0自组望远镜或显微镜并测量其视觉放大率
0自组望远镜或显微镜并测量其视觉放大率
自组望远镜或显微镜并测量其视觉放大率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，它们有时也是其他一些光学仪器(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，而且能为正确使用其他光学仪器打下基础。
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。
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)。
望远镜(telescope)基本的望远系统是由物镜和目镜组成的无焦系统，物镜的像方焦点与目镜的物方焦点重合。
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 望远镜的基本光学系统图图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。
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）。
测自组望远镜的放大率
实验五 测自组望远镜的放大率一、实验目的1.熟悉望远镜的构造及其放大原理；2.学会测定望远镜放大率的方法；3.掌握显微镜的正确使用方法，并学会 利用显微镜测量微小长度。
二、实验原理望远镜由物镜和目镜组成，物镜的焦距大于目镜的焦距，常用的望远镜有开普勒望远镜和伽利略望远镜。
组成特点是两透镜的光学间隔近乎为零，物镜和目镜都是会聚透镜的为开普勒望远镜，物镜为会聚透镜、目镜为发散透镜的为伽利略望远镜。
本实验针对开普勒望远镜。
原理路如图5-1图5－1望远镜视角放大率（放大本领）定义为：U——物对物镜的视角，U’——最后像对目镜的视角因望远镜的光学间隔，通过计算可得：测量时，测出未经望远镜放大的标尺上两个红色指标间的“E”字间距d1（d1=5cm），再通过望远镜测出对应的间距d2，则望远镜的测量放大率如果标尺在有限距离（物距）s处，则测量放大率应为三、主要仪器及耗材1：标尺 5：二维调节架（SZ-07）2：物镜L o（=225 mm） 6：三维平移底座（SZ-01）3：二维架（SZ-07） 7：二维平移底座（SZ-02）4：目镜L e（ =45 mm）四、实验内容和步骤（一）实验内容1、光路调节，共轴调节2、选择合适的透镜组成望远镜。
3、测出直接观察和经望远镜观察的两个“E”的间距d1、d2，测出标尺至物镜的物距S求出，4、读出物镜和目镜的焦距，求出计算放大率，比较M、M’、M计，并分析说明它们的差异。
5、改变两镜间距或物距S或焦距，求出M、M’、M计，并分析测量结果。
（二）实验步骤1、按图5-2组成开普勒望远镜，向约3 m远处的标尺调焦，并对准两=5cm）；个红色指标间的“E”字（距离d12、用另一只眼睛直接注视标尺，经适应性练习，在视觉系统获得被望远镜放大的和直观的标尺的叠加像，再测出放大的红色指标内直观标尺的长度d2；3、求出望远镜的测量放大率，并与计算放大率作比较；注：标尺放在有限距离s远处时，望远镜放大率可做如下修正：当s＞100时，修正量图5－2五、数据处理与分析1、分析实验结果，讨论误差形成原因；2、自拟表格记录实验数据。
组装望远镜和显微镜
组装望远镜和显微镜人眼很难分辨极远处或近而细微的物体细节，在一般照明情况下，正常人的眼睛在明视距离（25cm）能分辨相距约0.05mm的两个光点。
当两光点间距离小于0.05mm时，人眼就无法分辨，我们把这个极限称为人眼的分辨本领。
这时两光点对人眼球中心的张角约为1´,观察物体要想能分辨细节，最简单的办法是使视角扩大。
显微镜和望远镜就是扩大人眼球视角的目视光学仪器。
【实验目的】组装望远镜和显微镜，并测定视角放大率。
【实验要求】（1）用两块凸透镜在光具座上组装望远镜。
（2）用两块凸透镜组装显微镜，并测其放大率。
（3）画出光路图和写出计算公式。
【实验提示】（1）望远镜是用来观察远距离目标的目视光学仪器。
通常由两个共轴光学系统组成，我们把他们简化为两个会聚透镜，其中向着物方向的称为物镜，接近人眼的称为目镜。
物镜的作用是将无穷远物体发出的光会聚后在它的像方焦面上生成一倒立实像，然后经目镜把实像放大，因此实像同时位于目镜的物方焦面处。
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，使中间实像落在目镜物方焦面上，这就是望远镜的“调焦”。
一般测量望远镜除物镜和目镜可在镜筒中做相对移动外，在目镜物方焦面上还附有叉丝或标尺分划格。
因此在使用望远镜时，首先应调节目镜筒直到能清晰地看到叉丝为止，然后调目镜和叉丝整体与物镜之间的距离，即对被观察物调焦。
对于望远镜来说，除了满足以上物像位置的要求外，它的视角放大率必须大于 1.对于目视光学仪器的视角放大率定义为：通过仪器观察时，物体的像对人眼的张角的正切与在适当条件下直接用眼睛观察时物体的像对眼睛的张角的正切之比。
（2）显微镜是用来观察近距离微小目标的目视光学仪器，它也是由物镜和目镜两个共轴光学系统组成的。
物体首先经过物镜在物方焦面上生成一个倒立的放大实像，再经过目镜放大成正立像于无穷远处。
通常，各国生产的通用显微镜都采用标准筒长（L=16cm）。
由于筒长固定，因此实际上显微镜的调焦是调节被测物与物镜的距离。
望远镜放大率的测定自组望远镜
透镜组3
目镜 （ ）
5.00
106.20
4.50
22.0
3.97
3.90
1.8%
物镜 （ ）
19.50
3
3.1
图3-1 成像公式法装置图
望远镜对焦无穷远
将目标刻度尺Ａ放置远处，保持望远镜与平行基本水平共轴。眼睛通过望远镜目镜观察,慢慢对望远镜调焦，当看到清晰的直尺上的刻度像时,物镜的像方焦点和目镜的物方焦点重合,这时望远镜对焦无穷远。
对于望远镜，两透镜的光学间隔近乎为零，物镜的像方焦点与目镜的物方焦点近乎重合。即 ，根据通过计算可得：
（1-2）
1.2
在光具座上放置两个二维平移底座，分别加上两个凸透镜，构成开普勒望远镜。在光具座另一端放置目标刻度尺，使凸透镜组成的望远镜可以清晰的看到刻度尺Ａ上刻度，再进行测量，如图1-3所示。
（a）
（2-8）
只要测出光阑的长度 ，及其像长 ，就可以算出望远镜放大倍数。
用读数显微镜测光阑长度
通过用游标卡尺测量光阑的长度记为 ,用读数显微镜测量像长记为 。用读数显微镜测量像长 测量的数都是客观的,而且测量精度达到 ,最终测量出的结果比较准确。
用望远镜物镜的进光孔径作为目的物,用读数显微镜在离目镜处看到清晰的进光孔径的像,如图3-3所示。调节读数显微镜的测量又丝与进光孔径的像的上下边缘相切,测量出进光孔径的像的直径。用游标卡尺测量出物镜进光孔径实际直径,代进公式算出望远镜放大倍数。
相对误差： =6.7%
表3-2
透镜组3： =5.00cm =19.50cm
测量次数
1
2
3
4
5
6
7
8
9
39.90
显微镜的组装及放大率的测定
光学实验实验名称：显微镜的组装及放大率的测定实验人员及其具体分工：马凯凯、王杰：实验设计黄立顺、白江伟：实验操作段海瑞、朱江龙：实验数据处理及实验报告系别：物理与电子科学系班级：2010级物理学本科班指导老师：包剑惠完成时间：2012年5月22日显微镜的组装及放大率的测定一、实验目的1、在光学平台上组装简单的显微镜，熟悉其构造及其放大原理。
2、学会显微镜放大倍数的测量。
二、实验仪器及用具光学平台 两个凸透镜 光源 箭孔屏 平面镜 毫米标尺 二维平移底座 半透半反镜 毛玻璃三、实验原理显微镜是一个由目镜和物镜组成的共轴光学系统，它通常是由四片以上透镜组成的系统，可以简化成两个凸透镜组成的放大光路。
被观察的物体放在物镜0l 的物方焦点0f 的外侧附近，先经0l 成放大实像与目镜物方焦点e f 内测附近，再经目镜e l 成放大虚像与明视距离以外。
被观察的物1y处在物镜前面靠近焦点0f 处，它经物镜在目镜的焦平面上成一放大的倒立实象2y ，通过目镜后成一倒立的虚象3y 于明视距离以外。
显微镜的视角放大率为：0''0eM f f s -∆⋅=⋅s = -25cm 为正常人眼的明视距离，△为光学间隔'f —物镜焦距，'ef —目镜焦距当物镜和目镜的焦距已知后，只要测出光学间隔△，就能计算视角放大率M .四、实验内容 一、自组显微镜的装置1、自组显微镜放大率的测定测定显微镜放大率最简便的方法如下图所示，设长为0l 的目的物PQ 直接置于观察者的明视距离处，其视角为e α，从显微镜中最后看到的虚像P’’Q’’亦在明视距离处，设其长度为-l ，视角为-0α ，于是00tan tan ElM lαα==因此，如用一刻度尺作目的物，取其一段分度长为0l ，把观察到的尺的像投影到尺面上，设备投影后像在刻度尺上的长度是l ，则可以求得显微镜的放大率。
将测得的显微镜的视角放大率与理论值0''0eM f f s -∆⋅=⋅ 比较1、用自准直法测量透镜的焦距2、自组显微镜放大率的测定（1）按照实验装置图布置各器件，按显微镜组成要求调节物镜、目镜的位置，并调仪器共轴。
自组显微镜实验报告
自组显微镜显微镜由一个透镜或几个透镜的组合构成的一种光学仪器，用来放大微小物体的像，是放大虚像的透镜系统。
当把待观察物体放在物镜焦点外侧靠近焦点处时，在物镜后所成的实像恰在目镜焦点内侧靠近焦点处，经目镜再次放大成一虚像，观察到的是经两次放大后的倒立虚像。
【实验目的】1、了解显微镜的基本原理和结构，并掌握其调节、使用和测量放大率的一种方法。
2、了解视觉放大率的概念并掌握其测量方法。
3、进一步熟悉透镜的成像规律。
【实验仪器】光学平台、带有毛玻璃的白炽灯光源S、1/10mm分划板F、显微物镜L0（焦距f0＝1.5cm）、显微目镜Le（去掉物镜头的读数显微镜，焦距f e＝1.25cm）、读数显微镜架SZ－38、二维调整架SZ－07（2个）、底座4个。
【实验原理】由于人眼分辩能力的限制，在观察远处物体或微小物体时，分辩不清物体的细节。
为此人们发明了望远镜、放大镜、显微镜等仪器以增大对眼的视角。
仪器增大视角的能力用视角放大率来描述。
若人眼通过光学仪器观察物体时（实际是物体的像）的张角为φ，不通过光学仪器直接观察物体的张角为ψ，则视角放大率M 定义为： ψϕψϕtan tan ≈=M显微镜的光学系统如图所示，它的物镜L0和目镜Le 都是会聚透镜。
被观察的物体y1位于物镜前面一倍焦距f 0和二倍焦距之间，经物镜L 0后成倒立放大实像y 2，y 2应成像在Le 的第一焦点f e 之内，经过目镜Le 后成一放大的虚像y 3。
y 3应该位于人的明视距离处。
为了适合观察近处的小物体，显微镜物镜L 0的焦距f 0应该选取比较小，一般在12.5-30.0mm 左右。
目镜主要作为放大镜，观察中间像y 2。
显微镜的视角放大率M 定义为最后的虚像和物体在明视距离处对图1显微镜的工作原理人眼的张角之比。
e eM M f D f M •=•∆=00 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。
其中，D ＝250mm 为明视距离，△为显微镜的物镜与目镜焦点之间的距离，称为光学间隔。
显微镜的设计及其放大倍率的测量
PINGDINGSHAN UNIVERSITY 显微镜的组装与测量院系：电器信息工程学院班级：11物理学（1）班学号：*********姓名：***自组显微镜及放大倍率测量一、实验简介：显微镜是最常用的助视光学仪器，且常被组合在其他光学仪器中。
因此，了解并掌握它的构造原理和调整方法，了解并掌握其放大率的概念和测量方法，不仅有助于加深理解透镜的成像规律，也有助于正确使用其他光学仪器。
二、 实验目的：1） 熟悉显微镜的构造及其放大原理。
2） 掌握光学系统的共轴调节方法。
3） 学会显微镜放大率的测量。
三、 实验仪器：小照明光源 干版架 微尺 透镜架 物镜（f=45mm ） 二维架 目镜（f=24mm ）45°玻璃架 升降调节架 透镜架 毫米尺（l=30mm ）四、 实验原理：一）、光学仪器的视觉放大率显微镜被用于观测微小的物体，望远镜被用于观测远处的目标，它们的作用都是将被观测的物体对人眼的张角（视角）加以放大。
显然，同一物体对人眼所张的视角与物体离人眼的距离有关。
在一般照明条件下，正常人的眼睛能分辨在明视距离处相距为0.05～0.07mm 的两点。
此时，这两点对人眼所张的视角约为/1，称为最小分辨角。
当微小物体（或远处物体）对人眼所张视角小于此最小分辨角时，人眼将无法分辨，因而需借助光学仪器（如放大镜、显微镜、望远镜等）来增大物体对人眼所张的视角。
这是助视光学仪器的基本工作原理，它们的放大能力可用视觉放大率Γ表示，其定义为 ww tan tan /=Γ 式中，w 为明视距离处物体对眼睛所张的视角，/w 为通过光学仪器观察时在明视距离处的成像对眼睛所张的视角。
（二）、显微镜及其视觉放大率最简单的显微镜是由两个凸透镜构成的。
其中，物镜的焦距很短，目镜的焦距较长。
它的光路如图所示，图中的o L 为物镜（焦点在o F 和/o F ）,其焦距为o f ；e L 为目镜，其焦距为e f 。
将长度为1y 的被观测物AB 放在o L 的焦距外且接近焦点o F 处，物体通过物镜成一放大的倒立实像//B A (其长度为2y )。
自组显微镜实验报告
自组显微镜显微镜由一个透镜或几个透镜的组合构成的一种光学仪器，用来放大微小物体的像，是放大虚像的透镜系统。
当把待观察物体放在物镜焦点外侧靠近焦点处时，在物镜后所成的实像恰在目镜焦点内侧靠近焦点处，经目镜再次放大成一虚像，观察到的是经两次放大后的倒立虚像。
【实验目的】1、了解显微镜的基本原理和结构，并掌握其调节、使用和测量放大率的一种方法。
2、了解视觉放大率的概念并掌握其测量方法。
3、进一步熟悉透镜的成像规律。
【实验仪器】光学平台、带有毛玻璃的白炽灯光源S、1/10mm分划板F、显微物镜L0 （焦距f0＝1.5cm）、显微目镜Le（去掉物镜头的读数显微镜，焦距f e＝1.25cm）、读数显微镜架SZ－38、二维调整架SZ－07（2个）、底座4个。
【实验原理】图1显微镜的工作原理由于人眼分辩能力的限制，在观察远处物体或微小物体时，分辩不清物体的细节。
为此人们发明了望远镜、放大镜、显微镜等仪器以增大对眼的视角。
仪器增大视角的能力用视角放大率来描述。
若人眼通过光学仪器观察物体时（实际是物体的像）的张角为φ，不通过光学仪器直接观察物体的张角为ψ，则视角放大率M定义为：M t an tan显微镜的光学系统如图所示，它的物镜L0和目镜Le都是会聚透镜。
被观察的物体y1位于物镜前面一倍焦距f0和二倍焦距之间，经物镜L0后成倒立放大实像y2，y2应成像在Le的第一焦点f e之内，经过目镜Le后成一放大的虚像y3。
y3应该位于人的明视距离处。
为了适合观察近处的小物体，显微镜物镜L0的焦距f0应该选取比较小，一般在12.5-30.0mm左右。
目镜主要作为放大镜，观察中间像y2。
显微镜的视角放大率M定义为最后的虚像和物体在明视距离处对人眼的张角之比。
DMM0ff0eM 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。
其中，D＝250mm为明视距离，△为显微镜的物镜与目镜焦点之间的距离，称为光学间隔。
自组显微镜实验报告
.
u
.
f
..0 （因v1比 fo大得多），为物镜的线
22 e 11 o
放大率。因而式（2）可改写成
..
Dfe
.
.
fo
..0. .e （3）
由式（3）可见，显微镜的放大率等于物镜放大率和目镜视觉放大率的乘积。在 fo、 fe、.和D已知的情
像而调节显微镜与被观测物的距离称之为调焦。由图可见，显微镜的视觉放大率为
yD y
tan w// y
..
tan w
.
3/
.
y
3.
y
2 （2）
yD
1 21
y3 DD y2 v1 .
式中，
y
.
u
.
f
..e，为目镜的视觉放大率；
显微镜被用于观测微小的物体，望远镜被用于观测远处的目标，它们的作用都是将被观测的物体对人眼的
张角（视角）加以放大。显然，同一物体对人眼所张的视角与物体离人眼的距离有关。在一般照明条件下，
正常人的眼睛能分辨在明视距离处相距为0.05～0.07mm的两点。此时，这两点对人眼所张的视角约为 1/，
形下，可利用式（3）算出显微镜的视觉放大率。
（三）、望远镜及其视觉放大率
望远镜是帮助人眼观望远距离物体，也可作为测量和对准的工具，它也是由物镜和目镜所组成。远处物体
...
PQ发出的光束经物镜后被会聚于物镜的焦平面 Fo上，成一缩小倒立的实像 PQ，像的的大小决定于物镜
焦距及物体与物镜间的距离。当焦平面 Fo
按顺序摆放好，养成良好的实验习惯。
六、实验思考题（必做）
望远镜和显微镜放大率的测定
望远镜和显微镜放大率的测定望远镜和显微镜是最常用的助视光学仪器，常组合于其它实验装置中使用，如光杠杆、测距显微镜、分光仪等。
了解它们的构造原理并掌握它们的调节使用方法，不仅有助于加深理解透镜的成像规律，也为正确使用其它光学仪器打下基础。
Ⅰ 望远镜放大率的测定【实验目的】1、了解望远镜的构造原理并掌握其正确使用方法。
2、测定望远镜的放大率。
【实验原理】1．光学仪器的角放大率望远镜被用于观测远处的物体，显微镜被用于观测微小的物体，它们的作用都是将被观测物体对眼睛光心的张角（视角）加以放大。
显然，同一物体对眼睛所张的视角正常人的眼睛能分辨在明视距离cm 25处1′，称为最小分辨角。
当远处物体（或微小物体）对眼睛所张视角小于此最小分辨角时，眼睛将无法Φψ≈Φψ=tg tg m (1)在明正切值予以替代。
图(1) 凸透镜放大的示意图以凸透镜为例，如图(1)''B Au (2)(3)由上式可见，式（3）就表示放大镜的放大率。
由于单透镜存在像差，它的放大率一般在3倍（放大率仍由式（3）计算，式中f 代表透镜组的焦距，其放大率可达2．望远镜放大率的测定望远镜可以用来观测远处的物体。
最简单的望远镜由两个凸透镜组成，其中焦距较长的透镜为物镜。
由于被观测物体离物镜的距离远大于物镜的焦距（f u 2>），通过物镜的作用后，将在物镜的后焦面附近形成一个倒立的实像。
此实像虽然较原像小，但是与原物体相比，却大大地接近了眼睛，因而增大了视角。
然后通过目镜将它放大。
由目镜所成的像可在明视距离到无限远之间的任何位置上。
望远镜的放大率定义为最后的虚像对目镜所张视角与物体在实际位置所张视角之镜所张视角是一样的。
如图（2）∞>u ）时，物镜的焦平面和目镜的焦平面重合，同时也处于目镜的前焦面上，因而通过目镜观察时，成像于无限远。
此时望远镜的放大率可由图（2）得出e o o e f f f y f y tg tg m /)//()/(//22==Φψ≈Φψ= (4)由此可见，望远镜的放大率m 等于物镜和目镜焦距之比。
实验论文——望远镜和显微镜组装和放大率的测定
望远镜和显微镜组装和放大率的测定摘要：本论文主要从望远镜和显微镜的组装，以及其放大率的测量方向作探究。
本实验开始讲了显微镜，开普勒望远镜以及伽利略望远镜的原理，随后陈述了实验的过程，分析了实验理论中的缺陷，并提出了一定的改进方案。
关键词： 望远镜，显微镜，凸透镜，凹透镜，放大倍数。
引言：显微镜和望远镜是最常用的助视仪器常被组合在其他的仪器中使用。
因此，了解并掌握它们的结构原理和调节方法，了解并掌握其放大率的概念和测量方法，不仅有助于加深理解透镜成像规律，也有助于正确使用其他光学仪器。
毋庸置疑，前人已经对这些仪器研究得十分出色了，他们创造了一系列的测量仪器放大率的方法，并对其不断改进。
但是，现在测量望远镜和显微镜的放大率仍然是个十分棘手的问题。
于是，我们做了这个实验并做出了一定的改进。
【实验原理】1、望远镜构造及其放大原理望远镜通常是由两个共轴光学系统组成，我们把它简化为两个凸透镜，其中长焦距的凸透镜作为物镜，短焦距的凸透镜作为目镜。
图1所示为开普勒望远镜的光路示意图，图中L 0为物镜，Le 为目镜。
远处物体经物镜后在物镜的像方焦距上成一倒立的实像，像的大小决定于物镜焦距及物体与物镜间的距离，此像一般是缩小的，近乎位于目镜的物方焦平面上，经目镜放大后成一虚像于观察者眼睛的明视距离与无穷远之间。
物镜的作用是将远处物体发出的光经会聚后在目镜物方焦平面上生成一倒立的实像，而目镜起一放大镜作用，把其物方焦平面上的倒立实像再放大成一虚像，供人眼观察。
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1 图2望远镜可分为两类：若物镜和目镜的像方焦距均为正（既两个都为会聚透镜），则为开普勒望远镜，此系统成倒立的像；若物镜的像方焦距为正（会聚透镜），目镜的像方焦距为负（发散透镜），则为伽利略望远镜，此系统成正立的像。
望远镜主要是帮助人们观察远处的目标，它的作用在于增大被观测物体对人眼的张角，起着视角放大的作用。
毕业论文自组光学望远镜并测量其放大率
自组光学望远镜并测量其放大率摘要望远镜是最常见的助视仪器并且常常和其他的仪器组合使用。
了解望远镜的工作原理和结构，望远系统各个参数的定义和作用，不仅可以加深对光学系统的认识，还可以收获其他相关知识，以后使用其他相关仪器时更加得心应手。
望远镜通常分为伽利略望远镜和开普勒望远镜。
本次实验测量精度不是很高，但实验性很强，需要一定的动手能力和分析问题能力。
本文设计的是开普勒式单筒望远镜。
在整个设计过程中根据望远系统成像原理对镜筒、物镜、转像透镜、目镜、光阑等一系列参数进行设计、计算。
并根据计算结果对所需光学元件进行选择。
然后按照光路图进行组装。
组装完成后通过成像公式法和物像比较法测量自组光学望远镜的放大率。
在实验中，参阅大量有关资料，考虑实际情况，对实验中的数据进行分析总结，得出其放大率，和原先设计组装时望远镜放大率的期望值进行比较，分析造成误差的因素。
最后对本次设计作品进行总结，对以后改进自组望远镜有重要意义。
装关键词：自组望远镜；透镜；放大率订线Self-assembled optical telescope and measure its magnificationAbstractTelescope is the most common vision aid instrument and is often combined to other instruments for use. To know and master the structure principle, adjusting method, the magnification concept and measurement method of telescopes, not only helps us deepen understanding of the imaging principle of lens, but also help us use other optical instruments properly. The telescope is divided into Galileo telescope and Kepler. Though its measuring accuracy is not high, the experiment in this paper, is very experimental, and needs certain practical and analysis capability. The telescope designed in this paper is a Kepler.In the design process, a series of parameters, including the focal length of the objective lens, focal length of changing imaging lens, and the focal length of eyepiece, were designed and calculated according to the imaging principle of the telescope, then the proper optical elementswere chosen according to the calculated results, and all elements were assembled according to its optical path. After the assembly, the magnification of self-assembled optical telescope was measured in accordance with the imaging formula. In the experiment, a large number of materials were referred. Considering the actual situation, the author analyzed and summarized the experimental data to conclude the magnification. The expected magnification in original design was compared with the actual data to analyze the factors that caused the error. The experiment has important significance for future improvement of self-assembled telescopes.Keywords ：self-assembled telescope ；lens ；magnification装订线1 引言 (1)1.1 光学望远镜的发展及意义 (1)1.2 本文研究内容 (1)2 望远镜系统 (2)2.1 望远镜工作原理 (2)2.2 望远镜相关性能参数 (3)2.3 望远镜结构介绍 (5)3 自组光学望远镜 (11)3.1 自组望远镜的参数设计 (11)3.2 望远镜的转像系统设计 (12)3.3 望远镜的主要配件及组装 (13)4 测量望远镜放大率 (16)4.1 成像公式法测量望远镜放大率 (16)4.2 物像比较法测量望远镜放大率 (19)5 总结 (21)6 展望趋势 (22)参考文献 (23)致谢 (24)附录 (25)1.1 光学望远镜的发展及意义历史上首个望远镜是李伯希在1608年制作的，他是无意中发现了望远镜的秘密。
大学物理实验自组望远镜实验报告
大学物理实验自组望远镜实验报告篇一：光学基础实验光学基础实验报告班级：081XX 学号：081XXX姓名：XX同组者姓名：X、X目录实验一自组望远镜----------------------------------------3 实验二薄透镜焦距的测定--------------------------------5 实验三透镜像差的观测----------------------------------12 实验四实验五实验六偏振光光学实验-----------------------------------------19 测量光栅常数--------------------------------------------25 双缝干涉实验--------------------------------------------26 实验一自组望远镜一、实验目的了解透镜成像规律和望远镜的基本原理及结构，并掌握其调节、使用和测量它的放大率的两种方法。
二、实验原理最简单的望远镜是由一片长焦距的凸透镜作为物镜，用一短焦距的凸透镜作为目镜组合而成。
远处的物经过物镜在其后焦面附近成一缩小的倒立实像，物镜的像方焦平面与目镜的物方焦平面重合。
而目镜起一放大镜的作用，把这个倒立的实像再放大成一个正立的像，如图一所示。
三、实验仪器光学平台、带调节架的底座、透镜（焦距不等）、激光光源、白屏、微尺、毫米尺、带底座的米尺等。
四、原理光路图图一五、实验步骤1、把全部器件按图一的顺序摆放在平台上，通过激光光源和透镜成像规律将所有元件调至共轴。
2、选取一个焦距大的为物镜（本实验f=200mm），一个焦距小的为目镜（f’=75mm），按光路图组装好，并调焦，看到清晰成像。
3、将千分尺调节成d1=5mm，放在S1=1000mm处作为要观察的成像物体。
4、一只眼通过目镜观察千分尺成像，另一只眼直接观察千分尺，比较读出像的长度d2 。
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大学物理实验自组望远镜实验报告篇一：光学基础实验光学基础实验报告班级：081XX 学号：081XXX姓名：XX同组者姓名：X、X目录实验一自组望远镜----------------------------------------3 实验二薄透镜焦距的测定--------------------------------5 实验三透镜像差的观测----------------------------------12 实验四实验五实验六偏振光光学实验-----------------------------------------19 测量光栅常数--------------------------------------------25 双缝干涉实验--------------------------------------------26 实验一自组望远镜一、实验目的了解透镜成像规律和望远镜的基本原理及结构，并掌握其调节、使用和测量它的放大率的两种方法。
二、实验原理最简单的望远镜是由一片长焦距的凸透镜作为物镜，用一短焦距的凸透镜作为目镜组合而成。
远处的物经过物镜在其后焦面附近成一缩小的倒立实像，物镜的像方焦平面与目镜的物方焦平面重合。
而目镜起一放大镜的作用，把这个倒立的实像再放大成一个正立的像，如图一所示。
三、实验仪器光学平台、带调节架的底座、透镜（焦距不等）、激光光源、白屏、微尺、毫米尺、带底座的米尺等。
四、原理光路图图一五、实验步骤1、把全部器件按图一的顺序摆放在平台上，通过激光光源和透镜成像规律将所有元件调至共轴。
2、选取一个焦距大的为物镜（本实验f=200mm），一个焦距小的为目镜（f’=75mm），按光路图组装好，并调焦，看到清晰成像。
3、将千分尺调节成d1=5mm，放在S1=1000mm处作为要观察的成像物体。
4、一只眼通过目镜观察千分尺成像，另一只眼直接观察千分尺，比较读出像的长度d2 。
测望远镜放大率
式中β是物镜的横向放大率，ME是目镜的放大率，fo′，fE′ 为物镜和目镜的像方焦距，Δ是显微镜的光学间隔，SO＝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，放大率就越大，通常物镜和目镜的放大率，是标在镜头上的。
图3
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率M可近似地写成
横向放大率为:
像距改变量：
被测透镜焦距： （1）
2．望远镜的构造及其放大原理。
望远镜通常是由两个共轴光学系统组成，我们把它简化为两个凸透镜，其中长焦距的凸透镜作为物镜，短焦距的凸透镜作为目镜。物镜的作用是将远处物体发出的光经会聚后在目镜物方焦平面上生成一倒立的实像，而目镜起一放大镜作用，把其物方焦平面上的倒立实像再放大成一虚像，供人眼观察。图2所示为开普勒望远镜的光路示意图，图中L0为物镜，Le为目镜。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”。
由理论计算可得望远镜(Δ＝0)的放大率为：
（3）
式中fo′，fE为物镜和目镜的焦距，上式表明，物镜的焦距越长、目镜的焦距越短，望远镜的放大率则越大.。开普勒望远镜(fo′＞o，(fE′＞0)，放大率Γ为负值，系统成倒立的像；而对伽利略望远镜(fo′＞0，(fE′＜0)，放大率Γ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（3）仍近似适用。
显微镜和望过镜的光学系统十分相似、都是由物镜和目镜两部分组成．
对于望远镜，两透镜的光学问隔近乎为零，即物镜的像方焦点与目镜的物方焦点近乎重合。望远镜可分为两类：若物镜和目镜的像方焦距均为正(即两个都是会聚透镜)，则为开普勒望远镜；苦物镜的像方焦距为正(会聚透镜)．目镜的像方焦距为负(发散透镜)，则为伽利略望远镜．图2所示为开普勒望远镜的光路示意图．远处物体PQ经物镜LO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LE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。
望远镜和显微镜放大率的测定
望远镜和显微镜放大率的测定望远镜和显微镜是最常用的助视光学仪器，常组合于其它实验装置中使用，如光杠杆、测距显微镜、分光仪等。
了解它们的构造原理并掌握它们的调节使用方法，不仅有助于加深理解透镜的成像规律，也为正确使用其它光学仪器打下基础。
Ⅰ 望远镜放大率的测定【实验目的】1、了解望远镜的构造原理并掌握其正确使用方法。
2、测定望远镜的放大率。
【实验原理】1．光学仪器的角放大率望远镜被用于观测远处的物体，显微镜被用于观测微小的物体，它们的作用都是将被观测物体对眼睛光心的张角（视角）加以放大。
显然，同一物体对眼睛所张的视角与物体离眼睛的距离有关。
在一般照明条件下，正常人的眼睛能分辨在明视距离cm 25处相距为～的两点。
此时，这两点对眼睛所张的视角约为1′，称为最小分辨角。
当远处物体（或微小物体）对眼睛所张视角小于此最小分辨角时，眼睛将无法分辨。
因而需借助光学仪器（如放大镜、望远镜、显微镜等）来增大对眼睛所张的视角。
它们的放大能力可用角放大率表示，其定义为：Φψ≈Φψ=tg tg m (1)式中为明视距离处物体对眼睛所张的视角，为通过光学仪器观察时，在明视距离处的成像对眼睛所张的视角。
由于视角的角度值很小，故在具体计算是常用它的正切值予以替代。
图(1) 凸透镜放大的示意图以凸透镜为例，如图(1)所示：为凸透镜，被观测物长为，距眼睛为时，对眼睛的视角为。
当物体置于透镜焦平面以内的位置时，可得放大的虚像''B A ，像长为。
调整物距u ，使像到眼睛的距离为明视距离，对眼睛所张的视角为。
则此凸透镜的放大率为: (2)当透镜焦距较小（即）时，则 (3)由上式可见，减小凸透镜的焦距可以增大它的放大率。
凸透镜是最简单的放大镜。
式（3）就表示放大镜的放大率。
由于单透镜存在像差，它的放大率一般在3倍（3）以下。
为提高其放大率并保持较好的成像质量，常由几块透镜组成复合放大镜。
复合放大镜的放大率仍由式（3）计算，式中f 代表透镜组的焦距，其放大率可达20。
望远镜和显微镜组装和放大率的测定 实验论文
普通物理实验C课程论文题目________________________学院_____________________专业_____________________年级_____________________学号_____________________姓名_____________________指导教师_____________________论文成绩_____________________答辩成绩_____________________年月日1望远镜和显微镜组装和放大率的测定刘清武（222011315231260）西南大学物理科学与技术学院重庆400715摘要：本论文主要探讨望远镜和显微镜的构造和放大原理，完成其组装，并测定他们的放大率。
主要包括介绍显微镜，开普勒望远镜以及伽利略望远镜的原理，叙述实验的过程，分析实验理论中的缺陷，并提出了一定的改进方案。
关键词：，视觉放大率，显微镜，望远镜，凸透镜，凹透镜。
引言：显微镜和望远镜是最常用的助视光学仪器，经常被组合在其他的仪器中。
因此，了解并掌握它们的结构原理和调节方法，了解并掌握其放大率的概念和测量方法，不仅有助于加深理解透镜成像规律，也有助于正确使用其他光学仪器。
科学的发展，日新月异，进步神速，许多科学前辈为显微镜和望远镜的研究作出了很多改进，仪器更加趋于精细。
同时他们创造并改进了一系列的测量仪器放大率的方法。
然而，今天测量望远镜和显微镜的放大率仍是个棘手的问题。
因此，我们做了这个实验并做出了一定的改进。
实验原理光学仪器的视觉放大率：显微镜观测微小物体，望远镜用于观测远处的目标，它们的作用都是把人体的眼睛的张角（视角）加以放大。
显然，同一物体对人眼所张的视角与物体离人眼的距离有关。
在一般照明条件下，人眼一般能分辨在明视距离处相距0.05-0.07mm的两点，此时人眼的张角为1’，为最小分辨角。
当微小物体的对人眼的张角小于这个角时，人眼只能借助光学仪器才可以看清楚。
大学物理实验自组望远镜实验报告
大学物理实验自组望远镜实验报告篇一：光学基础实验光学基础实验报告班级：081XX 学号：081XXX姓名：XX同组者姓名：X、X目录实验一自组望远镜----------------------------------------3 实验二薄透镜焦距的测定--------------------------------5 实验三透镜像差的观测----------------------------------12 实验四实验五实验六偏振光光学实验-----------------------------------------19 测量光栅常数--------------------------------------------25 双缝干涉实验--------------------------------------------26 实验一自组望远镜一、实验目的了解透镜成像规律和望远镜的基本原理及结构，并掌握其调节、使用和测量它的放大率的两种方法。
二、实验原理最简单的望远镜是由一片长焦距的凸透镜作为物镜，用一短焦距的凸透镜作为目镜组合而成。
远处的物经过物镜在其后焦面附近成一缩小的倒立实像，物镜的像方焦平面与目镜的物方焦平面重合。
而目镜起一放大镜的作用，把这个倒立的实像再放大成一个正立的像，如图一所示。
三、实验仪器光学平台、带调节架的底座、透镜（焦距不等）、激光光源、白屏、微尺、毫米尺、带底座的米尺等。
四、原理光路图图一五、实验步骤1、把全部器件按图一的顺序摆放在平台上，通过激光光源和透镜成像规律将所有元件调至共轴。
2、选取一个焦距大的为物镜（本实验f=200mm），一个焦距小的为目镜（f’=75mm），按光路图组装好，并调焦，看到清晰成像。
3、将千分尺调节成d1=5mm，放在S1=1000mm处作为要观察的成像物体。
4、一只眼通过目镜观察千分尺成像，另一只眼直接观察千分尺，比较读出像的长度d2 。
自组望远镜和显微镜实验的教学讨论
自组望远镜和显微镜实验的教学讨论摘要: 自组望远镜、显微镜实验是大学物理实验课程中重要的光学实验之一。
在实验过程中由于教材描述比较简单，学生未能全面掌握调节技巧，同时实验中存在了一些操作问题，在教学中学生经常遇到且容易忽视的问题，解决这些问题，可以减小实验误差的方法，对教学质量的提高有一定的帮助。
本文针对实验教学中常出现的问题进行分析和探讨，以提高学生实验的效率。
关键字:望远镜；显微镜；调节技巧；实验误差；放大率1引言光学实验是大学物理实验中重要的组成部分，在培养学生动手和创新能力方面发挥着重要作用。
在生活、生产和科技工作中,当人们看不清物体时,常常有这样的体验:走近或拿近一点看,有条件时就用放大镜看、带眼镜看、用望远镜或显微镜等助视仪器看。
同学们是否思考过是什么原因看不清楚呢？物体太小或太远!说明能否看清楚跟物体大小有关,跟物体到眼睛的距离有关。
一般读书看报,正常人把物体放在眼前25厘米左右,视物最清楚,眼睛最不易疲劳;老花眼会把物体放远一点才看得清;近视眼要把物体放近一点才看得清楚。
不同的人,观察距离略有不同。
2显微镜和望远镜的简单构造2.1显微镜的简易构件透镜是组成显微镜光学系统的最基本的光学元件,物镜、目镜和聚光镜等部件都是由单个或者多个的透镜组成。
显微镜由焦距很短的物镜和目镜组成，物镜像方焦点到目镜物方焦点之间有着较大的光学间隔。
如图1,物体AB位于物镜物方焦点附近，成一放大倒立的实像图1 物体被显微镜放大成像的原理图Fig. 1 The imaging principle of object by microscopeAB于目镜的物方焦点处。
当与眼睛联用时，在眼睛的视网膜上回成一放大正立的实像。
借助显微镜，人就可以观察非常微小的物体。
[1]2.2望远镜的简易构件望远镜系统是能够使入射的平行光束在射出时也保持平行的一种光学系统。
最简单的望远镜系统须由二个光组组成,前一个光组的像方焦点与后一光组的物方焦点重合,即光学间隔=0 。
(完整版)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．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．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 ααtan tan = (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： ''tan tan 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．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2.望远镜视角放大率测量数据表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．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．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．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．。
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自组望远镜或显微镜并测量其视觉放大率
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，它们有时也是其他一些光学仪器(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，而且能为正确使用其他光学仪器打下基础。
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。
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)。
望远镜(telescope)
基本的望远系统是由物镜和目镜组成的无焦系统，物镜的像方焦点与目镜的物方焦点重合。
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 望远镜的基本光学系统图
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。
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）。
1）望远镜的视放大率
视放大率Γ定义为目视光学仪器所成的像对人眼的张角(记为'ω)的正切与物体直接对人眼的张角(记为ω)的正切之比，即
ω
ωΓtan 'tan = （1） 对图1所示的望远镜，由于物在无穷远处，则物直接对人眼的张角等同于物对望远镜物镜的张角ω，根据几何光路可知
''tan o f y =
ω '
'''tan e e f y f y ==ω 因此，望远镜的视放大率为 '
'e o T f f =Γ （2） 式中e f 、'e f 分别是L e 的物方焦距、像方焦距，e e f f ='。
如果物镜和目镜焦距已知，则可以计算出望远镜的视放大率。
且物镜的焦距越长、目镜的焦距越短望远镜的放大率越大。
图2 测望远镜的放大率图
实际测量望远镜无焦系统的视放大率时，可以利用图2的光路。
当物y 较近，物距L 1较小，即)'/'1('1e o o f f f L +<时，物镜所成的像会位于O e 点右侧(实像)或O o 左侧(虚像)，经目镜后，即成缩小的实像y ”于O e 点右侧，用仪器测出像高y ”，从三角关系可得出
"
'''y y f f f f e o e o T ===Γ （3） 因此无焦系统的视放大率可测出。
2）物像共面时的视放大率
当望远镜的被观察物位于有限远时，望远镜的视放大率可以通过移动目镜把像y ”推远到与物y 在一个平面上时来测量，如图3所示。
此时
L y "'tan =ω L
y =ωtan 式中，L 为远处物体到目镜的距离。
于是可得出望远镜物像共面时的视放大率为
y
y T "=Γ （4）
图3 测望远镜物像共面时的视放大率
根据几何关系还可以推出
)
'()'(''1o e e o T f L f L f f -+=Γ （5） 显然此时的放大率与物、像都在无穷远时的视放大率不完全相同，但当物距L 1大于20倍物镜焦距时，两者的差别就不太明显了。
显微镜(microscope)
显微镜的基本光学系统如图4所示，它的物镜和目镜都是会聚透镜，位于物镜物方焦点外侧附近的微小物体经物镜后先成一放大的实像，此实像再经目镜成像于无穷远处，这两次放大都使得视角增大。
为了适于观察近处物体，显微镜物镜的焦距很短。
显微镜物镜L O 的像方焦点F o ’与目镜L e 的物方焦点F e 之间的距离δ称为显微镜的光学间隔，放大倍数一定时，光学间隔、镜筒长度也固定不变。
常用显微镜如工具显微镜、读数显微镜等物镜与目镜之间的中间像平面上也安装有分划板利于瞄准或测量。
实际上，显微镜所成的像同样不是在无穷远而是在明视距离处。
使用时要先进行视度调节使分划板叉丝的像位于人眼明视距离处，再调整显微镜与被观察物之间的距离(称为调焦)使被观察物清晰可见并与分划板叉丝的像无视差。
图4 显微镜的基本光学系统
1）显微镜的视放大率
显微镜的视放大率定义为像对人眼的张角的正切与物在明视距离D ＝250mm 处时直接对人眼的张角的正切之比。
显微镜的视放大率可通过三角关系得出，即有
e o o e e e M
f f D y f Dy D y f y ΓβδΓ===='
'''/'/' （6）
式中，'//'o o f y y δβ==为物镜的横向放大率，'/e e f D =Γ，为目镜的视放大率。
从(6)式可以看出，显微镜物镜、目镜焦距越短、光学间隔越大，显微镜的放大倍数越大。
图5 测显微镜视放大率的仪器装配图
y —玻璃标尺（被观测的物） L o —物镜 L e —目镜 P 半透反射镜 AB —毫米标尺
显微镜视放大率的测量可以通过一个与主光轴成45°的半透半反镜把一带小灯的标尺成虚像至显微镜的像平面，直接比较测量像长y ”，即可得出视放大率
y
y M "=Γ (7)
2）测量显微镜
一些光学实验中测量像的大小时会用到测量显微镜。
它由横向放大率为固定值(一般为1.000)的物镜与测微目镜组成，使用时调整测量显微镜位置使得成像在叉丝平面上，则像的实际大小为测微目镜测量值除以横向放大率。
实验内容
组装望远镜或显微镜，测量其视放大率，并与理论值安宁比较。