人教版教师用书《第三章 透镜及其应用》()

第三章透镜及其应用（全章概述和课时要求）

全章概述

这一章主要讲述透镜的初步知识和透镜在日常生活中的应用。透镜是照相机、投影仪等光学仪器的最重要的组成部分，研究透镜对光的作用和凸透镜成像是本章的中心内容。照相机、投影仪、放大镜和眼镜是日常生活中常用的光学仪器，学生应该对它们有所了解。

本章先交代透镜的基础知识及其对光的作用。然后介绍生活中的透镜，以使学生对生活中常用的透镜及其成像的情况获得感性认识，使学生在头脑中获得丰富、具体、生动的感性认识。以此为基础，让学生带着问题，用探究的方法深入研究凸透镜成像的规律。凸透镜成像规律的探究，要让学生在全过程中自主研究，体验科学研究的过程，在探究过程中培养科学研究方法，形成清晰的凸透镜成像的规律。然后介绍眼睛、显微镜和望远镜。

眼睛是人体的重要器官，本章把眼睛作为一种像照相机那样的光学仪器，深入浅出地向学生介绍眼睛的成像原理、眼疾的原因及其矫正的方法，使学生获得一些实际知识。照相机、显微镜和望远镜的成像原理比较抽象，学生在理解上有些困难。本章采用模拟的方法，用简单的手段，使学生获得学习的基础。让学生知道，凸透镜成实像的特征、照相机的成像原理以及利用两个透镜的组合可以看清微小或远处的物体的道理。

为了使学生获得一些知识的理解基础、提高学习兴趣，本章基本知识尽量从日常生活现象引入，许多光学仪器成像的情况是用模拟的方法获得的。课文中的“动手动脑学物理”许多是实践性的活动，教学中要尽量引导学生动手动脑去做，以期培养学生的动手习惯和用实验研究问题的能力。

课时建议

本章共分五节，建议用7课时。

第一节透镜1课时

第二节生活中的透镜1课时

第三节凸透镜成像的规律2课时

第四节眼睛和眼镜1课时

第五节显微镜和望远镜1课时

复习和总结1课时

第三章透镜及其应用（一、透镜）

目标

1、知识和技能

●了解什么是凸透镜，什么是凹透镜，了解透镜的焦点、焦距。

●了解凸透镜和凹透镜对光的作用。

2、过程和方法

●观察凸透镜对光的会聚作用和凹透镜对光的发散作用。

3、情感态度、价值观

●能保持对自然界的好奇，初步领略自然现象的美好与和谐。

说明与建议

凸透镜和凹透镜

可先让学生观察眼镜镜片，看看近视镜片和远视镜片有什么不同，然后学生出示各种各样的透镜：有的中间厚边缘薄，有的中间薄边缘厚，并画出板图如课本图3．1－1所示。再说明透镜是组成照相机、投影仪、显微镜、电影放映机等光学仪器的重要元件。

照课本图3．1－2简单介绍一下透镜的主光轴和光心。对于光心，让学生知道大致在透镜的中心处即可。

想想做做

做课本图3．1－3的实验来研究凸透镜对光的会聚作用。可让学生分组做，最好人人动手，以增加学生的体验，要使学生对凸透镜这种重要的光学元件对光的作用了解得充分一些。这个实验，可以在阳光下做，也可用平行光源（可用手电筒代替，但距凸透镜要远些）做，还可利用平行光源、光具盘和凸透镜演示。实验时，可以量出焦距。

用凹透镜代替凸透镜实验，可以说明凹透镜不能使平行光线会聚，对光有发散作用。

焦点和焦距

根据实验现象画出板图如课本图3．1－4所示。介绍凸透镜的焦点、焦距，并在板图上用符号标出。对于学习基础好的学生，还可以进一步说明：

①凸透镜的会聚作用是由于光线通过它的两侧表面发生两次折射造成的；

②焦距的长短反映了凸透镜会聚作用的强弱，焦距短的会聚作用强（光线通过后偏折得厉害）；

③凸透镜表面的凸起程度决定了它的焦距的长短：表面越凸，焦距越短。每个凸透镜的焦距是一定的。

动手动脑学物理

1、拿两块透镜让学生测出焦距。这个问题已经在“想想做做”的栏目中做过了，这里让再做一遍，是让学生加深印象，同时让他们知道，不同的透镜焦距是不同的。

2、焦距短的透镜偏折得更多些。

3、把小灯泡放在凸透镜的焦点上，小灯泡发出的光通过凸透镜后就可以变成平行光。这里利用了前面学过的光路可逆性。

第三章透镜及其应用（二、生活中的透镜）

目标

1、知识和技能

●了解透镜在日常生活中的应用。

2、过程和方法

●经历制作模型照相机的过程，了解照相机的成像原理。

●能简单描述凸透镜成实像和虚像的主要特征。

3、情感、态度、价值观

●通过模拟相机的制作和使用，获得成功的愉悦。

●具有对科学的求知欲，乐于探索自然现象和日常生活中的物理学道理。

●初步建立将科学技术应用于实际的意识。

说明与建议

照相机

这一节介绍生活中常用的透镜，使学生在头脑中形成透镜及其成像的丰富、具体的感性认识，为探究凸透镜成像规律作准备。

可先出示真实的照相机，让学生仔细观察照相机的镜头，使他们对照相机镜头有直观的印象，指出它的作用就相当于一个凸透镜，来自物体的光线经过照相机镜头后，在胶卷上形成一个缩小的像。

想想做做

自制模拟照相机，使学生对利用凸透镜成缩小的实像有较直观、深刻的印象。同时培养学生的动手能力。

模拟照相机的制作可照图3．2－2所示。本制作所用材料比较简单，可由学生自己去找，也可由教师准备。最好每人一套。

找两个直径大小相近，长约15cm的圆纸筒（也可用硬纸板折叠成方形纸筒），使一个纸筒刚好能够套入另一个。在直径较大的纸筒前面，固定一个凸透镜。在直径较小的纸筒前面，固定一个屏幕。屏幕可以用半透明塑料薄膜（或蜡纸、毛玻璃)制作。把较小的圆筒有屏幕的一端朝里，套入较大的圆筒内。这样模拟照相机就做成了。

把模拟照相机对准某个人或物体，拉动纸筒改变透镜和屏幕之间的距离，就能使物体在屏幕上形成一个清晰倒立的像。通过获得清晰像，让学生感受照相的过程。通过观察，可以知道，照相机所成的像是倒立缩小的实像。

投影仪

投影仪是教学中经常使用的仪器，照图3．2－4介绍投影仪的构造。让学生仔细观察投影仪的投影镜头，演示利用凸透镜可以使物体成放大的像：把投影仪上的反光镜取下，使光线直接照射到天花板上，调节镜头，在天花板上就能得到投影片上图案的像，让学生仔细观察像的大小、正倒。也可用幻灯机演示。通过演示，让学生对利用凸透镜成放大倒立实像有较深的印象。

放大镜

放大镜是凸透镜，也是常用的光学仪器之一。让学生用放大镜看书上的字，并改变放大镜到字的距离，观察字的放大情况。说明利用凸透镜能使物体成放大的像，但这个像与投影仪所成的像是不同的，它是正立的虚像，并且像与物体在同一侧。使学生对利用凸透镜成放大的虚像有一初步的印象。

动手动脑学物理

1、手持凸透镜在窗户和与室内的白墙之间移动，移到某个位置时，窗框外的景物能在墙上形成一个清晰、倒立的像。

2、凸透镜在灯泡和白墙之间移动时，有两个位置可以在墙上得到所画图案的清晰的像。离灯泡较近的位置，像是放大的；离灯泡较远的位置，像是缩小的。所成的像都是倒立的。

3、找一块透明的硬塑料板或平板玻璃，在上面滴一滴水即可用来观察。用它看书上的字，字就被放大了。小水滴就是一个凸透镜。

第三章透镜及其应用（三、凸透镜成像规律）

目标

1、知识和技能

●理解凸透镜的成像规律

2、过程和方法

●能在探究活动中，初步获得提出问题的能力。

●通过探究活动，体验科学探究的全过程和方法。

●学习从物理现象中归纳科学规律的方法。

3、情感、态度、价值观

●具有对科学的求知欲，乐于探索自然现象和日常生活中的物理学道理，勇于探究日常用品中的物理学原理。

●乐于参与观察、试验、制作等科学实践。

说明与建议

这一节是本章的重点。通过学习，不仅要使学生了解凸透镜的成像规律，而且要使学生初步了解科学探究的方法，强化学生学习的独立性、主动性。这一节的内容较多，可分两节课讲。

探究凸透镜成像的规律

这是一个较完整的探究，有条件的学校务必要让学生亲自动手。

通过上一节的学习，学生们知道了照相机、投影仪里面都有凸透镜，放大镜本身就是一个凸透镜。他们都利用凸透镜使物体成像。照相机所成的像比物体小，而投影仪所成的像比物体大；照相机、投影仪所成的像是倒立的，而放大镜所成的像是正立的。

引导学生提出问题：凸透镜所成像的大小、正倒跟物体的位置有什么关系?

然后让学生提出猜想：照相时物体到凸透镜的距离比像到凸透镜的距离大，而投影仪中物体到凸透镜的距离比像到凸透镜的距离小，看来像是放大的还是缩小的，跟物体和像的相对位置有关；无论照相机还是投影仪，物体和所成的像都在凸透镜的两侧，而在放大镜中，物体和像在透镜的同一侧，看来像的正倒很可能跟它与物体是否在同侧有关。

制订实验计划，指导学生做实验，验证上面的猜想是否正确。

实验前先向学生介绍实验装置和做法，使学生明白实验研究什么和怎样去研究。在学生知道了实验的目的和做法以后，让学生按照课本中列出的实验步骤独立地去实验、观察。课本上没有用光具座来做实验，是考虑到许多学校没有或只有数量很少的光具座。如果有用光具座做实验，会方便些。

照课本上介绍的方法，先把蜡烛放在离凸透镜尽量远的位置，调整光屏与透镜的距离，使烛焰在光屏上成一清晰的像，观察像的大小、正倒，分别测量物体、像到凸透镜的距离，把数据记录课本上的表格中。

把蜡烛向凸透镜移近几个厘米，放好后重复以上操作，当蜡烛移到透镜的焦点时，在光屏上得不到蜡烛的像。

继续把蜡烛向凸透镜靠近，这时在光屏上已经看不到蜡烛的像，用眼睛直接对着凸透镜观察蜡烛的像。

在学生实验的基础上，让学生自己总结凸透镜的成像规律，并让他们书面或口头表述自己的观点。使学生知道：当物体与凸透镜的距离大于透镜的焦距时，物体成倒立的像，当物体从较远处向透镜靠近时，像逐渐变大，像到透镜的距离也逐渐变大；当物体与透镜的距离小于焦距时，物体成放大的像，这个像不是实际折射光线的会聚点，而是它们的反向延长线的交点，用光屏接收不到，是虚像。可与平面镜所成的虚像对比（不能用光屏接收到，只能用眼睛看到）。

虚像和实像

当物体与透镜的距离大于焦距时，物体成倒立的像，向学生说明这个像是蜡烛射向凸透镜的光经过凸透镜会聚而成的，是实际光线的会聚点，能用光屏承接，是实像。当物体与透镜的距离小于焦距时，物体成正立的虚像。可以回顾平面镜成虚像的情况，使学生明白实像与虚像的区别。

想想议议

学生们知道了什么是实像，什么是虚像之后，让他们根据上面探究的结果，讨论并总结什么情况下凸透镜成实像，什么情况下成虚像，凸透镜所成虚像与平面镜所成虚像有什么相同之处。

再结合凸透镜成像的规律，进一步认识照相机、投影仪、放大镜的原理。

1、照相机原理和构造

照相机是人们经常接触的东西，了解照相机的基本结构和原理是有文化的公民应该具有的科学常识。可以用照相机实物或模型与挂图对照讲解：镜头相当于凸透镜，胶卷相当于光屏，机壳相当于暗室，被拍照的物体到镜头的距离要远远大于焦距才能在胶卷上得到倒立、

缩小的实像。为了使学生对照相机的构造和使用了解得更实际些，可向学生介绍照相机的主要组成部分的作用和使用方法，主要是调焦环、光圈和快门。如果有照相机实物，做照相示范就更好。还可以让学生谈自己照相的体会，如何才能把相片照好，提高兴趣，活跃思维。同时可以问一些这样的问题，例如：为了使照片上人像大一些，照相时人应该靠近还是离开照相机一些?

2、投影仪的原理和构造

考虑到很多学校都利用投影仪作为教学中使用的仪器，课本中介绍了投影仪的工作原理。如果学校有幻灯机，也可以用幻灯机演示。教学中可用课本中图3．2－4并配合实物和挂图介绍投影仪。

投影仪的构造主要有：镜头、投影片、聚光镜、光源和反光镜等部分。光源是用来照亮投影片的；聚光镜为一组凸透镜，其作用是聚光，增加投影片的亮度；反光镜是平面镜，其作用是把射向投影片的光反射到屏幕上。根据凸透镜成像规律讲述投影仪的原理和基本构造，应指明投影片相当于上面实验中的蜡烛（物体），天花板相当于光屏，镜头起凸透镜的作用。投影片到镜头的距离稍大于焦距，所以在幕上能成放大的实像。

在介绍投影片时，需指出投影片应放在凸透镜的焦点以外，并且距焦点较近，在天花板上才能得到正立、放大的实像。

3、放大镜原理

凸透镜作放大镜，就是利用了凸透镜能成放大的虚像这一原理。

动手动脑学物理

1、玻璃瓶相当于一个柱面透镜。当铅笔由靠近水瓶的位置向远处慢慢移动时，透过水瓶会看到铅笔尖逐渐变长，到某一位置时，铅笔尖突然改变方向。

用凸透镜做实验，当铅笔由靠近凸透镜的位置向远处慢慢移动时，透过凸透镜会看到铅笔逐渐变大，而形状保持不变，到某一位置时，铅笔尖也会突然改变方向。（所用的凸透镜焦距要比较短）

2、“傻瓜相机”也有光圈和快门，只不过它们都安装在机身里面，傻瓜相机内部增加了一些电子、机械设备，可以根据光线的明暗程度自动调整光圈、快门，不需要人工调节，傻瓜相机也能自动聚焦，不需要手动调焦。

第三章透镜及其应用（四、眼睛和眼镜）

目标

1、知识和技能

●了解眼睛的构造，知道眼睛是怎样看见物体的。

●了解眼镜是怎样矫正视力的。

2、情感、态度与价值观

●使学生具有眼保健意识

●有将科学技术应用于日常生活的意识。

说明与建议

眼睛是人体最重要的器官之一，它是一个相当复杂的天然光学仪器，从结构上看，眼球非常类似于照相机（或者说类似于摄像机）。

眼睛

眼睛的教学应紧紧围绕眼睛的作用相当于凸透镜，照课本图3．4－1或利用教学挂图讲解眼睛的构造、成像原理，并可以把它与照相机做比较。

学习过眼睛的构造，学生可以了解眼睛是怎样观察物体的。从物体发出的光线经过晶状体等一个综合的凸透镜在视网膜上形成倒立、缩小的实像，分布在视网膜上的视神经细胞受到光的刺激，把这个信号传输给大脑，人就可以看到这个物体了。接着可以问学生：用凸透镜使距离不同的物体成像，像与透镜之间的距离会不同。而用眼睛看远近不同的物体时，像都成在视网膜上，即像与透镜之间的距离不变，这不是与透镜成像规律有矛盾吗?这样就引出了眼睛的调节作用。

讲过眼睛的调节作用后，进一步向学生提出由于生理上的原因，有些人单靠自身眼睛的调节已不能使像成在视网膜上，这种情况应如何处理。这样就引出了视力缺陷极其矫正的问题。

近视眼及其矫正

如果眼睛长期不注意用眼卫生，会造成晶状体变凸，或睫状体疲劳过度，使调节能力降低，这样就容易形成近视眼。

同时向学生介绍一些眼保健知识。近视眼及其矫正照课本图3．4－3进行讲解。

远视眼及其矫正

远视眼及其矫正照课本图3．4－4进行讲解。

可以再一次让学生仔细观察近视镜片和远视镜片，看看有什么不同；度数深的眼镜与度数浅的眼镜镜片有什么不同。

讲过眼睛的成像原理后，有的学生可能会问：物体通过眼睛后成在视网膜上的是一个倒立的实像，但是人的感觉却是正立的实像，这是为什么?这个问题不能用光学成像原理去解释。人的眼睛与生俱来就已习惯于这种视觉感受：看物体时，视网膜上成的是倒立的实像，人们的感觉就是正立的实像。

动手动脑学物理

1、甲图平行光线通过凸透镜后，汇聚于焦点，是正确的。

过焦点的光通过凸透镜后应成为平行光，而乙图的光线向外发散，是错误的。

光线通过凹透镜后应发散，而丙图的光线通过凹透镜后向主光轴靠近成为平行光。

丁图的光线通过凹透镜后发散，是错误的。

2、近视镜片中间薄、边缘厚，是凹透镜；远视镜片中间厚、边缘薄，是凸透镜。度数深的眼镜镜面弯曲得较多，度数浅的眼镜镜片相对较平。

3、让学生们各自测出自己眼睛的近点并且相互比较。正常眼、近视眼、远视眼的近点是不同的。近视眼的明视距离相对正常眼要短，而远视眼的明视距离相对正常眼要长。

科学世界

这一段让学生自己阅读。教师可以在课堂上简单介绍一下，眼镜度数越深，说明眼镜镜片焦距越短。

第三章透镜及其应用（五、显微镜和望远镜）

目标

1、知识与技能

●了解显微镜、望远镜的基本结构。

2、过程与方法

●尝试应用已知的科学规律解释具体问题，获得初步的分析概括能力。

3、情感、态度、价值观

●初步认识科学技术对于社会发展和人类生活的影响。

说明与建议

这一节是前面所学知识的扩展。

显微镜

讲显微镜之前，可以先复习一下放大镜。用放大镜可以看清书本上的小字等较小的物体，要想看细胞等非常小的物体，用一个放大镜就无能为力了，这就引入了显微镜。

从凸透镜成像规律知道，凸透镜能使物体成放大的实像，凸透镜又能成放大的虚像，引导学生去思考：先用一个凸透镜使物体成一放大的实像，然后再用另一个凸透镜把这个实像再一次放大，就能看清很微小的物体了，这就是显微镜的原理。教学时可以在投影片画一小物体，先让学生仔细观察投影片画面上的这个物体，再把投影片放到投影仪上，让学生观察屏幕画面上的这个物体，然后让学生拿着放大镜再去观察这个物体。说明这就是显微镜的原理，显微镜是利用两个透镜放大作用的组合制成的。这里可以让学生讲一讲感受。

照课本图3．5－1介绍显微镜的结构。特别要强调两个透镜的组合作用，引导学生发散思维，培养学生综合运用所学知识的能力。

望远镜

学过显微镜之后，学生知道了利用两个透镜的组合，可以制成显微镜，显微镜的物镜距离要观察的物体较近，使物体成一放大的实像。如果利用物镜使远处的物体成一缩小的实像，这个实像再经过目镜放大，就能看清楚较远处的物体，这就是望远镜。

照课本图3．5－2介绍望远镜的结构。利用望远镜能看清楚远处的物体，主要是由于望远镜物镜的直径比眼睛的瞳孔要大得多，它可以收集更多的光线，使远处的物体看起来更明亮。对于视角的问题，只要作简要的介绍，

让学生知道有这么一个概念，不要求学生完全理解。主要还是要强调两个透镜的组合作用。

课本中主要介绍了开普勒望远镜，同时可以向学生介绍其他类型的望远镜，扩大学生视野。

动手动脑学物理

1、这个实验可以让学生做一下，但要注意安全，不要让烧热的玻璃珠碰到身体。

2、把放大倍数较大（焦距较短）的凸透镜放在靠近眼镜的位置时，远处物体看上去变大了；两个放大镜位置对调以后，远处物体看上去变小了。为了使远处的物体看得更清楚，就要使物体放大，所以要用两个焦距不同的放大镜。如果两个放大镜焦距相同，就没有放大作用了。

第三章透镜及其应用（参考资料）

透镜

由透明材料（如玻璃、水晶、透明塑料等）磨制成的两个折射面都是球面，或一面是球面另一面是平面的透明体，叫做透镜。透镜是一种重要的光学元件。折射面也有制成抛物面或圆柱面等非球面的。

透镜可分为凸透镜和凹透镜两大类。凸透镜的中央部分比边缘厚，有会聚光线的作用，又叫会聚透镜；凹透镜的中央部分比边缘薄，有发散光线的作用，又叫发散透镜。凸透镜和凹透镜按其构造的不同又分为：双凸、平凸、凹凸和双凹、平凹、凸凹各三种类型。

在中学里讨论的只限于薄透镜，所谓薄透镜是指透镜中央的厚度比两个折射面的曲率半径小很多的透镜。它的光心可以认为和透镜的中心重合，是实际透镜的理想化模型。

有关透镜的一些名词解释：

主光轴：通过透镜两个折射球面的球心的直线，叫透镜的主光轴（或主轴）。

光心：光线通过主光轴上某一特殊点，而不改变方向，这个点叫透镜的光心。

副光轴：除主光轴外通过光心的其他直线叫副光轴。

近轴光线：一般使用透镜时，物体都在主光轴附近，入射光线的入射角很小，这样的光线叫近轴光线。

焦点：平行于主光轴的近轴光线，通过透镜后会聚（或发散其反向延长线会聚）于主光轴上的点，叫主焦点F，如图3－2所示。每个透镜都有分居透镜两侧的两个主焦点。

焦距：光心O到主焦点F间的距离叫焦距（用字母f表示）。每个透镜有两个焦距。双球面透镜两侧的媒质相同时，两个焦距相等。

副焦点：如图所示，跟主光轴夹角不大的副光轴的平行光线，经透镜折射后会聚（或发散其反向延长线会聚）于该副光轴上的一点F′，这个点叫透镜的一个副焦点。

焦平面：通过透镜主焦点并与主光轴垂直的平面，叫做焦平面。每个透镜都有两个焦平面。

虚焦点：通常把凹透镜的焦点叫做虚焦点，如图3－3乙所示。它不是折射线的交点，而是折射线的反向延长线的交点。为了区别焦点的实虚，一般凸透镜的焦距取正值，凹透镜的焦距取负值。

焦度：透镜焦距f能表示它会聚光线(凸透镜)，或发散光线(凹透镜)本领的大小。焦距越小，这种本领越大，所以用f的倒数表示透镜的这种折光本领，叫做透镜的焦度D，D=1f。式中f的单位用米，则D的单位是屈光度。

凸透镜f取正值，所以D为正值。

凹透镜f取负值，所以D为负值。

眼镜的度数等于D(屈光度)乘以100。

我国历史上的冰透镜

早在我国西汉(前206～公元25年)《淮南万毕术》中就有关于冰透镜记载：“削冰令圆，举以向日，以艾承其影，则火生。”其后，晋朝张华的《博物志》中也有类似记载。

冰遇阳光会熔化，冰透镜对着太阳确能聚光使艾绒着火，令人怀疑。清代科学家郑复光(1780——?)根据《淮南万毕术》的记载，亲自动手做过一些实验，证实冰透镜的确可以取火。他在“镜镜冷痴”中写道：将一只底部微凹的锡壶，内装沸水，用壶在冰面上旋转，可制成光滑的冰透镜，利用它聚集日光，可使纸点燃。

关于凹透镜发散光线的演示实验

课文中图3．1－5的实验，演示时由于在光屏上的光斑强度较弱，不便观察。可在凹透镜的四周加一屏障，遮住从平行光源射向凹透镜周围的光线，如图3－4所示。屏障可用硬纸片或薄木板中间开一个圆孔作成。演示时，移动光屏便可看到屏上圆形光斑的面积随着屏与镜间的距离增大而增大，表明通过凹透镜的光是发散的。

显微镜是用来观察细微物体或物体细微部分的光学仪器。

显微镜一般是由两组透镜组成，每组的作用相当于一个凸透镜。接近物体的一组透镜叫物镜，它的焦距很短，接近眼睛的一组透镜叫目镜，它的焦距比物镜稍大，两镜间的距离可以调节。

显微镜成像的光路如图3－8所示。观察时，将小物体AB放在物镜焦距以外附近处，经物镜生成放大倒立的实像A′B′，该实像恰在目镜焦距以内附近处，再经目镜放大后，在明视距离d处成正立虚像A″B″。

显微镜的视角放大率为J=l0d／f1·f2式中d=25cm，为明视距离，l0为镜筒长度，f1和f2为物镜和目镜的焦距。该角放大率等于物镜的线放大率与目镜的角放大率的乘积。显微镜的分辨本领主要决定于所用光的波长和物镜的“数值孔径”(孔径角的正弦与透镜和物体之间介质的折射率n的乘积)。波长越短，数值孔径越大，分辨本领就越大。

人眼只能看清大小为0．1毫米左右的细节，而光学显微镜能放大1000～1500倍，所以可以使人们看清万分之一毫米左右的细微结构。但是要观察更细微的物体，则应采用电子显微镜。

照相机简介

(1)镜头

由于单个凸透镜在成像中存在着严重的光行差问题(包括像差、像散、

像场弯曲、畸变和色差等)，因此实际照相机的镜头是由透镜组构成，它起

着校正光行差的作用。图3－5就是部分海鸥牌、晨光牌、西湖牌照相机的

镜头，它由前后两个会聚透镜组及中间一个发散透镜构成。

由于镜头在照相机中有着重要作用，所以要特别用心保护，注意防潮、防晒、防高温、防碰撞、防灰尘、防油气、防污垢，同时切忌用手指或其他物体接触镜面。每次用毕后，应即用镜头盖盖好，并把距离拨回到无限远处(让镜头收进去)。如镜面有一些浮尘，可用干净柔软的毛笔轻轻拂去灰尘，如擦拭镜头，应用干净的擦镜头纸或用干净的专用麂皮轻轻地从镜头中心起转圈向边缘拭擦，揩拭的次数越少越好，以免镜头受伤。

光圈的作用是调节镜头的通光量。现代的光圈，都是由许多叶瓣组成为可变孔径的。只要转动调节圈，即可使叶瓣均匀地开合，现出不同的光圈孔径(图3－6)。这种光圈装在镜头的两个透镜组的中间。

镜头的实际通光量不但跟光圈口径有关系，而且跟镜头的焦距有关系，因此，镜头的通光量不能用光圈口径表示，而要用光圈的相对口径(相对孔径)表示。光圈的相对口径等于光圈的口径与镜头的焦距比：a／f。

一般照相机上光圈的相对口径选取的数值分别为：1／2、1／2．8、1／4、1／5．6、1／8、1／11、1／16、1／22等等。相对口径在相机镜头上通常用2．8、4、56、8、11、16、22等数字表示出来，这些数字只表示出相对口径的分母，因分子总是1，故略去不写了。因为分母的数值越大，就表示相对口径越小，所以照相机镜头的光圈环上的数值越大，通光量越小。前面一个数字的通光量是后面一个数字的2倍。

(3)快门

小型照相机的快门，一般可分为叶片式和卷帘式两种。叶片式快门是用3片或5片极薄的金属片制成，装在镜头前后两组透镜中间，叫做中心快门。快门的速度有1～1200s的，也有1～1500s的。

卷帘式快门装在机身后部，接近于底片平面，叫做焦平面快门。卷帘用坚实的胶质绸或金属帘片制成。在调节曝光速度时，它的进光口能改变宽窄(图3－7)。卷帘快门的速度比叶片式更高，可达14000s。

望远镜

望远镜是观察远方大物体所用的一种光学仪器。

望远镜因构造的不同，有如下几种。用透镜构成的望远镜由两组透镜组成，一为物镜，一为目镜。物镜的焦距较长，目镜的焦距较短，且物镜的第二焦点与目镜的第一焦点重合。开普勒望远镜的目镜和物镜都是凸透镜，伽利略望远镜的物镜是凸透镜，目镜是凹透镜。另

外，还有反射式望远镜，它的物镜是用口径很大的凹镜做的，目镜是凸透镜。光线由物镜到目镜是由其中间的平面镜反射来的。

望远镜的成像原理由图39、10、11示出。望远镜的视角放大率均为J=-f1／f2，其中f1、f2分别为物镜和目镜的焦距。

图3-9 开普勒望远镜

图3-10伽利略望远镜

图3-11牛顿式反射望远镜

一些难以用光学望远镜观察的天体，可以用射电望远镜，它可以接收到来自宇宙的无线电波。

远东最大的天文望远镜

1989年11月13日，我国科学家自行设计研制安装的我国最大的天文望远镜，在河北省北部兴隆县正式建成投入使用。这台天文望远镜也是远东地区最大的望远镜。望远镜的主镜直径为2．16米，筒重26吨，镜身重92吨，两根可转动的轴重44吨。整个镜总体包括光学、机械驱动、自控、探测等装置。它可以自动跟踪星体，测定银河系天体恒星的活动、星体周围物质的相互作用。望远镜上装有先进的CCD照相机，它比普通照相机底片要灵敏

30倍，还装有先进的光导纤维摄谱仪，可以同时拍照20颗星体的光谱，测定星体的化学成份、温度、压力和速度等。这样可使望远镜的使用效率提高10倍。探测到的星体可以直接在屏幕上显示，还可以把数据存储在磁盘上，用计算机进行各种计算、分析和处理。由于镜面大，聚光能力强，可以观测到很暗的星体，相当于在两万千米以外一根火柴燃烧的亮度的星，也逃不掉它的“眼睛”。

我国的科学工作者、工程技术人员，在资料缺乏，技术较差的条件下，从1974年开始，历经15年终于制成了世界先进的大型望远镜。使我国天文观测技术进入世界前列，这是值得中华儿女自豪的。