显微镜与望远镜的组装及放大率的测定

显微镜与望远镜的组装及放大率的测定

成员：章先发（32）张忠健（13）杨柳（35）彭发勇（17）罗明书（3）

一、实验目的：

1、组装简单的望远镜和显微镜，熟悉其机构及放大原理；

2、学会望远镜、显微镜放大率的测量。

二、实验仪器及用具

凸透镜（四个）、标尺、光具座、光源等

三、实验原理（设计思路）

显微镜和望远镜是常用的助视光学仪器，显微镜主要用来帮助人眼观察近处的微小物体，望远镜主要是帮助人眼观察远处的目标。它们在天文学、电子学、生物学和医学等诸多领域都起着十分重要的作用。它们都是增大被观察物体对人眼的张角，起着视角放大的作用。但是它们的基本光学系统都由一个物镜和一个目镜组成。

1、显微镜

（1）结构：

显微镜由两组凸透镜组成，一组为焦距相对较短的凸透镜作为物镜，另一组为稍微大些凸透镜作为目镜。

（2）显微镜的放大本领：

显微镜的放大本领即放大率：M=-25cm×△／（f1＇×f2＇），其中△是物镜像方焦点F１＇到目镜物方焦点F２之间的距离即光学间隔，

如图a

图a

（3）放大率的测量：

（1）按图b所示，组装好实验装置。

（2）保持物镜距标尺比较近的前提下前后移动目镜，使通过显微镜能清晰的看到短尺的像。

（3）一只眼睛通过显微镜观察标尺的像，一只眼睛直接看标尺上的游标，读出标尺上两游标之间在标尺像上的距离l0，然后再读出实际两游标之间的距离l。得放大率M=l1/l0，重复几次，取平均值。

2、望远镜

（1）结构：

望远镜根据目镜的不同分为开普勒望远镜与伽利略望远镜。现选择两块凸透镜组装开普勒式望远镜。

目镜

物镜

标尺

图b

游标

（2）望远镜的放大本领：

M=f１＇／ｆ２＝－（ｆ１＇／ｆ２＇）

欲得到一个放大本领大的望远镜所选择的物镜的焦距ｆ１＇应较大，目镜的焦距ｆ２＇应较小。

（3）望远镜放大率的测定：

（1）按图所示，组装实验装置。

（2）保持目镜与标尺之间的距离比较大的前提下移动目镜使通过望远镜能清晰的看到标尺的像。

（3）一只眼睛通过望远镜观察标尺的像，一只眼睛直接观察标尺，读出标尺上两游标在标尺像上之间的距离l0，然后再读出实际两游标之间的距离l。得放大率M=l1/l0，重复几次，求其平均值。

四、实验步骤:

（1）根据显微镜放大率的测量方法测量显微镜的放大率。

（2）根据望远镜放大率的测量方法测量放大镜的放大率。

（3）记录测量数据。

五、实验数据记录及处理:

1、显微镜

（1）数据记录:

f1＇=４.5cm f2＇=7.0cm

物到物镜的距离p=6.0cm

物到像的距离p1=17.2cm

物镜到目镜的距离p2=17.3cm

（2）理论计算：

M=-25cm×△／（f1＇×f2＇）=-25cm×s＇／（f1＇×f2＇）=-25cm ×11.2cm／(4.5cm×7cm)=-8.89

（3）实际测量结果:

M平均=－1/5(7.50+9.38+7.89+10.00+8.57）=－8.67

不确定度的计算:

U A(M)=｛［(7.50-8.67)2 +（9.38-8.67）2 +(7.89-8.67)2+

（10.00-8.67）2 +(8.57-8.67)2］／(4×5)｝1/2=0.46

U c(m)=U A(m)=0.46

=－8.67±0.46

结果表达:M测量=M平均±U c

（M）

测量值与理论计算值的相对误差：

µ=（M－M平均）/ M=(8.89-8.67)/8.89=2.5﹪

2、望远镜

（1）数据记录:

f1＇＝30cm f2＇=4.5cm

目镜到物的距离p1=179.0cm

目镜到物镜的距离p2=41.8cm

物镜到物的距离p3=137.2cm

物到像的距离p4=175.1cm

(2)理论计算:

M 理论=－f 1＇/f 2＇＝－30cm/4.5cm=－6.67 (3)实际测量结果:

M 平均=－1/5(8.16+9.52+8.70+8.89+8.33)=－8.72

M 修正=s/(s+f 1＇)M =[137.2/(137.2+30)]×（－8.72）=－7.16 不确定的计算:

U c （M ）=U A （M ）=｛【（8.16－8.72）2+（9.52－8.72）2

+(8.70－8.72)2+(8.89－8.72)2+(8.33－8.72)2】/(5×4)｝1/2=0.23 测量结果为:

M 测量=M 修正±U c （M ）=－7.16±0.23 测量值与理论计算值的相对误差：

µ=（M －M 测量）/ M=(6.67-7.16)/6.67=7.3﹪

六、光路图

1、显微镜

3.9cm

2、望远镜

七、误差分析

1、用组装显微镜、望远镜测量时标尺刻度分度值不够精确及读数时存在误差；

2、所组装的仪器本身不是很完善。

实验分工：

设计报告：全体

实验抄作：全体

读数据：全体

数据记录：章先发

实验报告：章先发彭发勇

检查报告：杨柳张忠建罗明书