实验四十_组装显微镜与望远镜

1望远镜与显微镜的组装望远镜和显微镜都是用途极为广泛的助视光学仪器，显微镜主要用来帮助人们观察近处的微小物体，而望远镜则主要是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。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一个物镜和一个目镜组成。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。一、自组望远镜◆实验目的（1）了解望远镜的基本原理和结构（2）组装望远镜（3）测量望远镜的放大率◆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，图一为开普勒望远镜的光路示意图：图一开普勒望远镜的光路示意图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”。用望远镜和显微镜观察物体时，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00lltgtgMe式中l0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”2在实验中，为了把放大的虚像l与l0直接比较，常用目测法来进行测量。对于望远镜，其方法是：选一个标尺作为被测物，并将它安放在距物镜大于1.5米处，用一只眼睛直接观察标尺，另一只眼睛通过望远镜观看标尺的像。调节望远镜的目镜，使标尺和标尺的像重合且没有视差，读出标尺和标尺像重合区段内相对应的长度，即可得到望远镜的放大率。◆实验仪器1、标尺（000－055cm）2、物镜Lo(mmf225'0)3、5、二维调节架（SZ-07）4、目镜Le（mmfe45'）6、三维平移底座（SZ-07）7、二维平移底座（SZ-02）图二组装望远镜装置图图三放大标尺像与实际标尺的比对图四组装望远镜实物图◆实验内容1、组装开普勒望远镜：按图二放好各元器件，调节同轴等高，固定目镜，移动物镜，向约3m远处的标尺调焦，使一只眼睛在目镜中间看到清晰的标尺像。32、设定标尺红色指标间距d1为5厘米，大致和组装的望远镜等高。睁开双眼，一只眼睛通过组装望远镜看标尺像，另一直眼睛直接注视标尺，经适应性练习，用视觉系统同时获得被望远镜放大的标尺像和直观的标尺如图三，把通过望远镜观察到的两个红色指标像投影到标尺实物上，记住上下红色指标像在实物标尺上的位置，走近标尺读出上下位置间隔d2。3、求出望远镜的测量放大率12dd，并与计算放大率effM0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：0'fSS当0100fS时，修正量10fSS◆数据记录及处理1、目镜位置读数：Le=cm2、物镜位置读数：Lo=cm3、标尺与物镜距离：S=cm4、设定标尺卡口间距为d1=5cm时，像卡口间距d2=cm5、求出望远镜的测量放大率12dd6、计算望远镜放大率'的修正值：0'fSS7、把放大率测量值与计算放大率effM0作比较，计算百分误差。二、自组显微镜◆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。◆实验原理显微镜和望远镜的光学系统十分相似，都是由两个凸透镜共轴组成，其中，物镜的焦距很短，目镜的焦距较长。如图五所示，实物PQ经物镜L0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。4图五显微镜光路示意图◆实验仪器（如图六）1、小照明光源S(GY-20，低亮度)2、干版架（SZ-12）3、微尺M1(1/10mm)4、透镜架（SZ-08）5、物镜L0(f0=45mm)6、二维架（SZ-07）7、二维架（SZ-07）8、目镜Le（fe=34mm）9、45°玻璃架（SZ-45）10、升降调节座（SZ-03）11、透镜架（SZ-08）12、毫米尺M2(l=30mm)13、三维平移底座（SZ-01）14、二维平移底座（SZ-02）15、升降调节座（SZ-03）16、通用底座（SZ-04）17、白光源（GY-6A）和通用底座（SZ-04）【图中未画出，用于照亮毫米尺】图六自组显微镜装置图5图七组装显微镜光路图图八组装显微镜实物图◆实验内容1、参照图八布置各器件，调等高同轴2、将透镜Lo与Le的间距定为24cm（effcm024）3、沿米尺移动靠近光源的毛玻璃微尺M1，从显微镜系统中得到微尺放大像4、在Le之后置一与光轴成45º角的平玻璃板，距此玻璃板一定距离处置一毫米尺M2（毫米尺到45º角的平玻璃板的距离等于微尺M1到45º角的平玻璃板的距离）,用白光源（图六中未画出）照亮毫米尺M2；5、移动微尺M1，消除视差，读出未放大的M230格所对应的M1的格数a6、显微镜的测量放大率aM1030；显微镜的计算放大率eoffM25'◆数据记录及处理1、微尺M1位置＝cm2、凸透镜Lo位置＝cm3、凸透镜Le位置＝cm4、毫米尺M2与Le的间距＝cm5、M230格（30mm）对应的M1的长度a＝格（0.1mm/格）6、计算显微镜的测量放大率aM1030，并与显微镜的计算放大率'''25eoffM进行比较，计算百分误差。