移至和显微镜视场中标准石英尺某一刻度重合，记下测微目镜的读数1x ．转动测微目镜鼓轮，使叉丝在标准石英尺上移动5格，这时叉丝与标准石英尺上另一刻度线重合，记下测微目镜的读数2x ．依此每隔5格记录一组数据，共记录10组数据．6.用逐差法处理数据，求出标尺5格对应像的大小，求其平均值，计算出物镜的放大本领．二、望远镜放大本领的测定1．将望远镜夹好，在垂直望远镜光轴方向距离目镜25cm 处放置一毫米分度的米尺A ，调节望远镜调焦手轮，把望远镜调焦到无穷远处，即望远镜能看清楚远处的物体．2.在A 尺上套上两白纸条，其间距可调，如图5-5所示．一只眼睛通过望远镜观察米尺的像B ，另一只眼睛直接看米尺A ，经过多次观察，调节眼睛使得米尺A 与望远镜中的米尺像B 重合．以B 尺为标尺，选定A 尺的上两纸带的间距为10格，记录其相当于B 尺上的格数0l ，重复3-5次，算出望远镜的放大倍数，取其平均值，并计算平均绝对偏差．3.取两纸带的间隔分别为8格和13格，重复上述步骤进行测量．图5-5 望远镜放大倍数测定原理·实验数据测量1.用测微目镜测经显微镜放大的石英标尺像刻度间隔数据表测量间隔：每隔5小格标尺像刻度读一次数序号i1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 x i (mm)2.望远镜视角放大率测量数据表标记实际长度l 0 (mm)80 100 130 重复测量序号1 2 3 1 2 3 1 2 3 上缘对应镜内刻度Y u (mm)下缘对应镜内刻度Y l (mm)镜内对应长度 l =Y l -Y u (mm)望远镜放大率M = l 0/ l5 4 8 3 7 26 548372 6l 0l 标尺A 标尺B·实验注意事项1．注意不要用手摸透镜、反射镜等光学元件的光学表面，，以免在光学面上留下痕迹，使成像模糊或无法成像．2．在实验过程中，注意光学仪器要轻拿轻放，勿使仪器受到震动和磨损．3．用测微目镜测量时要注意回程误差．4．测望远镜放大本领时，两只眼睛要同时观察，同时看清A、B两尺的像，并将A、B两尺的像重合在一起时，方可读数．·历史渊源与应用前景望远镜和显微镜的发明是17世纪光学的伟大成就．显微镜的发明，使人类第一次发现了微生物和细胞生存的世界．第一架显微镜由荷铸眼镜匠詹森父子发明，后由伽利略改良而成．最初的显微镜只能放大50-200倍，到1932年德国的诺尔和鲁斯卡发明了世界第一台电子显微镜，它是利用德布罗依物质波原理制造而成的，它能放大1万倍，到20世纪90年代发展到放大率可达200万倍，由此人们发现了原子世界．1983年人们又发明了基于量子力学原理造而成的扫描隧道显微镜，开创了纳米科技的观测手段．后来人们又发明了原子力显微镜，它是根据扫描隧道显微镜的原理设计的高速拍摄三维图像的显微镜．可观察大分子在体内的活动变化．1608年荷兰的眼睛匠利佩希偶然地制造出了第一架望远镜，它的目镜为一凹透镜，被称为荷兰望远镜．发明望远镜的消息迅速在欧洲传开，1609年伽利略得悉这一消息后，立即动手制作，并把自制的望远镜第一个指向天空，首先发现了月亮上的山脉和火山口．伽利略设计了由两个凸透镜构成的开普勒望远镜，第一架开普勒望远镜由天文学家沙伊纳制成．1668年，牛顿（Newton，I．1642~1727）用2.5 厘米直径的金属，磨制成一块凹面反射镜，并在主镜的焦点前面放置了一个与主镜成45°角的反射镜，使经主镜反射后的会聚光经反射镜以90°角反射出镜筒后到达目镜，制成了反射望远镜．1672年牛顿有制造了第二架反射望远镜，全长1.2m，口径为2m，并把它献给了英国皇家学会．往后的几百年间，人们提出了反射镜的多种设计方案．1918年末，口径为254厘米的胡克望远镜（Hooker telescope）投入使用，它第一次揭示了银河系的真实大小和我们在其中所处的位置，更为重要的是，哈勃(Hubble，E．P．1889~1953)的宇宙膨胀理论就是用胡克望远镜观测的结果．相对于折射镜，反射镜没有色差，容易制作；但它也存在固有的不足：如口径越大，视场越小，物镜需要定期镀膜等．随后又出现了能兼顾折射和反射两种望远镜优点的折反射式望远镜，非常适合业余的天文观测和天文摄影，并且得到了广大天文爱好者的喜爱．它的特点是相对口径很大(甚至可大于1)，光力强，视场广阔，像质优良．适于巡天摄影和观测星云、彗星、流星等天体．自1970年代以来，在望远镜的制造方面有了许多新技术，涉及光学、力学、计算机、自动控制和精密机械等领域，使望远镜的制造突破了镜面口径的局限．然而，由于地球大气对电磁波的吸收作用，地面观测具有严重的局限性．物理学在不断地发展，直到人造卫星上天，航天技术逐渐成熟，空间天文学才兴起．1990年4月24日，由美国国家航空与航天局（NASA）和欧洲空间局（ESRO）联合研制的哈勃空间望远镜（HST）的发射成功，是天文学走向空间时代的一个里程碑．空间观测与地面观测相比，有极大的优势：没有了大气层的干扰，恒星不再闪烁．分辨率比起地面的大型望远镜提高了几十倍．灵敏度的提高，使可观测的天体迅速增加．空间没有重力，仪器就不会因自重而变形．频率覆盖范围也大大地变宽，全波段天文观测成为可能，对于光学望远镜，可以接收到宽得多的波段．就哈勃空间望远镜（现已退役）而言，主望远镜是口径为2.4米的反射望远镜，还携带了广角行星照相机，暗弱天体照相机，暗弱天体光谱仪，高分辨率光谱仪，高速光度计，成象光谱仪，近红外照相机，多目标摄谱仪，高级普查摄像仪，高新巡天照相机等精密仪器，观测范围早已突破了可见光波段，向红外和紫外两端延伸．其功能之强大，在天文学的许多领域中作出了巨大的贡献，如：银河系中心、双星系统、近邻星系、宇宙早期星系、黑洞研究等等．在望远镜的庞大家族里，除了以上介绍的光学望远镜以外，还有射电望远镜（radio telescope）、红外望远镜（infrared telescope）、紫外望远镜（ultraviolet telescope）、X 射线望远镜（X-ray telescope）和γ射线望远镜（gamma ray telescope）．随着新型显微镜、望远镜的发展和应用，使人类的视野变得更深更广．·与中学物理的衔接中学物理课标对望远镜、显微镜及相关内容的要求是：1.知道显微镜、望远镜的原理．2.用两个不同焦距的凸透镜制作望远镜．3.了解开普勒望远镜和伽利略望远镜的结构．4.通过望远镜原理的及调节要求的学习，可进一步掌握凸透镜呈像的特点及规律·自主学习1．显微镜和望远镜有何异同?2．显微镜和望远镜的调焦方式有何不同？为什么？3．测量标准石英尺时所获得的放大本领为什么不等于物镜的标称放大本领?4、用同一个望远镜观察不同距离的目标时，其视觉放大本领是否不同？5、在光具座上自组装的望远镜(或显微镜)，如何调节焦距以获得清晰的像？6.已知什么量？哪个是待测量？如何控制变量？按要求处理实验数据，完成实验报告．·实验探究与设计尝试在光具座上设计并组装望远镜或显微镜，写出实验方案，并完成实验．。
光学望远镜的主要观测对象及目标
光学望远镜的主要观测对象及目标光学望远镜是一种利用光学原理观测天体的仪器。
它可以通过收集、聚焦和放大可见光来观测天空中的各种天体，包括行星、恒星、星系和星云等。
光学望远镜的主要观测对象与目标多种多样，下面我将介绍几个主要的观测对象及目标。
一、行星观测行星观测是光学望远镜最重要的观测对象之一。
我们的太阳系中有八大行星，包括水金星、地球、火星、木星、土星、天王星和海王星。
光学望远镜可以观测和研究这些行星的表面特征、大气层状况、行星轨道和行星系统的动力学等。
例如，我们可以观察木星的大红斑，研究火星表面的可见特征，以及观测土星的光环结构和卫星系统。
二、恒星观测恒星观测也是光学望远镜的重要任务之一。
恒星是太空中的光源，它们发出的光经过望远镜的收集和放大，可以用来研究恒星的性质和演化过程。
光学望远镜可以用来测量恒星的亮度、颜色、温度、化学成分等信息，从而帮助天文学家研究宇宙的起源和演化。
另外，光学望远镜还可以观测到恒星的运动、双星系统、变星等现象，为研究天体物理学提供重要数据。
三、星系观测星系观测是光学望远镜的另一个重要任务。
星系是由恒星、星云和行星等天体组成的庞大天体系统。
通过光学望远镜，我们可以观测到远离我们的星系，了解它们的结构、形态、运动和演化。
例如，通过观测星系的红移，我们可以了解宇宙的膨胀速度，并推导出宇宙的年龄和起源。
此外，星系观测还可以帮助我们研究暗物质和黑洞等宇宙奥秘。
四、星云观测星云是由星际尘埃和气体组成的巨大云状结构，包括行星状星云、发射星云和漫射星云等。
光学望远镜可以通过收集星云发出的可见光来观测和研究它们的物理性质和化学成分。
星云观测可以揭示星际物质的分布和演化，帮助我们了解恒星的形成过程和宇宙的进化历史。
通过观测星云，我们可以发现新的恒星和行星系，拓展我们对宇宙的认知。
总之，光学望远镜可以观测的天体多种多样，包括行星、恒星、星系和星云等。
通过观测这些天体，我们可以深入了解宇宙的结构、演化和物质性质等重要信息。
望远镜测距离的技巧和方法
望远镜测距离的技巧和方法
使用望远镜进行测距，主要有以下几种技巧和方法：
1. 视差法：该方法适用于测量远处物体的距离，如山峰、建筑物等。
先找到两个固定的观察点，分别观测目标物体的角度，并记录下两个角度。
然后通过三角函数计算出目标物体与观察点的距离。
2. 光学测距法：该方法适用于测量相对较近的物体距离，如建筑物、车辆等。
通过望远镜观察目标物体，调整镜头直至目标物体清晰。
然后根据目标物体的大小和实际尺寸计算出距离。
3. 激光测距法：该方法适用于测量较远距离物体的距离，如远距离测量山峰、云层高度等。
使用激光测距仪器发射激光，在目标物体上产生一个光点，然后通过接收回来的激光信号来计算出目标物体距离。
4. 立体像测法：该方法适用于测量地面上物体的高度、体积等参数。
通过望远镜观察目标物体的两个角度，并在地图上标记出对应的位置，然后根据两个角度、地面高程等参数计算出目标物体的高度或体积。
总之，使用望远镜进行测距需要注意选择合适的方法和技巧，并根据不同的实际情况选择合适的仪器和工具。
同时，需要注意测量时的精度和正确性，避免因方
法或仪器原因导致误差产生。
望远镜的光学原理
望远镜的光学原理望远镜，作为一种用于观测远距离天体的光学仪器，通过光学原理来扩大观察者的视野，使我们能够更清晰地观察到宇宙中的各种现象。
本文将介绍望远镜的光学原理以及其重要组成部分。
一、光学原理望远镜的光学原理基于光的折射和反射原理，主要包括物镜的聚光和目镜的放大。
当光线通过物镜时，由于物镜的曲率和折射率的不同，光线将会发生折射，并在焦点处聚集。
同时，目镜的作用是将这些经过聚光的光线继续放大，使观察者可以从较远的距离观察到物体的细节。
二、重要组成部分1.物镜物镜是望远镜的主要光学元件，通常为凸透镜或反射镜。
其作用是将光线进行聚光，使得观察者能够看到更清晰的图像。
物镜的焦距决定了望远镜的倍率，焦距越长，倍率越大。
同时，物镜的口径也影响着望远镜的分辨率，口径越大，分辨率越高。
2.目镜目镜是望远镜的第二个光学元件，通常也是一个凸透镜。
它的作用是放大物镜所聚集的光线，使得人眼能够更清晰地观察到物体的细节。
目镜的焦距决定了望远镜的视场和放大倍率，焦距越短，视场越大，放大倍率越小。
3.支架与调焦机构支架是望远镜的基础结构，用于固定物镜和目镜。
调焦机构用于调整物镜和目镜的相对位置，以实现焦距的调整和图像的清晰。
一般望远镜的支架和调焦机构是可调节的，以满足观察者的需要。
三、望远镜类型1.折射望远镜折射望远镜采用透镜作为主光学元件，通过透镜的折射原理来聚光和放大光线。
折射望远镜具有色差小、分辨率高的优点，广泛应用于天文观测和地面观测领域。
2.反射望远镜反射望远镜采用反射镜作为主光学元件，通过反射镜的反射原理来聚光和放大光线。
它不受色差的影响，具有较大的口径和较高的分辨率，适用于天文观测和空间探测等领域。
3.口径干涉望远镜口径干涉望远镜利用多个小口径望远镜的干涉原理来实现高分辨率的观测。
这种望远镜的优点是具有很高的分辨率和灵敏度，但实现较为复杂。
四、应用领域望远镜的应用领域非常广泛，包括天文观测、地理测量、航空航天、军事侦察等。
天文望远镜的光学指标
天文望远镜的根本光学性能指标评价一架望远镜的好坏，首先要看它的光学性能，其次看它的机械性能〔指向精度与跟踪精度〕。
光学望远镜的光学性能一般用以下指标来衡量：1.物镜口径〔D〕望远镜的物镜口径一般指有效口径，也就是通光口径〔不是简单指镜头的直径大小〕，是望远镜聚光本领的主要标志，也决定了望远镜的分辨率〔通俗地说，就是看得清看不清〕。
它是望远镜所有性能参数中的第一要素。
望远镜的口径愈大，聚光本领就愈强，愈能观测到更暗弱的天体，看亮天体也更清楚，它反映了望远镜观测天体的能力，因此，爱好者在经济条件许可的情况下，应尽量选择口径较大的望远镜。
2.焦距〔f〕望远镜的焦距主要是指物镜的焦距。
望远镜光学系统往往由两个有限焦距的系统组成，其中第一个系统〔物镜〕的像方焦点与第二个系统〔目镜〕的物方焦点相重合。
物镜焦距常用f表示，而目镜焦距常用f'表示。
比方F700´60天文望远镜的物镜焦距〔f〕为700mm。
目镜PL9的焦距〔f'〕为9mm。
物镜焦距f是天体摄影时底片比例尺的主要标志。
对于同一天体而言，焦距越长，天体在底片上成的像就越大。
3.相对口径〔A〕与焦比〔1/A〕相对口径A又称光力，它是望远镜的有效口径D与焦距f之比，即A=D/f。
它的倒数〔1/A〕叫焦比〔即f/D，照相机上称为光圈数〕。
例如70060天文望远镜的相对口径A(=60/700)≈1/12，焦比f/D 〔=700/60〕≈11.67。
相对口径越大对观测行星、彗星、星系、星云等延伸天体越有利，因为它们的成像照度与望远镜的相对口径的平方〔A2〕成正比；而流星或人造卫星等所谓线形天体的成像照度与相对口径A和有效口径D的积〔D2/f〕成正比。
因此，作天体摄影时，要注意选择适宜的A或焦比。
一般说来，折射望远镜的相对口径都比拟小，通常在1/15～1/20，而反射望远镜的相对口径都比拟大，常在1/3.5～1/5。
观测有一定视面的天体时，其视面的线大小和f成正比，其面积与f2成正比。
03望远镜光学特性分析及参数测量
实验三望远镜光学特性参数测量[实验目的]1．深入了解望远镜的各种光学特性。
2．掌握望远镜的出瞳直径、出瞳距离、放大率、视场、视度的基本测量方法。
[仪器和装置]导轨，被测望远镜，支架，测量显微镜，标准光阑，前置镜，视场仪，视度筒[实验原理]望远镜的光学特性参数有：出瞳直径和出瞳距离、放大率和视场、视度和视差以及透射比和分辨率等。
现将测量望远镜部分参数的实验原理简述如下：1．望远镜的出瞳直径和出瞳距离图1是最简单的开普勒望远镜的光路示意图。
如图所示，限制进入光学系统的光束孔径的是物镜框，因此物镜框是孔径光阑。
限制望远镜所能观察到的视场大小的是分划板框，所以分划板框是视场光阑。
由于孔径光阑的前方已没有其它光学系统，因此这个光学系统的入瞳就是孔径光阑本身（即物镜框）。
孔径光阑经过它的后方所有光学系统（图中是分划板和目镜）所成的象就是出瞳；出瞳到目镜最后一个表面的距离就是出瞳距离，用l z’来表示。
图1 望远镜的光路示意图1－物镜 2－物镜框（孔径光阑入瞳）3－分划板4－分划板框（视场光阑）5－目镜 6－目镜框 7－出瞳2. 望远镜的视觉放大率通常望远镜的放大率是指视角放大率，用Γ来表示。
所谓视角放大率是指当人眼通过望远系统观察和直接观察同一物体时，在人眼视网膜上成象的大小之比，即Γ= y’/y = tgω'/tgω(3-1)式中y －直接观察物体时在视网膜上形成的象高；y，－通过望远镜观察物体时，其象在视网膜上形成的象高；ω'－通过望远镜观察时，对人眼的视角；ω－直接观察时，物体对人眼的视角。
由几何光学可知望远系统放大率与入瞳直径D、出瞳直径D'有如下关系Γ= tgω'/tgω= D/D'(3-2)3．望远镜的视场望远镜的视场是指人眼通过该仪器所能见到的物空间的最大范围。
在无渐晕或渐晕不大的情况下，人眼位于仪器的出瞳位置上观察物体，用所能见到的物空间最大范围的边缘对入瞳中心所张的角度值2ω来表示望远镜的物方视场，如图1所示。
望远镜视度光学测量
第四章望远系统视度、视差检验§4-1望远系统视度检验一、视度的概念1、人眼的视度正常眼远视眼近视眼以上均以放松状态下的视度，称为远点视度。
2、人眼的调节视度与年龄有关，见表SD明=SD远+SD调 SD近=SD远+SD调正常眼，年龄40SD明=0+（-4.5）=-4.5近视眼，年龄40（200度）SD明=-2+（-4.5）=-6.53、视度的单位（虚光度）SD=1/L米（L以米为单位）SD=1000/L(mm)（L以毫米为单位）200度近视镜SD=1/0.5=24、人眼不用调节可看清朝米以外物体为0.2屈光度 二、 目视仪器的视度目镜出射光束的会聚和使散程度 1、望远系统的视度 1）有分划板2）无分划板2、望远镜移动量与视度 bl=-f'目2b=-L '2目f = -f'目2SD （f'目以m 为单位） b=-1000'2目f SD （f'以mm 为单位） 3、公称尺过与公公差 1）可调视度公称尺寸：±0.5（届光度） 公差：零视度±0.5其它视度：D'≥3mm ±0.5 D <3mm ±1 2)固定视度公称尺寸 -0.5—-1 公差 ±0.5 三、 视度检验1、普通视度筒（±1.5—±2.5） 1）原理 xx'=-f'2 -x-f+x'=-l+c x=l+f'-c+x'x'=-'''''22f l f x c f l f +-≈+-+='1000'2f SDf +-普通视度角技术数据2）方法（1） 调节视度简日镜，使分划板最清楚 （2） 被测系统视度规零（3） 将被测系统放在平行光管前，光轴基本重合，将视度筒物镜和被测系统出 基本重合（4） 移动视度筒物体，使被测系统及平行光管 划板象重合 （5） 看视度筒视度刻度是否为零 （6） 其它视度同样 3）误差分析 （1） 清晰度法)3429.0(312D TDSD λεσ+±= (2)清视差法)(58.031Td D T SD -±=δσ 2、大量程视度角 ±6.5——±7.5由于视度角的物镜是按望远镜设计的，在于行光入射的条件下使用，如偏离较大，象质明显变坏，故普通视度筒测量范围为±1.5—±2.5。
测微准直望远镜测量原理
测微准直望远镜测量原理
测微准直望远镜是一种用于测量远处目标的仪器，它基于测微和准直的原理。
1. 测微原理：测微是指通过测量目标在望远镜视场中的位置来确定其角度或尺寸。
测微准直望远镜采用了测微装置，通常是一个测微目镜或测微眼镜。
这个装置允许观察者通过调节测微装置中的刻度或移动目标来测量目标的位置。
2. 准直原理：准直是指使望远镜的光学轴与地平线平行，使观察者能够以准直的方式观察目标。
准直可以通过调整望远镜的水平和垂直轴来实现。
准直的关键是确保望远镜的光学轴与水平面和垂直面垂直，以便获得准确的测量结果。
在测微准直望远镜中，观察者首先通过调整准直装置使望远镜的光学轴与地平线平行。
然后，观察者使用测微装置来测量目标在望远镜视场中的位置。
测微装置上的刻度可以提供目标的角度或尺寸信息。
通过结合准直和测微的测量结果，观察者可以确定目标的位置、角度或尺寸。
需要注意的是，具体的测微准直望远镜的设计和使用方法可能会有所不同，但上述原理是其基本的测量原理。
望远镜测距原理范文
望远镜测距原理范文望远镜是一种光学仪器，用于观测远处物体。
测距是望远镜的一个主要功能之一，可以通过望远镜来测量目标物体与观测者之间的距离。
1.视差测距原理：这是一种基于视差的测距方法。
当人们通过望远镜观察远处物体时，会发现两只眼睛看到的物体位置有一定差异。
这种差异即为视差。
通过测量视差的大小，可以推断出目标物体与观测者之间的距离。
视差测距原理主要适用于近距离测量，例如在地理测量中用于测量山顶到山脚的距离。
2.三角测距原理：这是一种基于三角形相似性的测距方法。
当望远镜观测者通过望远镜观测目标物体时，可以通过望远镜的视野范围确定目标物体所形成的三角形。
通过测量该三角形的边长和角度，可以利用三角形相似性推算出目标物体与观测者之间的距离。
三角测距原理主要适用于测量远距离，例如在航海、航空等领域用于测量飞机、船只与观测站之间的距离。
3.相位测距原理：这是一种基于波动理论的测距方法。
当望远镜观测者通过望远镜观测目标物体时，光线经过目标物体反射或散射后，会产生相位差。
通过测量这个相位差的大小，可以推算出目标物体与观测者之间的距离。
相位测距原理主要适用于光学测量，例如在激光测距仪、雷达测距仪等设备中常用该原理进行测量。
4.遥感测距原理：这是一种基于遥感技术的测距方法。
遥感是通过卫星或飞机等远距离获取地球表面信息的技术，其中包括测量地表高程和距离。
遥感测距原理主要通过卫星搭载的传感器，例如雷达或激光雷达等，利用接收到的地面反射信号推算出地表的高程和距离。
遥感测距原理主要适用于地球科学、测绘和环境监测等领域。
以上所述是望远镜测距的一些基本原理。
随着科技的发展和进步，望远镜测距技术不断创新和改进，使得测距精度和范围不断提高，为人们的观测和测量提供了更多可能。
望远镜测距公式原理
望远镜测距公式原理望远镜是一种常用的光学仪器，用于观察远处的物体。
在天文学、地理学、军事等领域，测量物体的距离是非常重要的。
而望远镜测距公式就是用来计算物体距离的数学公式。
望远镜测距公式的原理基于三角形的几何关系。
当我们观察一个远处的物体时，实际上是通过望远镜观察到物体的视角，从而得到物体的视差。
视差是指物体在不同视角下的位置差异。
假设我们观察的物体距离地球的距离非常远，可以近似认为光线是平行的。
我们可以通过调整望远镜的焦距，使得光线汇聚到观察者的眼睛上。
此时，观察者眼睛所看到的物体的视角就是物体的视角。
利用三角形的几何关系，我们可以得到望远镜测距公式：d = f * tan(θ)其中，d表示物体的实际距离，f表示望远镜的焦距，θ表示物体的视角。
望远镜测距公式的使用需要一些前提条件。
首先，我们需要知道望远镜的焦距，这可以通过测量或者查阅相关资料得到。
其次，我们需要测量物体的视角。
这可以通过望远镜的刻度或者其他测量工具来实现。
望远镜测距公式的应用非常广泛。
在天文学中，科学家们可以通过望远镜观测到天体的视角，从而计算出它们的距离。
在地理学中，测量山峰、建筑物等的高度也可以使用望远镜测距公式。
在军事领域，士兵可以利用望远镜测距公式来估算敌人的距离，从而进行射击。
望远镜测距公式的原理虽然简单，但是在实际应用中也存在一些限制。
首先，望远镜测距公式假设光线是平行的，而实际上，光线会受到大气折射的影响，导致测量结果的误差。
其次，望远镜测距公式假设物体距离非常远，而当物体距离较近时，公式的精确度也会下降。
为了提高测距的精确度，科学家们还发展了其他测距方法，如三角测距、雷达测距、激光测距等。
这些方法可以在不同的应用场景中提供更精确的测距结果。
望远镜测距公式是一种简单而有效的测距方法，它基于三角形的几何关系，通过测量物体的视角来计算物体的距离。
虽然存在一定的限制，但在很多领域中仍然被广泛应用。
随着科学技术的不断发展，测距方法也在不断创新和改进，为我们提供更精确的距离测量手段。
望远镜测距原理
望远镜测距原理
望远镜测距原理是一种常用的测量远处物体距离的方法。
它基于三角测量原理，利用望远镜的观测角度和已知的物体大小，通过计算得出物体与观测者的距离。
下面是具体的测距原理：
1. 观测目标物体：首先，需要使用望远镜观测目标物体，并且要确保目标物体的大小是已知的。
这可以通过在观测前进行辅助测量或者参考已知的物体进行比较来获得准确的物体大小。
2. 观测角度测量：接下来，使用望远镜测量目标物体在视野中的观测角度。
这可以通过在望远镜上设置刻度或使用附加测量工具来完成。
3. 距离计算：一旦观测角度和物体大小都已获得，就可以使用三角测量原理计算出物体与观测者之间的距离。
具体计算方法是利用正切函数，即将物体的实际大小除以物体在视野中的观测角度的正切值，从而得出物体到观测者的距离。
需要注意的是，望远镜测距的准确性和精度受到多种因素的影响，例如观测角度的准确性、大气条件、望远镜的质量等。
因此，在实际应用中，需要谨慎选择合适的测距方法，并结合其他观测手段来提高测量的精确度。
视距测量
2、 视线倾斜时距离与高差的计算公式
MБайду номын сангаас M
D D' cos
l
D'
D' K l ' l' M ' N '
N N' B
A D
M' D'
M Q l
N'
N B J
O
A
D
为视差角 34'
QM ' M中 QM ' M 90
2 QN ' N中 QN ' N 90 90 2
f 令 K P
( 乘常数 )， f C (加常数 )
D kl C
对于内调焦望远镜，一般有K=100, C=0
D 100 l 100(下 上)
m n
f m'
d
N l M B v
p i
m n
n'
F
D
A
h
hAB i v
i —仪器高 v —中横丝在尺上的读数
p
m n
F
D
M B
A
D f d — 仪器中心至物镜光心的距离，常数值
f — 物镜焦距，常数值 d — 焦点至水准尺的距离，变量
m n
f m'
d
N l M B
p
m n
n'
F
D
A
m' n' f P m' n' FMNF MN d l
P — 上、下十字丝的间隔，常数值 l — 上、下十字丝在水准尺上的读数差，观测值 f D l f P
视距测量
第四章→第二节→视距测量一、视距测量的概念视距测量是根据几何光学原理，利用仪器望远镜筒内的视距丝在标尺上截取读数，应用三角公式计算两点距离，可同时测定地面上两点间水平距离和高差的测量方法。
视距测量的优点是，操作方便、观测快捷，一般不受地形影响。
其缺点是，测量视距和高差的精度较低，测距相对误差约为1/200～1/300。
尽管视距测量的精度较低，但还是能满足测量地形图碎部点的要求，所以在测绘地形图时，常采用视距测量的方法测量距离和高差。
二、视距测量的计算公式（一）望远镜视线水平时测量平距和高差的计算公式如图4-7 所示，测地面两点的水平距离和高差，在点安置仪器，在点竖立视距尺，当望远镜视线水平时，水平视线与标尺垂直，中丝读数为，上下视距丝在视距尺上的位置读数之差称为视距间隔，用表示。
1、水平距离计算公式设仪器中心到物镜中心的距离为，物镜焦距为，物镜焦点到点的距离为，由图4-7可知两点间的水平距离为，根据图中相似三角形成比例的关系得两点间水平距离为：（4-7）式中：为视距乘常数，用表示，其值在设计中为100。
为视距加常数，仪器设计为0。
则视线水平时水平距离公式：（4-8）式中—视距乘常数其值等于100。
—视距间隔。
2、高差的计算公式：两点间的高差由仪器高和中丝读数求得，即：（4-9）式中：—仪器高，地面点至仪器横轴中心的高度。
（二）望远镜视线倾斜时测量平距和高差的公式在地面起伏比较大的地区进行视距测量时，需要望远镜倾斜才能照准视距标尺读取读数，此时视准轴不垂直于视距标尺，不能用式4-8计算距离和高差。
如图4-8所示，下面介绍视准轴倾斜时求水平距离和高差的计算公式。
视线倾斜时竖直角为，上下视距丝在视距标尺上所截的位置为,，视距间隔为，求算、两点间的水平距离。
首先将视距间隔换算成相当于视线垂直时的视距间隔之距离，按式4-8求出倾斜视线的距离′，其次利用倾斜视线的距离′和竖直角计算为水平距离。
因上下丝的夹角很小，则认为∠和∠为90°，设将视距尺旋转角，根据三角函数得视线倾斜时水平距离计算式为式（4-10），两点高差计算公式为式（4-11）。
光学测量
一、目视光学仪器的对准误差和调焦误差对准是指在垂直于瞄准轴方向上，使目标像和比较标记重合或置中的过程，又称横向对准。
调焦是指目标像和比较标记沿瞄准轴方向重合或置中的过程，又称纵向对准。
（一）人眼的对准误差和调焦误差人眼的极限分辨角与瞳孔直径、被观察景物的照度及照明光的波长有关，参考公式为=在正常照度下，白光照明，人眼瞳孔直径时=人眼的对准误差与对准方式有关，表1-5列出常用对准方式的对准误差。
对准与分辨即有联系，又是两个不同的概念。
后者是分辨两个靠近目标的问题，前者是使目标和比较标记重合或置中的问题。
（二）人眼通过望远镜时的对准误差和调焦误差1．对准误差=式中——人眼通过望远镜观察时的对准误差；——人眼对准误差；——望远镜视放大率。
2．调焦误差常用的调焦方式有清晰度法和消视差法。
清晰度法是以目标像和比较标志同样清晰为准，其调焦误差由几何景深和物理景深决定。
消视差法是以眼睛垂直于瞄准轴摆动时看不出目标像和比较标志有相对错动为准调焦误差受对准误差影响。
清晰度法：极限误差()标准偏差=()式中D——望远镜物方的有效通光孔径；——照明光波长（）；——人眼极限分辨角（分）。
消视差法：极限误差()标准偏差()式中——人眼对准误差（分）；——望远镜出瞳直径；——眼瞳直径。
二、光学玻璃折射率测量（一）V棱镜法V棱镜法测量精度高、速度快、范围大，该法是由仪器的标准块是一个V型棱镜而得名。
V棱镜法是通过测量光通过棱镜后的偏折角来求得折射率的。
原理图如下当单色平行光垂直地入射到V棱镜的ED面时，若被检玻璃折射率n与V棱镜折射率完全相同，则出射光不发生任何偏折地从GH面射出，仪器的读数系统指示为零。
若n 与不相等，则出射光相对入射光有一偏折角。
若测出角，则可算出待检试样对入射光波长的折射率。
根据折射定律，有上图写出下面公式：联合上式可得：当时，取“+”号；时，取“-”号。
用不同单色平行光，可测得不同波长的折射率,并由此求出色散，确定玻璃的类和级。
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望远镜视度光学测量 Document serial number【UU89WT-UU98YT-UU8CB-UUUT-UUT108】第四章望远系统视度、视差检验§4-1望远系统视度检验一、视度的概念1、人眼的视度正常眼远视眼近视眼以上均以放松状态下的视度，称为远点视度。
2、人眼的调节视度与年龄有关，见表SD明=SD远+SD调SD近=SD远+SD调正常眼，年龄40SD明=0+（）=近视眼，年龄40（200度）SD明=-2+（）=3、视度的单位（虚光度）SD=1/L米（L以米为单位）SD=1000/L(mm)（L以毫米为单位）200度近视镜SD=1/=24、人眼不用调节可看清朝米以外物体为屈光度 二、 目视仪器的视度目镜出射光束的会聚和使散程度1、望远系统的视度 1）有分划板2）无分划板2、望远镜移动量与视度bl=-f'目2b=-L '2目f = -f'目2SD （f'目以m 为单位） b=-1000'2目f SD （f'以mm 为单位） 3、公称尺过与公公差 1）可调视度公称尺寸：±（届光度） 公差：零视度±其它视度：D'≥3mm ± D <3mm ±1 2)固定视度公称尺寸 —-1 公差 ±三、 视度检验1、普通视度筒（±—±） 1）原理xx'=-f'2 -x-f+x'=-l+c x=l+f'-c+x'x'=-'''''22f l f x c f l f +-≈+-+='1000'2f SDf +-普通视度角技术数据2）方法（1） 调节视度简日镜，使分划板最清楚 （2） 被测系统视度规零（3） 将被测系统放在平行光管前，光轴基本重合，将视度筒物镜和被测系统出 基本重合（4） 移动视度筒物体，使被测系统及平行光管 划板象重合 （5） 看视度筒视度刻度是否为零 （6） 其它视度同样 3）误差分析 （1） 清晰度法)3429.0(312D TDSD λεσ+±=(2)清视差法 )(58.031Td D T SD -±=δσ 2、大量程视度角 ±——±由于视度角的物镜是按望远镜设计的，在于行光入射的条件下使用，如偏离较大，象质明显变坏，故普通视度筒测量范围为±—±。
对于要求±5屈光度的仪器，量程不够，采用大量程视度角。
原理SDs f L L s==-'11'1 SD'-SD=SDsSD=SD'-SDsSD'——由普通视度筒测得 SDs ——视度透镜的光焦度s s s s SD SD fsL L SD f L L f SD +=+===-=11'1''11'1'1SDs SD SD -='可见，如被测系统视度较大，用普通视度筒量称不够时，可用一块和被测视度符号相反的视度透镜抵消一部分视度，然后用普通视度筒测量。
大量称视度筒共十块，视度值分别为： SDs=5,4,3,2,1±±±±±视度透镜尽量和出瞳重合，且和普通视度 尽量靠近，以减小测量误差。
3、半透镜视度筒§4-2 望远系统视差检验一、 视差的概念 1、视差的形成及定义例：电流表、邮局里的称带反射镜的电流表定义：当我们观察位于眼瞳视轴上两个物点式象差时，若它们距眼瞳的距离不等，则当眼睛垂直于视轴移动时，会出现两物点式象差间有错位，这种现象中视差。
产生视差的充分必要条件是b ≠0,D'=0，消除方法是b=0或D'=0。
2、光学仪器的视差光学仪器中，若成象面和分划板刻线面不重合，同样产生视差。
3、望远系统的视差无限远物体经物镜的成象面不和分划板刻线面重合时，眼睛垂直光轴移动，则观察到象点和分划板上不同点重点（错位） 。
（1） 引起瞄准误差（物方）()目物物'''f b f abf a <<≈+=α （2） 光轴上象点和分划板中心的视度不同或说成象面和分划板面视度不同（象方）SD 象=0 SD 分=L1 4、望远系统的视差表达式（1） 用物方瞄准角误差表示（角视差）物'f a=α 目''f bD a =)(3438''')('''分弧度物目物目⨯==f f bD f f bD α （2） 图象方视度差表示（视度视差）SD 象=0 SD 分=2'目f b -)('100)('22以毫米为单位为单位以目目象分f bm f b SD SD SD -=-=-=∆2'1000目f bSD -=∆ SD 象=2221';'目分目f b SD f b -=-22212'1000'')(目目目象分f bf b f b b SD SD SD -==--=-=∆ （3） 角视差和视变视差的关系αααα'29.0'29.0'3438'''10003438'''2D SD D D f f f SD D f f b Γ=∆Γ=⨯=∆⨯=目物目物目 5、望远系统视差的给定（1） 应指明对哪两个标记消视差，望远系统一般是对物镜焦平面和分划板刻线消视差（2） 应指明视场中哪一部分消视差，视场中心还是边缘，一般指中心（3） 视差引起的瞄准角误差应小于总的瞄准误差瞄准、观察仪器一般用角视差给出体视仪器一般以视度视差给出二、 视差的测量1、检验角视差的方法)('00029.03438''0)(0)(0分分弧αααf f f c ===如果平行光管双刻线为准，眼睛摆动时，分划刻线和眼睛移动方向一到说明它位于双刻线后，反之为前。
测量精度：Γ-=∆'3'5.1α 2、检验视度视差的方法 1） 用普通视度筒检验 （1） 视度筒根据测量者调好视度 （2） 视测系统视度规零（3） 分别测无限远物体的象和分划板的视度，两视度之差即为视度视差。
2） 用半透镜视度角检验 3） 用主体视差仪检验体视效应12θθθ-=∆=12D BD B -当胶合棱镜位于中间位置，如上图所示，两狭缝均按 光轴上光线，此时无论在无视差，平行光管分划板的象和被测系统标记重合。
当棱镜上移时，如无视差，视场不会变化，但有视差时，如色笔所示。
直体视效应棱镜下移，情况相反例1：用可调前置镜法调棱平行光管，已知f'=550mmD/f'=1/10,f'0=1200mm,D 0/f'0=1/10,f'目=25mm,选何种方法调焦，求调焦误差。
)146.1',2,'25.0,'1,56.0(=====D mm d δαμλ解：1、清晰度法)(000156.0)55356.04()5548129.0(31)34()29.0(31222222屈光度±=⨯⨯+⨯⨯±=+Γ±=D D SD λασ 2、消视差法)(000249.0)2'(58.0312屈光度±=-Γ±=d D SD δσ例2、用自准直法调校平行光管，已知f'=550mm,101'=f D ,反射镜口径D 0=100mm ，f'目=25mm ，选何种方法调焦，调焦误差。
解：mm D x 5.22255',2.225550====Γ 1、清晰度法)140(000199.0)55356.04()5522129.0(66)34()292.0(66222222±=⨯⨯+⨯⨯±=+Γ±=D D SD λσ2、消视差法0000815.0)2'(58.0662±=-Γ⋅±=d D SD δσ例3、用光学球径仪测一凹面曲率半径，已知显微镜NA=,x 10=物β,f'目=,被测件D=50，,250mm =γ面形误差N=4， 误差mm R 002.01±=σ。
解：n'y'sinv'=nsinvy sinv'=物βNA NA y y =' D'mm f NA f v 0391562510025'''sin =⨯=⨯=⋅≈目物目β 1601562525010=⨯=Γ=Γ目物β 例4§4-3 剪切干涉法测波象差一、 概述1、干涉条件：频率相同、位相差恒定，振动方向相同2、产生干涉的方法1) 波前分割法ld b c =≠=βββλ,0,光源尺寸受限制，干涉条纹亮度小。
2）振幅分割法，β可参为零，如平板玻璃干涉，光源可为扩展光源，干涉条纹亮度大。
所以实用的干涉测量装置均采用振幅分割法。
3、一般干涉装置均需一标准波面，即参考反射镜、被测件尺寸大小，参考反射镜尺寸也大，干涉仪结构庞大。
4、剪切干涉仪于20世纪40年代提出，用波面错位产生干涉条纹，可不用参考波面，分为二、 横向剪切干涉测量原理1、横向剪切的产生1）平面波2）球面波2、光源尺寸采用振幅分割法，由于剪切，0≠β，故光源尺寸受限制λλββλs f b sl b l s b d s s s ')(,,=====平面波时球面波 3、波面形状与干涉条纹原始波面W （x,y ）剪切波面W(x-s,y)有初级球差、慧差、象散的波面数字表达示W (x,y)=A(x 2+y 2)2+By(X 2+y 2)+c(x 2+3y 2)1) 球差（初级）W (x,y)=A(x 2+y 2)2λN s x y x A s xw w y s x =⋅+=⋅∂∂=∆-)(422),( x 的三次曲线 3）初级慧差W (x,y)=By(x 2+y 2)λx y s x N s Bxy s x w w =⋅=⋅∂∂=∆-2),( 以x,y 轴为渐进线 λy s y x N s y x B s yw w =+=⋅∂∂=∆-)3(22),( 的双曲线3）初级象散W (x,y)=c(x 2+3y 2)λx y s x N s cx s x w w =⋅=⋅∂∂=∆-2),( λy s y x N s cy s yw w =⋅=⋅∂∂=∆-6),( 4）平行引起的波差（焦点向x,y 方向离焦）λλy s y x xx x N Ey w N Ex w ==∆==∆-),(,5）移斜引起的波差λλy y x x N Fy w N Fx w ==∆==∆6）离焦引起的波差三、 由剪切干涉圆求原始波面1、一维剪切干圆的图解分析法1）原理)0()()()()()(,1w w w s x w w w S s s x x x -=∆=-=∆-点=∆=)2(,22s w s x 点w (2s)-w (s)=∆=)3(,33s w s x 点w (3s)-w (2s)令)()()0(,0s s w w w ∆==则∑=∆=∆+⋅⋅⋅⋅⋅⋅+∆+∆=ki is ks s s ks w w w w w 1)()()2()()(2）无倾斜波面的干涉条纹0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 w (x) 0 -1 0 -1 0w (x-s) 0 -1 0 -1 0Δw (s)=w (x)-w (ix-s) –W (ks) 0 -1 0 -1 03）有倾斜波面波差0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10w (x) 0 -1 0 -1 0w (x-s) 0 -1 0 -1 0N (x)Δw (is)=w (ix)-w (ix-s) – Q (x) – – 0M (x)=N (x)+Q (x) N (x)=M (x)-Q (x)2、一维剪切干涉图的数示分析法在1111)()()(----++--=++++-=++-=+=+=+=+γγγγγγγγγγγγγγγδλρεεμλδλερεδλδρεμελλθλθδλθδq Q q Q Q D D q D R R R 令εγλδδγεμλγγγp q Q R -++==--1εδδεγλδδεγλδδγγγ312221211101p p q p q p q p -++=⋅⋅⋅⋅⋅⋅-++=-++=-∑=N 02γγδ最小，N 个方程，N+3个未知数（εγ11,p ）∑==N00γγδ ∑==N 00γγγδ∑==+N 00)1(2γγδγγ。