深圳大学望远系统的搭建和参数测量

深圳大学实验报告
课程名称：_________ 工程光学（1） ________________
实验项目名称: 望远系统的搭建和参数测量__________________ 学院_____________________ 专业_________________
指导教师: ___________ 于斌____________________________
报告人: _____________学号_______________ 组别：________ 实验时间：__________ 2015年12月22日________________ 实验报告提交时间：____________________________________
教务处制
、实验目的与要求：
1）学习了解望远镜的构造及其原理;
2）学习测定望远镜放大倍数的方法;
3）理解分辨本领的含义。

二、实验器材：
1）标尺；2）干板架；3）磁力表座；4）物镜（①40.0, f 150.0;①40.0, f 200.0）;
5）一维调节滑块；6）—维调节滑块；7）目镜（①20.0, f 30.0 ;①20.0, f -40.0 ）;
8）导轨，滑块，支杆，调节支座等
三、实验原理：。

望远镜可用来观测远处的物体。

最简单的望远镜由两块凸透镜组成。

望远镜的前面有一块直径大、焦距长的凸透镜，名叫物镜；后面的一块透镜直径小焦距短，叫目镜。

物镜把来自远处景物的光线，在它的后面汇聚成倒立的缩小了的实像，相当于把远处景物一下子移近到成像的地方。

而这景物的倒像又恰好落在目镜的前焦点处，这样对着目镜望去，就好像拿放大镜看东西一样，可以看到一个放大了许多倍的虚像。

这样，很远很远的景物，在望远镜里看来就仿佛近在眼前一样。

伽利略发明的望远镜在人类认识自然的历史中占有重要地位。

它是由正光焦度的物镜和负光焦度的目镜组成的，其视觉放大率大于1,形成正立的像，不需加转像系统，但无法安装分划板，应用较少，可应用于观剧，倒置伽利略望远镜可用于门镜。

开普勒望远镜是由两个正光焦度的物镜和目镜组成，因此成倒像。

为使经系统形成的倒像转变成正立的像，需加入一个透镜或棱镜转像系统。

因开普勒望远镜的物镜在其后焦平面上形成一个实像，故可在中间像的位置放置一分划板，用作瞄准或测量。

由于开普勒望远镜各种性能优良，所以目前军用望远镜，小型天文望远镜等专业级的望远镜都采用此种结构。

图3-1开普勒望远镜光路示意图
为能观察到远处的物体，开普勒望远镜的物镜用较长焦距的凸透镜，目镜用较短焦
距的凸透镜。

远处射来光线（视为平行光），经过物镜后，会聚在它的后焦点外离
焦点很近
的地方，成一倒立、缩小的实像。

目镜的前焦点和物镜的后焦点是重合的。

所以物镜的像作为目镜的物体，从目镜可看到远处物体的倒立虚像，由于增大了视角，故提高了分辨能力，见图3-1。

当观测无限远处的物体时，物镜的焦平面和目镜的焦平面重合，物体通过物镜成像在它的后焦面上，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，此时望远镜的视觉放大率为：
-_ 上 _上（3-1）
'_ fT_f e
由此可见，望远镜的视觉放大率:等于物镜和目镜焦距之比。

若要提高望远镜的视觉放
大率，可增大物镜的焦距或减小目镜的焦距。

当用望远镜观测近处物体时，其成像的光路图可用图3-2来表示。

图中I,、I,和
12、I2分别为透镜L o和L e成像时的物距和像距，厶是物镜和目镜焦点之间的距离，
即光学间隔（在实用望远镜中是一个不为零的小数量）。

由图3-2可得
tan： = AB =_y2
OB I2
AB OB
y i
- h h - J
y2i i
I1C I1 I l」2)
图3-2观察近处物体时望远镜的光路图
为了把放大的虚像y 3与物体y i 直接比较，必须使y 3和y i 处于同一平面内，即 要求|2二l^ \1 12。

同时引入望远镜镜筒长度I = I "
- |2，并利用l l
和12
两个
表达式，得
在测出f o 、f e 、丨和I l 后,由式（4-3）可算出望远镜的放大率。

显然当物距l i •• f 时，因式（4-3）中括号内的量接近于1，式（4-3）变回式（4-1）。

望远镜的分辨本领用它的最小分辨角 「来表示。

由光的衍射理论，按瑞利判断
可知：
T.22
D
为望远镜物镜的孔径，角度「的单位是弧度。

：
（理论）值。

则望远镜将无法分辨它们是两
故观察近处物体时望远镜的视觉放大率为
._tant _I i （」1 I ；」2） ' —tan 半 ［；?2
在满足近轴光线和薄透镜条件前提下，利用透镜成像公式，可得
(3-2)
,f o'
I I
l
f
o
I
l
f e I
2
I2
飞-I
2
.I 1I 2
-I l I
f e f o I l f o' f e
(3-3)
式中，，为照明光波的波长，D 即两个物体如果对望远镜的张角小于 个物体（两个物体重叠成一个像）。

四、实验内容与步骤：
要求：简要列出实验要求的内容和主要步骤。

1）按照图
3-3组装成开普勒望远镜（物镜选择f150，目镜选择f30）,调整光学元件同轴等高；
12 3 4
2）将标尺安放在距离望远镜物镜大于1米处，用一只眼睛直接观察标尺，同时用另外一只眼睛通过望远镜的目镜看标尺的像，并对准标尺上两个红色标记间的区间，长度为L。

经适应性练习，获得被望远镜放大的和直观的标尺的叠加像；
4）测量出望远镜的镜筒长度丨和物距l i，按照公式（3-3）计算其放大率，并与实验观察出来的放大率进行比较；
5）替换物镜（f200）和目镜（f-40），搭建伽利略望远镜，重复（2）（3）（4）
步；
6）由波长和物镜孔径，理论计算望远镜的最小分辨角;
3）测出红色标记内标尺的长度L，多次重复测量，则其视觉放大率为
图3-3望远镜系统装配示意图
五、实验数据记录:
组号： _______
内容一:
内容二:
f e = -40.0mm
150.0mm 0
一 姓名:
六、实验数据分析及思考题：
要求：对实验数据进行分析，回答实验讲义或实验现场遇到的思考题。

七、实验结论：
要求：简要总结实验所得到的结论以及实验收获。

指导教师批阅意见:
成绩评定:
指导教师签字：
年月日备注:
注：1、报告内的项目或内容设置，可根据实际情况加以调整和补充。

2、教师批改学生实验报告时间应在学生提交实验报告时间后10日内。