5望远镜基本原理
人教八年级物理上册 第5章5跨学科实践：制作望远镜
3. 开普勒望远镜 (1)如图1 所示，物镜是焦距较长的凸透
镜，相当于照相机的镜头。远处的 物体通过物镜成倒立、缩小的实像。 (2)目镜是焦距较短的凸透镜，相当于 放大镜。对物镜成的像进行放大。 通过目镜看到的是物体的倒立像。
知1－讲
物距远大于
(3)成像原理 二倍焦距
知1－讲
成像在物镜焦点附近 在目镜一倍焦距内
知2－练
例2 小明制作简易望远镜时，细镜筒插入粗镜筒后，镜 筒总长度为40~45 cm。为了让成像质量好一些，他 应该选择下列哪一组凸透镜( ) A.f 物=20 cm，f 目=20 cm B.f 物=30 cm，f 目=10 cm C.f 物=35 cm，f 目=5 cm D.f 物=45 cm，f 目=15 cm
第五章 透镜及其应用
第5节 跨学科实践：制作望远镜
1 课时讲解 望远镜的原理
设计简易望远镜 制作及调试望远镜
2 课时流程
逐点 导讲练
课堂 小结
作业 提升ຫໍສະໝຸດ 知识点 1 望远镜的原理知1－讲
1. 结构 生活中的望远镜可看成是由两个透镜组成的，靠近 人眼的透镜是目镜，靠近物体的透镜是物镜。
2. 作用 使远处的物体变近，即把远处物体移到眼前来看。
4. 视角
知1－讲
(1)人能否看清物体，如图2 所示的视角十分重要。物体对
眼睛所成的视角越大就越清晰。
(2)视角大小的影响因素有物体的大小和
物体到眼睛的距离，物体越大，距离
眼睛越近，视角越大。
(3)望远镜可以使远处物体对眼睛的视角变大。
知1－讲
5.
望远镜的放大倍率等于物镜和目镜的焦距之比，即ff
知识点 3 制作及调试望远镜
知3－讲
望远镜的工作原理
望远镜的工作原理望远镜是一种用于观测远距离天体的光学仪器，其工作原理基于光的折射和反射。
下面将详细介绍望远镜的工作原理。
一、折射望远镜折射望远镜是利用透镜的折射原理来聚焦光线的望远镜。
其主要由物镜、目镜和焦距调节装置组成。
1. 物镜：物镜是望远镜的主要光学部件，通常是一个凸透镜。
当平行光线射入物镜时，由于光线从空气进入玻璃的折射率不同，光线会发生折射。
物镜的曲率和厚度决定了光线的折射程度，使光线会聚到焦点上。
2. 目镜：目镜是望远镜的观测部件，通常是一个凸透镜。
它的作用是将物镜聚焦的光线再次聚焦到眼睛上，使观察者能够看清物体。
目镜的焦距通常比物镜的焦距小，这样可以放大物体的图像。
3. 焦距调节装置：焦距调节装置用于调整物镜和目镜之间的距离，以便获得清晰的图像。
通过改变物镜和目镜的距离，可以调整望远镜的焦距，从而改变观察物体的放大倍数。
二、反射望远镜反射望远镜是利用反射原理来聚焦光线的望远镜。
其主要由主镜、副镜和焦距调节装置组成。
1. 主镜：主镜是反射望远镜的主要光学部件，通常是一个凹面镜。
当光线射入主镜时，它会被反射到主镜的焦点上。
主镜的曲率和厚度决定了光线的反射程度，使光线会聚到焦点上。
2. 副镜：副镜是反射望远镜的辅助光学部件，通常是一个凸面镜。
它的作用是将主镜反射的光线再次反射，使光线聚焦到眼睛上，使观察者能够看清物体。
副镜通常位于主镜焦点的位置。
3. 焦距调节装置：反射望远镜的焦距调节装置与折射望远镜类似，用于调整主镜和副镜之间的距离，以获得清晰的图像。
通过改变主镜和副镜的距离，可以调整望远镜的焦距，从而改变观察物体的放大倍数。
三、望远镜的工作过程无论是折射望远镜还是反射望远镜，其工作过程都是类似的。
1. 光线进入望远镜：当光线从观察目标射入望远镜时，它会通过物镜或主镜。
物镜或主镜会将光线聚焦到焦点上。
2. 图像形成：聚焦后的光线会形成一个倒立的实像。
对于折射望远镜，实像位于焦点之后，通过目镜放大后可以观察到。
2024-2025学年物理人教版八年级上册 5.5 跨学科实践制作望远镜 课件
填“放大”“等大”或“缩小”)的像。
“不同”)焦距的凸透镜。
11.如图为某望远镜内部的部分光路图,物镜是凸透
镜,O为光心,F为物镜焦点,焦距为500 m。
(1)在图中画出光线a、b经物镜折射前的入射光线。
如答案图所示
(2)目镜是
凹
(选填“凹”或“凸”)透镜。
(3)用此望远镜观测月球时,月球经物镜成一个
倒立 (选填“倒立”或“正立”)、 缩小 (选
什么望远镜看不到很远处的任何物体呢?难道是……”请你替
小明完成这句话:难道是 因为这两个凸透镜规格相同 ?带着
猜想,小明在课堂上与同学们经过了激烈的讨论,针对猜想进行
了科学探究中的 设计实验与制定计划、进行实验与收集证据、
分析与论证、评估、交流与合作
几个环节,
最终确定了制作望远镜时,应选两个 不同 (选填“相同”或
)
A.远处的物体经过物镜成像在物镜的焦点附近
B.眼睛看到的是远处物体的倒立的实像
C.此时物镜和目镜之间的距离约为25 cm
D.物镜的作用相当于照相机,使远处的物体成像
在距离眼睛很近的位置
(
B
)
5.如图所示,小高找到两个焦距不同的放大镜模拟望
远镜观察远处的景物,其中较远的物镜的作用是使
物体成倒立、 缩小 (选填“放大”或“缩小”)
第5节
跨学科实践:制作望远镜
【项目提出】
根据透镜成像的知识,制作一个望远镜。
【项目分析】
要制作望远镜,需要完成以下任务:
1.了解望远镜的基本原理。
2.设计一个望远镜,能够用它观察校园内远处的物体。
3目实施】
1.了解望远镜的基本原理
(1)望远镜
望远镜成像规律(5条)
望远镜成像规律(5条)
望远镜成像规律
望远镜是用来观察远处物体的工具，它能够将物体的图像放大
并显示在观察者的眼睛或者相机上。
以下是望远镜成像的几条规律：
1.远物和近物成像规律：望远镜通过物镜和目镜的组合来放大
图像。
根据夫琅禾费衍射原理，物镜放大的程度与物体到物镜的距
离成反比，而近物距离物镜较远，从而形成在焦平面上的倒立、缩
小的实像。
目镜进一步放大实像，使观察者能够清晰地看到远处物体。
2.物镜放大倍数规律：物镜的焦距决定了望远镜的放大倍数。
根据放大倍数的定义，放大倍数等于目镜焦距与物镜焦距的比值。
因此，通过调整物镜的焦距，可以控制望远镜的放大倍数，从而获
得所需的观测效果。
3.目镜视场角规律：视场角是指从望远镜视野的中心到视野边
缘的角度范围。
根据视场角的定义，目镜视场角与目镜的焦距成反
比。
因此，通过调整目镜的焦距，可以改变视场角的大小，从而扩
大或者缩小观察的范围。
4.图像清晰度规律：望远镜的图像清晰度受到多个因素的影响，包括透镜和镜面的质量、对焦准确性等等。
为了获得清晰的图像，
需要使用优质的透镜和精确地对焦。
5.成像失真规律：望远镜在成像过程中可能会出现失真现象，
如色差、像差等。
色差是由于透镜对不同波长的光折射程度不同而
引起的，可以使用复合透镜或者折反射望远镜来减轻色差。
像差则
是由于透镜或者镜面形状的不完美而引起的，可以通过调整设计以
及使用优质材料来减小像差。
这些望远镜成像规律帮助我们了解和应用望远镜的原理，从而
更好地观测远处的物体。
5.5跨学科实践制作望远镜课件人教版物理八年级上册
(2)目镜是 凹 (填“凹”或“凸”)透镜。 解析：(2)由图可知，光线经目镜折射后远离主光轴， 则说明目镜对光有发散作用，而凹透镜对光有发散作 用，所以目镜是凹透镜；
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
(3)用此望远镜观察距离约100 m远处的小鸟时，小鸟经物 镜成一个 倒立 (填“倒立”或“正立”)、 缩小
(填“放大”“等大”或“缩小”)的像。 解析：(3)小鸟到物镜(凸透镜)的距离远大于2倍焦距， 所以小鸟经物镜成倒立、缩小的像。
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3星题 发展素养
10. 经过本节课的学习，同学们都掌握了制作望远镜的 方法了吧，下课后回家自己尝试制作一个望远镜吧。 (提示：镜筒可用圆筒状的物品，如不透明的羽毛球 筒，也可以通过截取适当尺寸的长方形纸板，如瓦楞 纸板或其他材料) 解：略
立 (填“正立”或“倒立”)的像。
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步骤五 交流与反思 (5)实验结束后小点观察到所成像是倒立的，于是去思考如何
才能使所成像为正立的呢？经过查阅资料，小点找到了以 下两种方法：一种是根据平面镜可以改变光的传播路径原 理，利用两个相互 垂直 (填“平行”或“垂直”)的平 面反射装置；一种是物镜使用 凸 透镜，目镜使用
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
6. 如图所示，身高1.2 m的妹妹站在镜子前，距离镜面2 m，
则她与自己在镜中的像的距离是 4 m；如果妹妹向镜
面靠近1 m，她会觉得像变大了，原因是 视角变大 。
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7. 【荣德原创】如图所示，同学们在利用自制的望远镜看远 处物体。若望远镜的物镜焦距为21 cm，目镜的焦距为7 cm，该望远镜的放大倍率为 3 。若用该望远镜观察近 处的一些物体时，物镜和目镜的距离应 远离 (填“靠 近”或“远离”)一些。
天文望远镜的光学原理
天文望远镜的光学原理物镜是天文望远镜中起决定性作用的光学组件。
它通常由一块透明的玻璃或晶状体制成，有一面是凸面的，被称为曲面。
物镜的曲面可分为球面和非球面两种类型，并根据所构成的曲面类型而形成球差和像差。
球差是由于球面物镜曲率的不完美而引起的，它使离轴点的光经过物镜后会聚或发散，导致像的不清晰。
像差则是由于非球面物镜的形状不完美而产生的，它使光经过物镜后不能同时聚焦于一个点上。
因此，为了减少球差和像差，制造物镜时需要使用复杂的设计和加工技术。
目镜是天文望远镜中的另一个重要光学组件。
它通常由一块小巧的凸透镜或凹透镜构成，用于放大物镜所形成的像。
目镜的主要作用是使得我们能够更清楚地观察和理解天体的细节。
其放大倍数取决于凸透镜或凹透镜的曲率和它距离物镜的距离。
物镜和目镜之间的焦点调节装置在天文望远镜中起到关键的作用。
这个装置通常包括一根称为焦点之轴的转动杆，用于调整目镜的位置。
通过移动目镜的位置，我们可以改变光线的聚焦点，从而获得更清晰的图像。
特别是对于远离视网膜的目标，如星系和恒星，由于它们的位置通常不同，所以我们需要调整焦距以便观察和成像。
此外，天文望远镜还包括一些附加的光学组件，例如滤光镜和红外过滤器。
滤光镜用于屏蔽或增强特定波长的光，以便更好地观测一些特定的天体或现象。
红外过滤器用于阻止或减少红外辐射的进入，以保护望远镜内部的光学部件。
总体而言，天文望远镜的光学原理是利用物镜收集并聚焦远距离的光线，并通过目镜放大物镜所形成的像以便人眼观察。
正确的设计和制造过程可以减少球差和像差，并使用焦点调节装置来调整焦距，以便针对不同的目标观测和成像。
附加的光学组件可以进一步改善观测效果，以满足不同观测需求。
光学望远镜原理
光学望远镜原理光学望远镜是一种利用光学系统来观察远处物体的仪器。
它的基本原理是利用透镜或反射镜将远处物体的光线聚焦到焦点上，然后再通过目镜或者摄像机来观察。
光学望远镜广泛应用于天文观测、地质勘探、军事侦察以及日常生活中的观察等领域。
光学望远镜的基本构成包括物镜、目镜和支撑结构。
物镜是光学望远镜中用来收集并聚焦远处物体光线的镜头或者镜面，它的焦距决定了光学望远镜的放大倍数和视场大小。
目镜则是用来放大物镜焦点上的像，使观察者能够看清楚远处物体的镜头或者镜面。
支撑结构则是用来支撑和固定物镜和目镜的框架结构，保证它们的位置和朝向不变。
光学望远镜的工作原理是利用物镜将远处物体的光线聚焦到焦点上，然后再通过目镜来观察。
当远处物体发出的光线经过物镜后，会在焦点上形成一个实际或者虚拟的像。
这个像可以是实际的物体像，也可以是虚拟的焦点像。
然后再通过目镜放大这个像，使观察者能够清晰地看到远处物体的细节。
光学望远镜的成像质量受到许多因素的影响，比如光学系统的精度、镜面或者镜片的质量、环境的光线条件等。
其中，光学系统的精度对成像质量的影响最为显著。
如果光学系统的精度不够，就会导致成像时出现像差、畸变等问题，影响观察者对远处物体的观察。
除了物镜和目镜之外，光学望远镜还可以配备滤光片、偏振片、星敏感器、自动跟踪系统等附属设备，以提高观测的效果和便利性。
比如，滤光片可以过滤掉特定波长的光线，使观察者能够更清晰地观察特定颜色的物体；偏振片可以减少光线的反射和折射，提高成像的清晰度；星敏感器和自动跟踪系统可以帮助望远镜自动跟踪天体的运动，使观测更加方便和精确。
总的来说，光学望远镜是一种利用光学系统来观察远处物体的仪器。
它的工作原理是利用物镜将远处物体的光线聚焦到焦点上，然后再通过目镜来观察。
光学望远镜的成像质量受到许多因素的影响，比如光学系统的精度、镜面或者镜片的质量、环境的光线条件等。
除了基本的物镜和目镜，光学望远镜还可以配备各种附属设备，以提高观测的效果和便利性。
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．。
5望远镜基本原理
望远镜的放大率
物镜焦距/目镜焦距 在光路中靠近目镜插入一个凹透镜 （Barlow透镜），增加放大率：~ 2-4倍
望远镜的视场
D 2 f / 2 f
D/ f
D 12mm f 1200mm
1 / 200rad 0.5730
月亮~0.5度
目镜（field
自 适 应 光 学 系 统
激 光 引 导 星
一些代表性的光学望远镜
双子座望远镜（Gemini North & South Telescope） •Gemini North：
Mauna Kea, Hawaii 海拔：4214 m
•Gemini South：
Cerro Pachon，Chile 海拔：2737 m
Spitzer 空间望远镜
•3-180微米 大气吸收 •口径：0.85 m •冷却剂冷却三个科学仪器 •遮阳板
•轨道：跟在地球后面
紫外
•HST可以观测紫外，但视 场太小
•航天飞机搭载：Astro •WSO/UV
•IUE：1978-1996
极端远紫外
•ISM吸收厉害，科 学家不太情愿建造 极端远紫外卫星 •Extreme Ultraviolet Explorer（EUVE） 却观测到太阳周围 几乎没有气体和尘 埃！
红外与射电之间的波段 来自宇宙中冷气体（Inter stellar medium，ISM） 的辐射 ISM：恒星形成的温床，恒星死亡抛射气体到ISM James Clark Maxwell Telescope （JCMT）：
15m，Mauna Kea，Hawaii 探测器：SCUBA，探测尘埃颗粒（~-240摄氏度）的 热辐射，液氦降温至1/10K 接收机：heterodyne （外差）接收机，探测空间气体 云的辐射 恒星形成区、银河系中心观测
八年级上册望远镜原理知识点
八年级上册望远镜原理知识点望远镜是我们常用的光学仪器，通过它我们可以观察到遥远的星空和天体，更深入了解宇宙奥秘。
在八年级上册的物理课程中，我们学习了望远镜的原理和工作原理。
本文将介绍望远镜的原理知识点。
一、望远镜的定义望远镜是利用镜片和棱镜等光学元件将光线聚焦或分散，使目标物体通过目镜成像，达到看得更清楚和更加准确的观测效果的一种光学仪器。
二、望远镜的分类望远镜根据其技术和使用方式不同，可以分为两类：折射望远镜和反射望远镜。
1. 折射望远镜折射望远镜是利用凸透镜聚光原理形成目标的放大像，属于折射型光学望远镜。
其中，目镜是凸透镜，入射光从目标物体经过凸透镜中心轴偏心发射而形成一个实像。
2. 反射望远镜反射望远镜是利用反射、回返和重新聚焦形成像的原理，属于反射型光学望远镜。
其中，目镜和物镜都是反射镜。
光线先经过物镜反射后聚焦，然后再经过对准的望远镜反射成目镜中的实像。
三、望远镜的原理知识点1. 望远镜的光路望远镜的光路是指从目标物体到人眼或摄像机的光学路线。
它包括物镜和目镜，物镜的主要作用是收集光线并进行成像，而目镜的作用是对成像进行放大。
2. 焦距与物距焦距是指物镜成像后的像与目镜组合后的放大镜成像重合的距离，是望远镜的一个重要参数。
而物距则是入射光射入物镜时的距离，物距与焦距是成反比例关系的。
3. 放大率放大率是指望远镜的目镜所形成的物体像的大小与实物大小的比值，是评价望远镜性能的重要指标。
放大率等于焦距总长除以目镜焦距。
四、望远镜的应用望远镜在天文学、军事、航天、导航等领域有着广泛的应用。
天文学家使用望远镜观测宇宙中的天体和星系，军队和政府部门则利用望远镜进行侦查和监测，航天员使用望远镜观测空间站和太空船等空间物体。
总之，望远镜是一种非常重要的光学仪器，通过学习其原理知识点，我们可以更深入地了解其机制和应用，从而更好地利用它观察周围环境和宇宙奥秘。
望远镜的工作原理
望远镜的工作原理望远镜是一种用于观测远距离物体的光学仪器。
它通过采集、聚焦和放大光线，使我们能够观察到肉眼无法看到的细节和远处的物体。
望远镜的工作原理主要涉及光学和光电子学的原理。
一、光学原理1. 折射：望远镜的物镜和目镜都采用透镜，利用透镜的折射原理来聚焦光线。
物镜是望远镜的主镜，它具有较大的口径和较长的焦距，用于采集光线并形成实像。
目镜是望远镜的辅助镜，它具有较小的口径和较短的焦距，用于放大实像。
2. 成像：当光线通过物镜时，它会发生折射并聚焦到焦点上，形成实像。
实像位于焦点处，具有与物体相似的形状和大小。
目镜将实像再次放大，使得我们能够清晰地观察到实像。
3. 放大倍数：望远镜的放大倍数取决于物镜和目镜的焦距比。
放大倍数越大，观察到的物体就越大。
普通来说，望远镜的放大倍数可以通过改变目镜的焦距来调节。
二、光电子学原理1. 探测器：现代望远镜往往使用光电子探测器来接收光信号。
探测器可以将光信号转化为电信号，进而进行数字化处理和存储。
常见的光电子探测器包括CCD （电荷耦合器件）和CMOS（互补金属氧化物半导体）。
2. 数字化处理：望远镜通过将光信号转化为电信号，并进行模数转换，将连续的光信号转化为离散的数字信号。
这样可以更方便地进行图象处理、存储和传输。
3. 数据分析：望远镜还可以通过对数字信号进行进一步的处理和分析，以提取实用的信息。
例如，可以使用图象处理算法来增强图象的对照度、降噪或者进行图象拼接，以获得更清晰、更详细的图象。
三、望远镜的应用1. 天文观测：望远镜是天文学研究的重要工具。
通过望远镜，天文学家可以观测到遥远的星系、行星、恒星和其他天体，从而研究宇宙的起源、演化和结构。
2. 地球观测：望远镜还可以用于地球观测，例如气象观测、环境监测和地质勘探。
通过望远镜，科学家可以观测到地球表面的细节，以了解气候变化、自然灾害和地质结构等。
3. 无人飞行器：望远镜也可以安装在无人飞行器上，用于航空摄影、遥感和监视等应用。
应用光学实验 实验五 望远镜光学特性参数测量
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。
用所能见到的物空间最大范围的边缘向 入瞳中心所引的张角的角度值来表示望 远镜的物方视场
象方视场用象空间的边缘向出瞳中心所 引的张角的角度值来表示
三、实验仪器设备
导轨，被测望远镜，支架，测量显微镜， 标准光阑，平行光管，视场仪，游标卡 尺
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
望远镜的光路示意图
1．望远镜的出瞳直径和出瞳距离
几何光学中，把限制轴上点光束孔径的 光阑称为孔径光阑；把限制光学仪器所 能观察到的视场大小的光阑称为视场光 阑。把孔径光阑经过它的前方所有的光 学系统部分所成的象称为入瞳，把孔径 光阑经过它的后方所有的光学系统部分 所成的象称为出瞳
应用光学实验 实验五 望远镜光学特性参数测量
一、实验目的
1．深入了解望远镜的结构。 2．深入了解望远镜的各种光学特性。 3．掌握望远镜的出瞳直径、出瞳距离、放大
率、视场等光学特性参量的基本测量方法。
1. 二、实验原理
1. 望远镜的主要光学特性参数有： 2. 出瞳直径 3. 出瞳距离 4. 放大率 率
用标准光阑和测量显微镜测量望远镜扩大 1-平行光管 2-被测望远镜 3-测量显微镜
a a
测量望远镜的视场
a）原理结构图 1-视场仪 2-被测望远镜
b）视场仪分划板的一部分图形
五、测量数据记录和处理
根据实验指导书的表格来进行测量数据记 录和处理
六、思考题
1．用望远镜观察具有等间距标记的目标时， 能否直接知道望远镜的放大率？
2．为什么说望远镜的放大率与物体的位置无 关？
望远镜的工作原理
望远镜的工作原理望远镜是一种用于观测远距离天体的光学仪器。
它通过采集、聚焦和放大远处天体的光线，使我们能够更清晰地观察宇宙中的星体、行星、星云等。
望远镜的工作原理可以分为两个主要部份：光学系统和探测系统。
一、光学系统：1. 物镜：望远镜的主要光学元件，通常位于望远镜的前端。
物镜通过透镜或者反射镜的形式将光线采集并聚焦到焦平面上。
2. 目镜：位于望远镜的后端，用于观察焦平面上的图象。
目镜通常由凸透镜组成，使得观察者可以看到放大后的图象。
3. 焦距和放大率：望远镜的焦距决定了其放大率。
焦距越长，放大率越高。
放大率可以通过物镜和目镜的焦距比例来计算。
二、探测系统：1. 探测器：望远镜的探测系统通常使用光电探测器，如光电二极管或者CCD （电荷耦合器件）。
探测器将光信号转化为电信号，并传输给后续的信号处理系统。
2. 信号处理：通过信号处理系统对探测器输出的电信号进行放大、滤波和数字化处理，以获得更清晰的图象或者数据。
3. 数据分析：通过对信号处理后的数据进行分析和处理，可以获得更多有关天体性质、距离、温度等信息。
望远镜的工作原理可以简单描述为：光线经过物镜的聚焦后形成图象，然后通过目镜放大观察。
同时，探测系统将光信号转化为电信号，并通过信号处理和数据分析获得更多有关天体的信息。
不同类型的望远镜有不同的工作原理，如折射望远镜使用透镜聚焦光线，反射望远镜使用反射镜聚焦光线。
此外，还有一些特殊类型的望远镜，如射电望远镜和X射线望远镜，它们使用不同的探测器和信号处理系统来观测不同频段的电磁波。
总结起来，望远镜的工作原理是通过光学系统采集、聚焦和放大远处天体的光线，并通过探测系统将光信号转化为电信号，最终通过信号处理和数据分析获得更多有关天体的信息。
不同类型的望远镜有不同的光学设计和探测系统，以适应不同的观测需求。
望远镜的原理是什么
望远镜的原理是什么望远镜，作为一种光学仪器，其原理主要基于光的折射和反射，通过透镜和凸面镜的组合来放大远处物体的影像。
望远镜的原理涉及到光学、物理学等多个学科，下面我们将从光学的角度来解析望远镜的原理。
首先，我们来说说透镜。
透镜是望远镜的重要组成部分，它能够将光线聚焦到一个点上，形成清晰的像。
望远镜中一般采用凸透镜，凸透镜的凸面能够使光线经过透镜后会收敛到一个焦点上。
当远处的物体发出的光线经过凸透镜后，会在焦点上形成倒立的实像。
这就是透镜的基本原理。
其次，凸面镜也是望远镜不可或缺的部分。
凸面镜是一种反射镜，它能够将光线反射到一个焦点上。
在望远镜中，凸面镜一般被放置在焦点处，用来接收透镜成像后的实像，然后再反射出去。
这样，我们就能够看到一个放大的正立的虚像。
在望远镜中，透镜和凸面镜的组合起到了放大远处物体的作用。
透镜将光线聚焦到焦点上，形成实像，而凸面镜则将这个实像反射出去，形成一个放大的虚像。
通过这样的光学原理，我们就能够看到远处的物体清晰地放大了。
除了光学原理，望远镜的原理还涉及到焦距、放大倍数等概念。
焦距是指透镜或凸面镜将光线聚焦到焦点的距离，而放大倍数则是指望远镜放大物体的程度。
这些概念都是望远镜原理的重要组成部分，通过它们我们可以更好地理解望远镜的工作原理。
总的来说，望远镜的原理主要基于光学原理，利用透镜和凸面镜的组合来放大远处物体的影像。
通过透镜将光线聚焦到焦点上，形成实像，然后通过凸面镜将实像反射出去，形成一个放大的虚像。
这样，我们就能够清晰地观察到远处的物体。
望远镜的原理虽然看似复杂，但实质上是基于简单而又深刻的光学原理。
通过对望远镜原理的深入理解，我们可以更好地使用和维护望远镜，同时也能够更好地欣赏自然界的美丽景观。
5-5显微镜和望远镜笔记
说明：物镜和目镜都是由凸透镜组成的望远镜，叫开普勒望远镜。
四、课堂练习：
1、如图所示是一种天文望远镜的光路图，分析图中光路可知它的物镜是（）
A、平面镜
B、凹透镜
C、凹面镜
D、凸透镜
2、显微镜镜筒的两端各有一组透镜，每组透镜的作用相当于一个________透镜，人眼通过显微镜观察微小物体时，看到的是放大的________（填虚或实）。
（3）原理：被观察的物体在物镜的焦点_____________，通过物镜成________、________、________像，这个实像在目镜的焦点______________，通过目镜成________、________、________像，经过两次放大，可看到肉眼看不见的小物体。
二、望远镜：
（1）基本构造：由两个________镜组合，一个叫________，另一个叫___ห้องสมุดไป่ตู้____。
3、观测月球等天体时应选用______镜，观察细胞内部结构时应选用________镜。
4、实验室有如下一些镜头可供选择，要使被观察的物体放大到最大倍数，应选择的镜头为（）
A、④和⑤
B、②和⑤
C、④和②
D、②和⑥
5、小莉同学在利用显微镜观察洋葱表皮细胞时，发现被观察的物体在视野的左侧，为了使被观察的物体处在视野的中央，她应把被观察的物体（）
课题
§5-5显微镜和望远镜
学习笔记
【课标要求】
章节
教学内容
教学要求
举例
记忆
问答
计算
人文
作图
实验探究
常数
图像
5.5显微镜和望远镜
了解显微镜、望远镜的基本结构
认识显微镜、望远镜的原理
天文望远镜原理
天文望远镜原理
天文望远镜是一种用于观察和研究天体的仪器。
它利用光学原理将远处天体的光线收集和聚焦，使人们能够更加清晰地观测到远离地球的天体。
天文望远镜的工作原理可以概括为以下几个步骤：
1. 收集光线：天文望远镜通过一个望远镜筒来收集和聚焦天体的光线。
望远镜筒中通常有一个主镜，它是一个大而曲率较高的镜面，可以将光线收集到一个焦点上。
2. 聚焦光线：光线经过望远镜筒后，被主镜聚焦到焦点上。
焦点是一个特定的位置，被人们称为焦平面。
在焦平面上，光线被聚焦成一个非常小的点，以便进行更加精确地观测。
3. 探测和记录：为了在焦平面上记录到天体的图像，天文望远镜通常会使用一种特殊的探测器，比如CCD（电荷耦合器件）或CMOS（互补金属氧化物半导体）芯片。
这些探测器可以
将光线转化为电信号，然后通过电子设备进行记录和处理。
4. 图像增强：在必要的情况下，天文望远镜还可以通过一些特殊的技术来增强图像的质量。
例如，使用自适应光学技术可以对镜面进行微调，以纠正大气湍流对观测造成的影响。
此外，还可以使用滤光器来选取特定波长的光线，以便更好地观测特定类型的天体或特定物质。
总的来说，天文望远镜通过光学原理来收集、聚焦和记录来自
远处天体的光线。
这些仪器给予我们更深入地了解宇宙的机会，并对天体物理学做出重要贡献。
天文望远镜有些工作原理
天文望远镜有些工作原理导语：望远镜的集光能力随着口径的增大而增强，望远镜的集光能力越强，就能够看到更暗更远的天体，这其实就是能够看到了更早期的宇宙。
天体物理的发展需要更大口径的望远镜。
而今天，主要是想跟大家一起来分享以下关于天文望远镜有哪些工作原理的具体内容，欢迎大家的参考!天文望远镜由物镜和目镜组成，接近景物的凸形透镜或凹形反射镜叫做物镜，靠近眼睛那块叫做目镜。
远景物的光源视作平行光，根据光学原理，平行光经过透镜或球面凹形反射镜便会聚焦在一点上，这就是焦点。
焦点与物镜距离就是焦距。
再利用一块比物镜焦距短的凸透镜或目镜就可以把成像放大，这时观察者觉得远处景物被拉近，看得特别清楚。
天文望远镜的结构主镜筒主镜筒是观测星星的主要部件。
寻星镜主镜筒通常都以数十倍以上的倍率观测星体。
在找星星时，如果使用数十倍来找，因为视野小，上海天文台要用主镜筒将星星找出来，可没那麼简单，因此我们就使用一支只有放大数倍的小望远镜，利用它具有较大视野的功能，先将要观测的星星位置找出来，如此就可以在主镜筒，以中低倍率直接观测到该星星。
目镜如果一部天文望远镜缺少了目镜，就没有办法看星星。
目镜的功用在於放大之用。
通常一部望远镜都要配备低，中和高倍率奇观三种目镜。
赤道仪赤道仪是一种可以跟踪星星，长时间观测星星的装置。
赤道仪有许多种形式，我们经常看到的是德国式的赤道仪.赤道仪分成赤经轴和赤纬轴，其中重要的是赤经轴。
在使用上，必须先将赤经轴轴心对准天球北极点，当找到星星之后，开启追踪马达，锁住离合器，即可追踪星星。
为了方便赤经轴对准北极星，北京天文馆在赤经轴中心装置了一支小望远镜，叫做极轴望远镜。
在赤经和赤纬轴上，有大和小微调，它们的功用是在於找辅助找星星之用。
经纬台经纬台马达可以驱动赤经轴，寻找并以跟地球自转相同的角速度逆向转动，跟踪星星，将星体长时间保持在视野中观测。
此外，也可以利用较快的速度寻找欲观测的星星，以及增减速上海气象来做天文摄影的功能。
fast望远镜的工作原理
fast望远镜的工作原理
Fast望远镜（Five-hundred-meter Aperture Spherical radio Telescope）被誉为世界上最大的单口径射电望远镜，它位于贵州省平塘县，于2016年竣工，于2019年正式开始运行。
Fast望远镜的口径为500米，相当于30个标准足球场大小，其设计理念是为获取更广泛的频率和更广阔的观测范围而精心构建的。
Fast望远镜使用的是射电技术，其工作原理是利用射电望远镜接收从天空中发出的无线电波信号。
这些信号在到达望远镜前已经经历了长时间的传播和扩散，因此需要进行处理以提取有用的信息。
Fast望远镜的巨大口径可以收集大量的无线电波信号，其相对灵敏度和分辨能力都更高，旨在帮助研究人员探索宇宙间的各种现象和行星体。
为了实现这个目标，Fast望远镜必须能够快速准确地定位射电源，并能够接收到来自不同部位的信号。
除了观测天文学上的现象，Fast望远镜还可以用于地球大气科学研究、地震学研究以及探测水分子等。
快来加入我们的科学团队，一起去探索宇宙的奥秘吧！。
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尘埃和水汽的影响：
吸收和散射星光 散射地面的光到人眼—光污染 理想状况，人眼能看到6-6.5等星
极限星等
150mm的望远镜： (150/7)2~460
望远镜的极限星等：~ 6.5+6.6=13.1 望远镜效率
折射式望远镜：~98% 反射式望远镜：~86%，两个镜子：~74%；现代
自 适 应 光 学 系
统
激 光 引 导 星
一些代表性的光学望远镜
双子座望远镜（Gemini North & South Telescope）
•Gemini North：
Mauna Kea, Hawaii 海拔：4214 m
•Gemini South：
Cerro Pachon，Chile 海拔：2737 m
主动光学的校正是低频的，主要用于修正主镜由 于自重和热胀冷缩所造成的形变，其触动器一般 位于主镜的后面
自适应光学望远镜
自适应光学的校正是高频的，主要修正大气湍流 对星光波前的扭曲，其触动器位于校正光路中的 弹性镜面后方。目前自适应光学主要还是用于红 外波段，而且通常需要大功率激光器所产生的人 造引导星。
第五章：观测宇宙
--望远镜的基本原理
望远镜的发明
•1608年夏末 荷兰的眼镜匠汉 斯.黎波塞发明
•1609年 伽利略将望远镜 用于天文观测
•2009 国际天文年
光学原理
光波：强度和位相，矢量叠加
焦点：光线相干叠加（射电望远镜为例）
抛物反射镜面为什么存在焦点？
对镜面的要求：衍射极限
馈源和低噪声放大器
馈源收集镜面的射电波 低噪声的放大器（低温降噪）放大收集的信号
射电噪声
冷却的放大器：~8K 宇宙微波背景：~3K 来自银河系相对论电子的同步辐射 大气中分子的辐射，特别是水蒸气（高频），高
多层镀膜技术：~97%，两个镜子：~94%
望远镜半径增加1.56倍，极限星等增加1等 大气视宁度的影响
圆孔衍射
望远镜分辨率
衍射极限：Airy斑
•84%光集中于中心斑 •第一个环的半径大概 是中心斑的两倍
望远镜分辨率
望远镜为什么越大越好？
•收集光线的面积大：能看到 还遥远，很暗弱的天体 •分辨本领高：能看到很小的 细节
•南半球最大，10m •由91片六边形子镜 子组成 •倾斜，轴向转动 •附镜可移动，主镜 可调整 •造价低廉
甚大望远镜（VLT）
ESO，智利，海拔 2600km，4X8.2m=16m,4X1.8m 附镜：提高角分辨率，NUV-IR
Hubble空间望远镜（HST）
1990年4月发射，远紫外到红外，主镜：2.4m 角分辨率：~1/20 角秒
折射率小 折射率大
•John Dolland 1758 专利 •Chester Moore Hall 1733 首次制造
消色散双合透镜原理
消色散双合透镜原理
•复消色散透镜：基本完全消除色差 •消色散三合透镜：Peter Dollond 1763
复消色差透镜将三种波长的颜色汇聚在同一 个焦平面上
假设波长为： 8cm 位相差： 90度
对镜面的要求：<1/20 波长 存在的问题：彗形像差，点光源变成彗星形状
薄透镜：焦距与镜面曲率半径的关系
透镜设计方程
色差
波长（色）不同，折射率不同： 现象：在绿光的焦平面上，亮的绿色光斑周围 有紫色的环（蓝色+红色）
消色差双合透镜 冕牌玻璃： 燧石玻璃：
需要悬挂
经典牛顿式望远镜
D—主镜的直径 F—主镜的焦距 K—像平面距离望远镜中心轴 d—次镜的半短轴
卡塞格林式望远镜
折反射望远镜
B.V. Schmidt 1931，球面反射镜，宽视场，小的焦比
Schmidt-Cassegrain 望远镜
Maksutov-Cassegrain 望远镜
主动光学望远镜
目镜焦距越小，放大率越大，但视场越小 标准目镜：Plossl目镜，两个消色差双合透镜 宽视场：给定焦距，field stop大，目镜价格高
放大率越大越好？--200倍
•眼睛的衍射极限 •视网膜上视觉细 胞的数量
像的对比度
镜筒、镜面等散射星光 折射式望远镜要好于反射式望远镜 提高发射率！
反射式望远镜 （牛顿）
望远镜的放大率 物镜焦距/目镜焦距 在光路中靠近目镜插入一个凹透镜 （Barlow透镜），增加放大率：~ 2-4倍
望远镜的视场
D 2 f / 2 f D/ f
D 12mm f 1200mm
1/ 200rad 0.5730
月亮~0.5度
目镜（field stop）的直径与其焦距相当
30m望远镜
Mauna Kea， Caltech
100m望远镜-OWL
ＥＳＯ，角分辨率：~1微角秒
射电望远镜
大气射电窗口：0.75m(408MHz)—1cm(22GHz)
低频电离层吸收 高频水蒸气吸收
射电的优势：不被尘埃吸收，银河系中心 射电光路设计
接收机在主焦面 Cassegrain式
人眼—光学系统
眼睛适应夜晚
瞳孔放大，进光亮增加，需要20s。白天：~2.5-3 mm； 晚上：~5-7 mm；老人：~5 mm，面积减少一半！
维生素A首先转变为视黄醛，再转变为视紫醛，明显提高 rods（视觉杆状细胞，昏暗光线）和cones（视觉锥状细 胞，光线和色彩，集中于中央凹）的灵敏度
Airy斑的定性推导
例子：月亮激光反射器 100个，3.8cm的发射器，而不是一整个46cm的反
射器？ 大反射器：
小反射器：反射斑的半径 ~ (46/3.8)x0.28 = 3.4 km
望远镜的分辨率：Ф =150mm，绿光
大气视宁度（seeing）的影响
一般seeing：1-3 arcsec 最好：~ 0.5 arcsec；>4m望远镜，影响大 HST： ~ 1/20 角秒@可见光
•口径：8.1m x 2
•红外特性好，镀 银•圆顶侧 Nhomakorabea通风， 减少热不稳定性
Keck双胞胎望远镜
Mauna Kea，世界最大的光学和红外望远镜，主镜口径 10m，由36块六边形的子镜组成。白天圆顶内温度接近零 度。主动光学（每秒2次，4nm）和自适应光学系统
（15cm变形镜，每秒670次）。
南非大望远镜（SALT）