伽利略望远镜和开普勒望远镜的区别
伽利略望远镜和开普勒望远镜的区别
开普勒式望远镜，折射式望远镜的一种。
物镜组也为凸透镜形式，但目镜组是凸透镜形式。
这种望远镜成像是上下左右颠倒的，但视场可以设计的较大，最早由德国科学家开普勒（Johannes Kepler）于1611年发明。
为了成正立的像，采用这种设计的某些折射式望远镜，特别是多数双筒望远镜[1]在光路中增加了转像稜镜系统。
此外，几乎所有的折射式天文望远镜的光学系统为开普勒式。
开普勒式原理由两个凸透镜构成。
由于两者之间有一个实像，可方便的安装分划板（安装在目镜焦平面处），并且性能优良，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。
但这种结构成像是倒立的，所以要在中间增加正像系统。
正像系统分为两类：棱镜正像系统和透镜正像系统。
我们常见的前宽后窄的典型双筒望远镜既采用了双直角棱镜正像系统。
这种系统的优点是在正像的同时将光轴两次折叠，从而大大减小了望远镜的体积和重量。
透镜正像系统采用一组复杂的透镜来将像倒转，成本较高，但俄罗斯20×50三节伸缩古典型单筒望远镜既采用设计精良的透镜正像系统。
开普勒式望远镜看到的是虚像, 物镜相当于一个投影仪,目镜相当于一个放大镜.伽利略望远镜：物镜是会聚透镜而目镜是发散透镜的望远镜。
光线经过物镜折射所成的实像在目镜的后方（靠近人目的后方）焦点上，这像对目镜是一个虚像，因此经它折射后成一放大的正立虚像。
伽利略望远镜的放大率等于物镜焦距与目镜焦距的比值。
其优点是镜筒短而能成正像，但它的视野比较小。
把两个放大倍数不高的伽利略望远镜并列一起、中间用一个螺栓钮可以同时调节其清晰程度的装置，称为观剧镜；因携带方便，常用以观看表演等。
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。
它由一个凹透镜（目镜）和一个凸透镜（物镜）构成。
其优点是结构简单，能直接成正像。
你可以用很低的费用制作一架伽利略式望远镜。
伽利略望远镜从文化用品商店买一块直径、焦距大一些的眼镜片作为物镜和一块焦距、直径较小的透镜作为目镜。
伽利略望远镜用胶水和小槽把两块镜片装在硬纸筒内，再做一个简单的台座，于是一架能够看到月亮上的群山、银河中的繁星和木星的卫星的望远镜便制成了。
想想看，伽利略就是用这人发现的。
但是切记，不要通过望远镜直接观察太阳，以免高温灼伤眼睛！伽利略的折射望远镜有一个令人讨厌的缺点，就是在明亮物体周围产生假色。
假色产生的症结在于通常所谓的白光根本不是白颜色的光，而是由组成彩虹的从红到紫的所有色光混合而成的。
当光束进入物镜并被折射时，各种色光的折射程度不同，因此成像的焦点也不同，模糊就产生了。
初中物理望远镜与显微镜
望远镜与显微镜 【学习目标】 知道望远镜和显微镜的成像原理，知道望远镜和显微镜的发明和发展对人类的重要作用。 【重点难点】重点：通过实验让学生感知望远镜和显微镜的作用. 难点：望远镜、显微镜的基本结构和成像性质。 【学习过程】 1．引入新课 学生体会望远镜和显微镜在现代医学和科学研究领域的巨大作用 大家都知道，在人类同疾病作斗争的历史上，找到象痢疾菌、伤寒菌、爱滋病病毒、非典病毒等样本是找到抑制或杀死这些细菌或病毒的关键。 而透望天空、漫步宇宙是人类走向未来的必由之路，那么，科学上进行这些显微、远望等探究的重要工具显微镜和望远镜是怎样的成像原理呢？ 2．通过两个透镜观察物体（利用好与教材配套的《物理实验》中两个活动） 学生利用一个凹透镜和两个焦距不同的凸透镜，进行不同的组合，再利用组合透镜分别观察较近和较远的物体。 （1）望远镜 ①简介望远镜的偶然发明 ②学生活动：通过两个透镜观察物体《物理实验》中活动4.7 对照完成伽利略望远镜与开普勒望远镜的组装，得出观察结果。 总结：伽利略望远镜与开普勒望远镜 学生看书：生活·物理·社会 （2）显微镜 学生活动：分组自制水滴显微镜。《物理实验》中活动4.8 学生讨论分析细小物体通过目镜和物镜分别成什么像。 老师总结。 3．典型例题 例 1 德国天文学家制成了专门用于观察天体的望远镜，其物镜是由焦距较的透镜制成的，目镜是由焦距较的透镜制成的。通常的望远镜是由______________组成，望远镜的主要作用是_____________________________________；显微镜的物镜和目镜都是_______透镜，显微镜的主要作用是________________________ _____________________________. 例2 用一个凹透镜和凸透镜可制成一架镜，用两个焦距不同的凸透镜既可制成镜，又可制成镜，若用来观察细小的物体，必须用焦距的做物镜，用焦距的做目镜（选填“长”或“短”）。
望远镜放大率的测定自组望远镜
伊犁师范学院物理科学与技术学院 2013届本科毕业论文 论文题目：望远镜放大率的测定--自组望远镜 作者姓名：车安宁 班级：物理09-2A班 专业：物理学 学号：003 指导教师：夏莉艳高级实验师 完成时间：2013年05月27日 物理科学与技术学院 二〇一三年五月 望远镜放大率的测定 ――自组望远镜 内容摘要 望远镜通常分为开普勒望远镜和伽利略望远镜，开普勒望远镜由两个凸透镜组成，伽利略望远镜由一个凸透镜、一个凹透镜组成。本论文采用由两个凸透镜组成的开普勒望远镜，分别用比较板法、成像法、视角直接比较法三种方法测量望远镜的放大率，并在实验的基础上，通过参阅大量资料，以及考虑实际成像情况，对实验中各参量的取值及其对实验产生的影响加以分析和探究。该实验测量精度不是很高，但是实验性强，可将其运用到中学物理课程的学习中去，为今后关于放大率测定的学生实
验提供好的借鉴。 关键词：透镜放大率实验 A measure of the telescope magnification-- Assemble the telescope byself Abstract Telescope is usually divided into Kepler and Galileo. Kepler is composed of two convex lenses, Galileo telescope is composed of a convex lens, concave lens. This paper adopts the Kepler telescope consists of two convex lenses, respectively, comparison board , imaging method and angle of direct comparison method and other three approaches to measuring the magnification telescope. And on the basis of experiment, through the refer to a large number of data, considering the actual imaging, analyze and explore the experiment values of each parameter and its influence on the experiment. The experiment measurement precision is not high, but the pilot is strong. It can be used in the middle school physics course studying, and for the future provide a good reference about student experiment for the determination of magnification. keywords：telescope enlargement rate magnification 目录 引言 (1) 1、望远镜的构造及成像原理 (1) 1.1望远镜成像原理 (1) 1.2实验装置 (3) 2、比较板法测望远镜放大率 (4) 2.1实验装置及测量原理 (4) 2.2实验数据处理 (5) 3、成像公式法测望远镜放大率 (6)
天大光学工程实验课程02
实验二 望远系统的参数测量 一、实验目的 1．掌握望远系统的入瞳和出瞳距的测量方法 2．掌握望远系统放大率的测量方法 二、实验内容 掌握测量方法，做好测量前的准备工作，测量给定的望远镜的入瞳D，出瞳D′及出瞳距p′，计算望远系统的放大率r。 三、实验原理 1．入瞳D的测量 测量入瞳D。对于简单望远镜来说，孔径光阑和入射光瞳就是物镜镜框，其直径D可用量规或卡尺直接量出，也可采用测量显微镜如图2－1那样来进行测量，测量时注意要对镜框直径的两端逐个调焦、显微镜的横向移动量，就是入瞳光瞳的直径D。 图2－1 2．出瞳D′的测量： 测量原理如图所示，出瞳D′的大小用测量显微镜或倍率计进行测量，首先将待测望远镜调焦于无限远，再将待测望远镜安置在光具座上，接通平行光管电源，作为无穷远光源照亮望远物镜的外框，则在望远镜目镜后面可看到一亮斑，即为出瞳D′，用测量显微镜或倍率计测出D′的大小。测量原理如图2－2所示。
图2－2 3．出瞳距p′的测量： 在用测量显微镜测出瞳D′的大小时，记下测量显微镜在光具座导轨上的位置A，再移动显微镜至到能看清望远镜后表面（此时看到目镜后表面上有许多灰尘），记下显微镜在导轨上的位置B，则两位置差即为出瞳距p′。 则： p′＝A－B 测量装置如图2－3所示 图2－3 4．望远镜放大率的测量： 望远系统放大率即为可见放大率或称为视角放大率，由几何光学可知r 表示视角放大率有如下关系： （2－2） 式中： w——望远镜物方视场角 w′——望远镜象方视场角
D——望远镜的入瞳直径 D′——望远镜的出瞳直径 f物——望远镜的物镜直径 f′ 目——望远镜的目镜直径 根据以上公式，只要任意测得对应的一组数据即能计算出望远系统的放大率P值。 四、实验设备 光具座、待测望远镜 五、实验步骤 1．测量入瞳和出瞳：由公式（2－2）可知视角放大率等于入瞳和出瞳之比。本法与前面望远镜的D和出瞳D′ 测量方法相同。 2．测量物方视场角w，和象方视场角w′ 利用公式E＝tgw′/tgw而求出望远镜的视场角放大率，测量装置原理如图2－5所示。 图2－5 平行光管装有已知距离y的分划板。前置镜上装有角度置的分划板。前置镜上装有角度值的分划板，由于平行光管的分划板极准确的安装在就焦平面上。根据公式： tgw = y/2f′ 式中：f′——为已知平行光管的焦距。 y为已知刻线间隔的分划板上线距。故w就是被测望远镜的物方视场角。经被测望远镜后，通过前置镜可看到平行光管两条刻线的象。其夹角为2w′ 即为两倍的象方视场角。
实验二 自组望远镜
实验二 自组望远镜 一、实验目的 （1）了解望远镜的工作原理和用途。 （2）掌握构建望远镜的光路和元件。 （3）测试望远镜的视放大率。 二、原理概述 望远镜也是由物镜和目镜组成，是用来把远处物体的观察视角放大的仪器(望远镜所成像对人眼的视角大于物体本身对人眼的视角)，由于物体位于距物镜很远的地方，故望远镜只能起到把物体拉近的作用，也就是它的线放大倍数通常小于一，而视角放大倍数是大于一的。如(图2-1)所示，物镜把远处物体成像在像方焦点附近(外侧)，为一缩小的倒立实像。目镜进一步把此实像放大为虚像，以提高其观察视角。由前述可知，物镜的像方焦点和目镜的物方焦点是大致重合的。当用在观测无限远物体时，物镜的像方焦点和目镜的物方焦点重合，光学间隔Δ=0。当用在观测有限距离的物体时，物镜和目镜的光学间隔是一个不为零的小量。一般研究，可认为望远镜是由光学间隔为零的物镜和目镜组成的无焦系统。 不难证明(参阅《物理光学与应用光学》 相关内容 P379-384)望远镜的视角放大率 ''tan 'tan 2 '1D D f f -=-==ωωΓ (2-1) 式中1'f 是物镜像方焦距，2'f 是目镜像方 焦距，D 为入瞳直径(也是物镜孔径)，'D 为出瞳直径。 当物镜和目镜都为正焦距(0,0'2'1>>f f )的光学系统时，如开普勒(Kepler)望远镜， 则放大率Γ为负值，系统成倒立的像；当物镜的焦距为正(0'1>f )，目镜的焦距为负(0' 2 测定望远镜的角放大率 【实验目的】 1．熟悉望远镜的构造及其放大原理 2．学会一种测定望远镜放大率的方法 【实验仪器】 望远镜、米尺及标尺 【实验原理】 望远镜是用途极为广泛的助视光学仪器。主要用来帮助人眼观察远处的目标。它的作用在于增大被观察物体对人眼的张角，起着视角放大的作用。望远镜的视角放大率定义为 M =用仪器时虚像所张的视角/不用仪器时物体所张的视角 （1） 望远镜的的光学系统是由物镜和目镜两部分组成的。如图所示，实物PQ 经过物镜L 0成倒立实像P'Q ’，于目镜Le 的物方焦点F E 的内侧，再经目镜L E 成放大的虚像P ’’Q ’'于人眼的明视距离处。理论计算可得显微镜的放大率为: M=M 0M e （2） 式中M 0是物镜的放大率，Me 是目镜的放大率，f 0',f E '分别是物镜和目镜的像方焦距，⊿是显微镜的光学间隔(=F 0'F E ，现代显微镜均有定值，通常是17或19cm),s 0=-25cm ，为正常人眼的明视距离。一般f 0'取得很短(高倍的只有1--2mm)，而f E '在几个厘米左右。通常物镜和目镜的放大率，是标在镜头上的。 图1 组成望远镜的两透镜的光学间隔近乎为零，即物镜的像方焦点与目镜的像方焦点几乎重合。望远镜可分两类：若目镜和物镜的像方焦距均为正，即两个都是凸透镜，则为开普勒望远镜；若物镜的像方焦距为正，（凸透镜）目镜的像方焦距为负（凹透镜），则为伽利略望远镜。如图2所示为开普勒望远镜的光路示意图。远处物体ｐQ经物镜L0后在物镜像方焦平面上成一个倒立的实像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平面上，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。 图2 由理论计算可得望远镜(⊿=0)的放大率为： M=-f0'/f e' （3）上式表明，物镜的焦距越长、目镜的焦距越短，望远镜的放大率越大。对开普勒望远镜（f0'>0，f E'>0），放大率M为负值，系统成倒立的像；而对伽利略望远镜（f0'>0，f E'<0），放大率M 为正值，系统成正立的像。因为实际观察时，物体并不真正位于无穷远，像也不无穷远，但(3)式仍然近似适用。 用望远镜观察物体时，一般视角都非常小，因此视角之比可用其正切值之比代替，于 是光学仪器的放大率M可以近似的写成 M = tgα0/tgαE（4）测定望远镜放大率的最简便的方法如图3所示。设长度为l0的目的物PQ直接置于观察者的明视距离处，其视角为αE，从显微镜中最后看到的虚像P’’Q’’亦在明视距离处，其长度为-l，视角为-α0,于是 M = tgα0/tgαE=l/l0（5） 透镜，通过伽利略望远镜观察到的是 各位读友大家好，此文档由网络收集而来，欢迎您下载，谢谢 开普勒望远镜是由物镜和目镜两组凸透镜组成的，不同的是物镜的焦距长，而目镜的焦距短，如下图甲所示。利用这一结构，先通过物镜使物体成一倒立、缩小的实像，然后用目镜把这个实像再放大(正立、放大的虚像)，就能看清很远处的物体了，这就是望远镜的原理(见下图乙)。伽利略望远镜通过望远镜看远处的物体时，并不是成放大的像，而是使视角变大了，所以才看清远处的物体用开普勒望远镜观察较远的物体，物镜使远处的物体所成的像在物镜的焦点处附近。伽利略望远镜这一实像又要仵目镜中成放大的虚像，实像就必须落在目镜的焦距以内。凶此，望远镜的物镜与目镜的距离应不大于两凸透镜的焦距之和。实际望远镜物镜的前焦点和目 镜的后焦点重合存一起 物镜成倒立的实像，目镜成正立的虚像。因此，眼睛看到的像相对于原物是倒着的。当从望远镜中看到物体偏下时，应将物镜镜头上移，才能使被观察的物体处于视野的中央。 显微镜和望远镜看到的像都是放大的吗？ 用显微镜观察物体时，要将被观察物体放在物镜一倍焦距和二倍焦距之间，经过物镜得到一个倒立、放大的实像，实像的位置存日镜一倍焦距内，再经其放大，最后得到比原物体放大许多倍的虚像。该虚像和物体比较是倒立的，为便于观察，需将物体倒放。而天文望远镜距离被观察物体(如天体)很远，物体和物镜的距离远大于物镜的二倍焦距，经过物镜成一倒立、缩进小的实像，其作用相当于将被观察物体移近，再经目镜将得到的实像放大，最后得到的虚像比原物体小得多，该虚像和物体比较是倒立的。 各位读友大家好，此文档由网络收集而来，欢迎您下载，谢谢 伽利略望远镜设计报告 1. 总体设计要求及方法 课题要求设计一个伽利略望远系统，要求：放大倍率为5X ，筒长为250mm ，物镜最大直径不大于25mm ，接受器为人眼。 伽利略望远镜是由正光焦度的物镜和负光焦度的目镜组成，其放大倍率大于 1。光路图如下： 图 1 伽利略望远镜光路图 为对光学系统进行迭代设计和优化，采用光学设计软件Zemax 对望远镜的物镜、目镜分别进行建模和优化，以取代繁琐复杂的光路计算。之后再将二者组合建模，并对最后的成像质量进行详细的评价。 2. 光学系统设计 2.1 初步参数设计 根据系统设计要求，镜筒长度250mm ，而物镜到目镜的间距为： 'o e l f f =- 视觉放大率要求为5x ，故有： '/5o e f f = l 应当略小于筒长，因此将l 设计为240mm ，计算得出物镜焦距f o ’为300mm ，目镜焦距f e 为60mm 。伽利略望远镜一般以人眼作为视场光阑，物镜框为视场光阑，同时为望远系统的入射窗。由于视场光阑不与物面重合，因此伽利略望远镜 一般存在渐晕现象。出瞳应位于人眼观察处，为方便观察，设定出瞳距离目镜15mm 处，物镜的直径为25mm ，因此出瞳据物镜距离为： ''2z o e z l f f l =-+ 当视场为50%渐晕时，望远镜的视场角为： tan Z D l ω= 计算得出望远镜的视场角ω为2.8°，可见伽利略望远镜的视场非常小。 2.1 物镜设计 2.1.1 结构选择 一般有三种结构形式：折射式、反射式和折返式。而一般军用光学仪器和计量仪器中使用的望远镜物镜为折射式物镜。单透镜的色差和球差都相当严重，现代望远镜一般都采用两块或多块透镜组成的镜组。其中又可分为双胶合物镜、双分离物镜、三分离物镜、摄远物镜，如下图所示。 图 2 常见的物镜结构 双胶合物镜是最简单和常用的望远物镜，由一个正透镜和一个负透镜胶合而成。双胶合物镜的优点为结构简单，制造和装配方便。通过选择材料以及弯曲镜面可以矫正透镜组的球差、彗差和轴向色差。 2.1.2 优化设计 根据前面的计算，物镜焦距f o ’设计为300mm ，最大口径为25mm 。目视光学系统，波段选取为可见光波段0.4μm -0.75μm，并将人眼敏感的绿光0.55μm 设为主要计算波段，如下图所示： 课时训练 第5节望远镜与显微镜 一.填空 1．通常的望远镜(或显微镜)可看作是由两个透镜组成，靠近眼睛的叫做______，靠 近被观察物体的叫做______. 2．望远镜能使远处的物体在______处成像，显微镜主要用来观察肉眼看不见的细小物体，如______、______. 3．一般天文望远镜的目镜和物镜使用的都是______透镜，______镜的焦距较大．当被观察物体在物镜的两倍焦距以外时，物体成一个______ (选填“放大”或“缩小”)的______像 (选填“实”或“虚”)，然后这个像再经过目镜______ (选填“放大”或“缩小”)，观察者就能看清楚远处的物体． 4．显微镜的物镜是由______透镜制成的，目镜是用______透镜制成的．与开普勒望远镜不同的是，它的物镜的焦距很______ (选填“长”或“短”，下同)，目镜的焦距较______ 5.用一个凹透镜和一个凸透镜可制成一架______，用两个焦距不同的凸透镜既可制成______ ，也可制成______ 。若用来观察细小物体，必须用焦距______ (选填“长”或“短’’)的作为物镜，用焦距______ (选填“长”或“短”)的作为目镜． 6．来自被观察物体的光经过显微镜的物镜后成一个______、______ (分别选填“倒立”或“正立”、“放大”或“缩小”)的实像，再经过目镜成一个______ (选填“放大”或“缩小”)的像，我们就可以看到肉眼看不见的物体了，通过显微镜所看到的物体是______ (选填“倒立”或“正立”)的． 二.选择 7．历史上第一次尝试进行光速的测量，也是第一个把望远镜用于天文学研究的物理学家是( ) A．伽利略 B．牛顿 C．焦耳 D．瓦特 8.下列关于显微镜和望远镜的说法正确的是（） A.天文望远镜能看见遥远的星体，是因为星体上的光线通过望远镜后所成的像比星体本身大得多 B.显微镜可以将来自物体的光线经过两次放大后成一个倒立、放大的实像 C.望远镜可以用一组凸透镜和凹透镜组合而成 D.显微镜可以用一组凸透镜和一组凹面镜组合而成 9．用显微镜观察细小物体时，物体通过物镜成的是 ( ) A．倒立、缩小的实像 B．倒立、放大的实像· C正立、放大的虚像 D正立、放大的虚像 10．人类制造的一种望远镜，能使人类观测宇宙的能力空前提高，它是 ( ) A．伽利略望远镜 B．开普勒望远镜 C显微镜 D哈勃空间望远镜 11．关于开普勒望远镜，下列说法正确的是 ( ) A．物镜是凹透镜，焦距较短 B．目镜是凸透镜，焦距较长 C物镜是凸透镜，焦距较长 D物镜是凸透镜，焦距较短 12．显微镜与开普勒望远镜比较，不同的是显微镜 ( ) A物镜和目镜都是凹透镜 B．物镜的焦距很短，目镜焦距较长 [实验五] 望远镜放大率的测定 [实验目的] 1．掌握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； [实验仪器] 望远镜 （编号： ） 石英刻度尺（300mm 、500mm ） [实验原理] 望远镜式用途极为广泛的助视仪器，主要是帮助人眼观察远处的目标，其作用在于增大被观察物体对 人眼的视角，起视角放大作用，其视角放大率定义为： e a a M 视角不用仪器时物体所张的角用仪器时虚物所张的视0 = （5－1） 望远镜的光学系统是由物镜和目镜组成，两透镜的光学间隔几乎为零，即物镜的像方焦点和目镜的物方焦点几乎重合。望远镜分两类，若物镜和目镜的像方焦距均为正，称为开普勒望远镜，若物镜的像方焦距为正，目镜的像方焦距为负，则称为伽利略望远镜。图5－1为开普勒望远镜的原理光路图，图5－2为伽利略望远镜原理光路图。 由理论计算，望远镜的放大率M 为： ' 'e o f f M ＝－ (5－2) 1、投影法测放大率 由于望远镜的视角很小，故视角之比可以用视角的正切之比来代替，故5－1式可用5－3式来表达： 0 l l tga tga M e o == （5－3） 上式中的l 和0l 分别为物AB 的长度和像B A ''投影到物屏上的投影B A ''''的长度。 2、光阑法测放大率 当望远镜对无穷远调焦时，望远镜筒的长度可以认为是' +'e o f f ，这时将望远镜的物镜卸下，在他的原来位置放一长度为1l 的目的物（十字叉丝光阑），则在离目镜d 处得到该物所成的实像，设像长为2l －，如图5－3所示，根据透镜成像原理可得 d f f l l e ' +'=-021 （5－4） '='+'+e e f f f d 1110 （5－5） 从（5－4）和（5－5）两式消取d 得到： 2 1 l l f f M e o = ''- = （5－6） [实验内容及步骤] 1、 把望远镜调焦到无穷远处，也就是使望远镜能清楚地看到远处的景物。 2、 卸下望远镜的物镜，并在原物镜的位置装一个十字叉丝光阑。 3、 利用移测显微镜测出望远镜目镜所成十字叉丝像的长度，并用移测显微镜直接测出光阑上十字叉丝 的长度。 4、 设十字叉丝的长度分别为21l l 和，他们镜望远镜目镜所成的像的长度分别为' '21l l 和，则望远镜的 放大率为）2 2 11(21l l l l M '+'= [实验数据处理]：测量5组数据，计算)(M U M M A ±= [实验评估分析]： 实验7.1自组显微镜和望远镜 一．目的 1.测量实验室提供透镜的焦距，选出适合组成显微镜和望远镜的透镜组 2.设计出自组显微镜的光学系统，画出光路图。说明其结构和简单原理。并用选择的透镜 组成显微镜 3.设计出自组望远镜的光学系统，画出光路图。说明其结构和简单原理。并用选择的透镜 组成望远镜 4.测量自组显微镜的视觉放大率，画出其测量光路。 5.估测出自组望远镜的视觉放大率。 二．仪器 GsZ-Ⅱ光学平台、带有毛玻璃的白炽灯光源、薄透镜、分束镜（1：1）、可调支架、分划板（0.1mm、0.2mm和1mm）、白色像屏等。 三．原理 1．测量薄透镜焦距的方法 自准法：自准法是自准直技术的简称。无限远的物 经透镜成象，象处在透镜的焦平面上。自准直技术在光 学实验中通常是指产生平行光束或获得处于无限远的物 的方法。自准法测量透镜焦距就是首先利用待测透镜自 身产生一个位于无限远的物，再用待测透镜对它成象， 通过测量象与透镜之间的距离来确定透镜的焦距。自准 直法测量透镜焦距的原理如图1所示。当物y位于透镜 的焦平面上时，经透镜L和平面反射镜所组成的光学系 统后，如果在焦平面上成一与物等大的到立实象，物到 透镜中心的距离就是透镜的焦距。 最简单的显微镜和望远镜都由两个正焦透镜组成（物镜，目镜）。物镜作用是使物体成像于目镜物方焦点以内，并且靠近物方焦点或位于物方焦点处；目镜起放大镜作用。2．自组显微镜的光学系统的结构及简单原理 显微镜是一种助视光学仪器。显微镜是用来观察和测量有限远微小目标的工具。选择两块合适的透镜作显微镜的物镜和目镜，调整使光学系统共轴（等高共轴）。固定两透镜之间的距离L为18cm。 被观察的物y1处在物镜前面一倍焦距和二倍焦距之间，它经物镜在目镜的焦平面上成 实验15 测量显微镜和望远镜的放大率 显微镜和望远镜是最常用的助视光学仪器，常被组合在其他光学仪器中。因此，了解并掌握它们的构造原理和调整方法，不仅有助于加深理解透镜成像规律，也有助于加强对光学仪器的调整和使用训练。 一 测量显微镜的放大率 ［学习重点］ 1．了解显微镜的构造原理，掌握其正确使用方法。 2．测量显微镜的放大率。 ［实验原理］ 1．光学仪器的角放大率 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处相距为0.05～0.07毫米的两点。（人眼长时间地观察太近或太远的物体会感到疲劳不适，经验表明，正常人的眼睛观看物体时，最为清晰而又不易疲劳的距离为25厘米。这个距离称为明视距离。）此时，这两点对眼睛所张的视角约为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、显微镜、望远镜等）来增大对眼睛所张的视角。它们的放大能力可用角放大率m 表示。其定义为 ? ψ tg tg m = (4-15-1) 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，在明视距离处所成 的像对眼睛所张的视角。下面以凸透镜为例，讨论它的放大率。 如图4-15-1所示，当L 为凸透镜，被测物 AB 长为y 1，到眼睛的距离为D 时，y 1对眼睛 的视角为 ；当将物体置于透镜焦平面以内的 位置时，可得到放大的虚像A B ，像长为y 2。 调整物距u ，使像到眼睛的距离为明视距离D ， 对眼睛所张视角为 ，则此凸透镜的放大率为 u D D y u y D y D y tg tg m ==== 1112?ψ (4-15-2) 当透镜焦距较小时，u f ，则 f cm f D m ) (25=≈ (4-15-3) 图 4 -15-1 凸透镜放大示意图 望远镜的主要技术性能 1、通光孔径： 限制通过望远镜光能的图形框子（一般是物镜框）叫做入射瞳孔（简称入瞳），亦即望远镜物镜的通光孔径D。 2、放大率（放大倍数） 眼睛通过望远镜所看到物体像的张角和眼睛直接看物体时的张角之比即为放大率。如果已知物镜和目镜的焦距，则可由物镜的焦距F除以目镜的焦距f可得放大率r： r=F/f 望远镜的放大率也可由入射瞳孔的直径D除以出射瞳孔的直径d得到，即： r =D/d 放大率越大，一般观察的物体越清晰。 双筒望远镜的基本性能通常用数字表示在它的外盖上，例如：8x42第1个数字表示望远镜的放大率为8倍，后一个数字表示物镜的通光孔径为∮42毫米。3、视场： 当眼睛在出瞳点观察时看到的物体范围叫做视场。广角或超广角望远镜（视场大于60度）的观察范围比一般望远镜的观察范围要大。 双筒望远镜的视场一般用数字表示在它的外置上，例如122/1000表示用望远镜观察，在1000米的距离上可观察到直径122米范围的视场。有时亦可用英尺和角度表示。 4、分辨率： 望远镜的分辨率用它所能分辨的物方无限远两个物点对望远镜物镜中心的张角 ∝表示（单位：秒）。望远镜的分辨率直接与入射瞳孔直径有关。入射瞳孔直径（一般为物镜通光孔径）越大，望远镜分辨率就越高，观察的物体就越清晰。5、出射瞳孔直径： 入射瞳孔在目镜后面的像叫做出射瞳孔。出射瞳孔位于目镜后，只有当眼睛与出射瞳孔相重合时才能观察到望远镜的全视场。 出射瞳孔直径越大，用望远镜观察物体的主观亮度就越高。据此，在傍晚及光线较弱的条件下观察需要用大出射瞳孔直径的望远镜。 望远镜的出射瞳孔直径等于入射瞳孔直径D除以望远镜的放大率r：d=D/r 6、出射瞳孔距离： 出射瞳孔到目镜靠近人眼最后一个表面顶点的距离即为出射光瞳距离。出射瞳孔距离大于16毫米时常称为长出瞳距离，它便于戴眼镜观察。 7、透过率： 望远镜的透过率影响所观察物体的亮度。透过率与多种因素（如玻璃对光的吸收，光学表面透射时的反射损失，光散射等）有关。特别是光学表面透射时的反射损失对透过率影响最大同时也影响成像清晰度。因此，望远镜的光学镜片与空气接触的表面都要渡减反射膜（增透膜）。镀的膜系不同望远镜的透光效果会不一样（单层透过率约50%、双层透过率约65%、多层膜透过率可达85%以上），以镀宽带增透膜效果最佳。但考虑价格因素一般只在光学零件数目较多或在较高档的望远镜中镀制宽带增透膜。判别一个望远镜的透过特性，可以观察镜片反光情况，若反光严重，则透光差，成像就模糊。 本文来自：重庆美华光电有限公司网 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 望遠鏡基本原理 1.1望遠鏡光學原理 望遠鏡由物鏡和目鏡組成，接近景物的凸形透鏡或凹形反射鏡叫做物鏡，靠近眼睛那塊叫做目鏡。遠景物的光源視作平行光，根據光學原埋，平行光經過透鏡或球面凹形反射鏡便會聚焦在一點上，這就是焦點。焦點與物鏡距離就是焦距。再利用一塊比物鏡焦距短的凸透鏡或目鏡就可以把成像放大，這時觀察者覺得遠處景物被拉近，看得特別清楚。 折射鏡是由一組透鏡組成，反射式則包括一塊鍍了反光金屬面的凹形球面鏡和把光源作 90 度反射的平面鏡。兩者的吸光率大致相同。折射和反射鏡各有優點，現分別討論。 1.2 折射和反射望遠鏡的選擇 折射望遠鏡的優點 1.影像穩定 折射式望遠鏡鏡筒密封，避免了空氣對流現象。 2.彗像差矯正 利用不同的透鏡組合來矯正彗像差(Coma)。 3.保養 主鏡密封，不會被污濁空氣侵蝕，基本上不用保養。 折射望遠鏡的缺點 1.色差 不同波長光波成像在焦點附近，所以望遠鏡出現彩色光環圍繞成像。矯正色差時要增加一塊不同折射率的透鏡，但矯正大口徑鏡就不容易。 2.鏡筒長 為了消除色差，設計望遠鏡時就要把焦距儘量增長，約主鏡口徑的十五倍，以六吋口徑計算，便是七呎半長，而且用起來又不方便，業餘製鏡者要造一座這樣長而穩定度高的腳架很是困難的一回事。 3.價錢貴 光線要穿過透鏡關係，所以要採用清晰度高，質地優良的玻璃，這樣價錢就貴許多。全部完成後的價錢也比同一口徑的反射鏡貴數倍至十數倍。 反射望遠鏡的優點 1.消色差 任何可見光均聚焦於一點。 2.鏡筒短 通常鏡筒長度只有主鏡直徑八倍，所以比折射鏡筒約短兩倍。短的鏡筒操作力便，又容易製造穩定性高的腳架。 3.價錢便宜 光線只在主鏡表面反射，製鏡者可以購買較經濟的普通玻璃去製造反射鏡的主要部份。 2019-2019学年苏科版八年级上册物理4.5望远镜 与显微镜同步测试 一、单选题 1.关于天文望远镜的说法错误的是（） A. 让更多的光射入到物镜中 B. 力求把物镜的口径加大 C. 采用焦距很大的凸透镜作物镜 D. 增大观察的视角 2. 如图所示，小强同学用两只焦距不同的放大镜一前一后放在眼前观察远处的物体，则下列说法中正确的是（） A. 两只放大镜对物体进行了两次放大 B. 两只放大镜组合在一起相当于一台显微镜 C. 两只放大镜组合在一起相当于一架望远镜 D. 将两只放大镜的位置对换后，观察同一物体的大小是相同的 3.下列说法正确的是（） A. 所有望远镜都是由两个凸透镜组成的 B. 显微镜的物镜成缩小的实像 C. 望远镜是伽利略首先发明的 D. 显微镜的目镜焦距大，物镜焦距小 4.通过显微镜和天文望远镜(天文望远镜目镜是短焦距的凸透镜，物镜是长焦距的凸透镜)观察物体时，你注意过像的正倒吗?如果还没注意过，请你通过实际观察，然后做出判断．以下说法中正确的是( ) A. 用显微镜观察时像是正立的，用天文望远镜观察时像是倒立的 B. 用显微镜观察时像是正立的，用天文望远镜观察时像是正立的 C. 用显微镜观察时像是倒立的，用天文望远镜观察时像是正立的 D. 用显微镜观察时像是倒立的，用天文望远镜观察时像是倒立的 5.对于由两组凸透镜组成的望远镜来说，物镜和目镜所成的像分别是（） A. 放大的实像，放大的虚像 B. 缩小的实像，缩小的虚像 C. 缩小的实像，放大的虚像 D. 放大的实像，放大的虚像 6.显微镜能对微小的物体进行高倍数放大，它利用两个焦距不同的凸透镜分别做为物镜和目镜，则物镜和目镜所成的像是（） A. 物镜成正立、放大的虚像 B. 物镜和目镜都成实像 C. 物镜和目镜都成虚像 D. 目镜成正立、放大的虚像 7.哈勃望远镜的物镜直径达4.3 m(其光学主镜口径为2.4 m)，制造如此大的物镜是因为（） A. 物镜越大我们看到的像越大 B. 反射式望远镜的物镜就应该比折射式望远镜大 C. 物镜越大，就能把越多的光会聚起来，使所成的像更加明亮 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。望远镜的视角放大率M 定义为： e M αα= 用仪器时虚像所张的视角不用仪器时物体所张的视角 （1） 用望远镜观察物体时，一般视角均甚小，因此视角之比可以用正切之比代替，于是，光学仪器的放大率近似可以写为： 0 e tg M tg αα= （2） 光电技术学院 ——望远镜系统结构设计专业：电子科学与技术 班级：光电子082班 姓名：张毅 学号：2008031161 指导老师：张翔 2010年5月28日 目录 第一章引言......................................................................................... . (3) 第二章概述 (3) 2.1 课程设计的目的及意义 (3) 2.2 课程设计的内容 (3) 2.3 望远镜的介绍 (3) 2.4 望远镜的分类 (4) 第三章伽利略望镜工作原理及发展简史 (5) 3.1 望远镜的工作原理 (5) 3.2 望远镜发展简史 (5) 第四章望远镜的主要特性分析 (6) 4.1 望远镜的主要特性分析 (6) 4.2 开普勒望远镜的参数计算 (8) 第五章物镜和目镜的选择 (9) 5.1 物镜的选择 (9) 5.2 物镜实例 (10) 5.3 目镜的选择 (12) 5.4 目镜实例 (13) 第六章测微准直望远镜 (15) 6.1 测微准直望远镜概述 (15) 6.2 测微准直望远镜计量特性 (15) 第七章棱镜转向系统 (16) 7.1 Porro棱镜结构及其点 (16) 7.2 Roof棱镜结构及其特点 (16) 7.3 折转形式望远镜系统分 (17) 7.4 类似棱镜结构晶体分析 (17) 第八章光学系统初始结构参数计算方法 (17) 第九章光栅 (19) 第十章心得体会 (19) 第十一章参考文献 (20) 第一章引言 本课程的任务是在学习工程光学基础、光学测试技术等技术基础课程的基础上，进行光学仪器的设计，目的是让学生了解光学设计中主要的环节，掌握光学仪器设计、开发的基本方法，以便今后能从事光学仪器的设计、研发工作。本课程主要研究光学仪器设计中的基本部分，如：光源、目镜、物镜、分化板等，以及光学仪器设计中考虑的基本问题，如：物象位置关系、系统放大倍数、系统分辨率、相差等。课程涉光学基础、光学测试技术、误差理论及数据处理、精密仪器设计等多方面。光学设计过程分为四个阶段：外形尺寸计算、初始结构计算、象差校正和平衡以及像质评价。了解光学系统的光学特性、光学系统的设计过程。初级像差理论与像差的校正和平衡方法，像质评价与像差公差，光学系统结构参数的求解方法。望远物镜设计的特点、双胶合物镜结构参数的求解和光学特性。目镜设计的特点、常用目镜的型式和像差分析。 关键词：光学系统成像质量像差像距望远镜 第二章概述 2.1 课程设计的目的及意义 运用应用光学的知识，了解望远镜工作原理的基础上，完成望远镜的外形尺寸，物镜组，目镜组及转向系统的简易设计原理。了解光学系统中pw法的基本原理。 2.2 课程设计的内容 初级像差理论与像差的校正和平衡方法，像质评价与像差公差，光学系统结构参数的求解方法。望远物镜设计的特点、双胶合物镜结构参数的求解和光学特性。 目镜设计的特点、常用目镜的型式和像差分析。 2.3 望远镜的介绍 1．望远镜系统：望远镜是一种利用凹透镜和凸透镜观测遥远物体的光学仪器。利用通过透镜的光线折射或光线被凹镜反射使之进入小孔并会聚成像，再经过一个放大目镜而被看到。又称“千里镜”。望远镜的第一个作用是放大远处物体的张角，使人眼能看清角距更小的细节。望远镜第二个作用是把物镜收集到的比瞳孔直径（最大8毫米）粗得多的光束，送入人眼,使观测者能看到原来看不到的暗弱物体。 2．望远镜的一般特性 望远镜的光学系统简称望远系统，是由物镜和目镜组成。当用在观测无限远物体 望远镜组装及其放大率的测量 望远镜是用途极为广泛的助视光学仪器，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，它常被组合在其他光学仪器中。为适应不同用途和性能的要求，望远镜的种类很多，构造也各有差异，但是它的基本光学系统都由一个物镜和一个目镜组成。望远镜在天文学、电子学、生物学和医学等领域中都起着十分重要的作用。 【实验目的】 1、熟悉望远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、学会望远镜放大率的测量。 【实验仪器】 光学平台、凸透镜若干、标尺、二维调节架、二维平移底座、三维平移底座。 【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于无穷远之间。 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， 图1 图2 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”。 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。 2、望远镜的视角放大率 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。望远镜的视角放大率M 定义为： e M αα= 用仪器时虚像所张的视角不用仪器时物体所张的视角 （1） 用望远镜观察物体时，一般视角均甚小，因此视角之比可以用正切之比代替，于是，光学仪器的放大率近似可以写为： 0 e tg M tg αα= （2） 在实验中，为了把放大的虚像l 与l 0直接比较，常用目测法来进行测量。如图2所示。设长为0l 的标测定望远镜的角放大率
透镜,通过伽利略望远镜观察到的是
伽利略望远镜设计说明书
苏科版-物理-八年级上册-第5节 望远镜与显微镜5
实验5 望远镜放大率的测定
大物实验7.1自组显微镜和望远镜
实验显微镜望远镜双棱镜率
望远镜的主要技术性能
0自组望远镜或显微镜并测量其视觉放大率
第一章 望远镜基本原理
苏科版八年级上册物理 4.5望远镜与显微镜 同步测试
实验论文——望远镜和显微镜组装和放大率的测定
伽利略望远镜设计原理
望远镜组装及其放大率的测量