实验五 显微镜望远镜放大倍数的测定.docx

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1、实验五显微镜与望远镜放大本领的测定望远镜和显微镜都是用途极为广泛的助视光学仪器，显微镜通过放大物所成的像， 来帮助人们观察近处的微小物体，而望远镜则是通过放大远处物的视角，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使用.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物镜和目镜 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.光学望远镜从诞生至今将近400年，出现了折射望远镜、反射望远镜、折反射式望远 镜和空间望远镜，不断推动着天文学和物理学的发展.长久以来，人们仰望天空，看见日月星辰东升西落，有过

2、天圆地方、地心说、日心 说等宇宙模型.但过去人们只能用肉眼对星空进行观察，观测范围非常局限，所得的数 据资料也就非常有限.凭借着物理学的不断发展，多种望远镜被制造出来，越来越精密， 推动着天文学和物理学不断向前发展，人类的视野也变得更深更广.实验目的-1. 熟悉显微镜和望远镜的构造及其放大原理；2. 进一步熟悉透镜成像规律及光学系统的共轴调节方法；3. 学会一种测定显微镜和望远镜放大本领的方法；4. 掌握显微镜、望远镜的正确使用方法.| 实验仪器显微镜，望远镜，标尺，标准石英尺，测微目镜，照明灯.图5-1显微镜的结构显微镜是一种复杂的光学仪器.它是医学实验常用工具之一，其作用是将观察的标 本放

3、大，以便观察和分析.一般光学显微镜包括机械装置和光学系统两大部分，如图 5-1所示.一、机械装置1. 镜座：位于最底部的构造，为整个显微镜的基座，用以支持着整个镜体，起稳 固作用.2. 镜柱：为垂直于镜座上的短柱，用以支持镜臂.3. 镜臂：为支持镜筒和镜台的呈弓形结构的部分，是取用显微镜时握拿的部分.镜 筒直立式光镜在镜臂与其下方的镜柱之间有一倾斜关节，可使镜筒向后倾斜一定角度以 方便观察，但使用时倾斜角度不应超过45，否则显微镜由于重心偏移容易翻倒.4. 调节器：也称调焦螺旋，为调节焦距的装置，位于镜臂的上端（镜筒直立式光 镜）或下端（镜筒倾斜式光镜），分粗调节器大螺旋）和细调节器（小螺旋）

4、两种.粗 调节器可使镜筒或镜台作大幅度的升降，适于低倍镜观察时调焦.细调节器可使镜筒或 镜台缓慢或较小幅度地升降，在低倍镜下用粗调节器找到物体后，在高倍镜和油镜下进 行焦距的精细调节，藉以对物体不同层次、深度的结构做细致地观察.5. 镜筒：位于镜臂的前方，它是一个齿状脊板与调节器相接的圆筒状结构，上端 装载目镜，下端连接物镜转换器.根据镜筒的数目，光镜可分为单筒式和双筒式.单筒 光镜又分为直立式和倾斜式两种，镜筒直立式光镜的目镜与物镜的光轴在同一直线上， 而镜筒倾斜式光镜的目镜与物镜的中心线互成45角，在镜筒中装有使光线转折45的棱 镜；双筒式光镜的镜筒均为倾斜式的.6. 物镜转换器：又称旋转

5、盘，位于镜筒下端的一个可旋转的凹形圆盘上，一般装 有24个放大倍数不同的接物镜.旋转它就可以转换接物镜.旋转盘边缘有一定卡， 当旋至物镜和镜筒成直线时，就发出“咔”的响声，这时方可观察玻片标本.7. 载物台：位于镜臂下面的平台，用以承放玻片标本.载物台中央有一圆形的通 光孔，光线可以通过它由下向上反射.（二）光学系统1. 反光镜：是装在镜台下面、镜柱前方的一面可转动的圆镜，它有平凹两面.平 面镜聚光力弱，适合光线较强时使用.凹面镜聚光力强，适于光线较弱时使用.转动反 光镜，可将光源反射到聚光镜上，再经镜台中央圆孔照明标本.2. 聚光镜：在镜台下方，是一组透镜，用以聚集光线增强视野的亮度.镜台上

6、方 有一调节旋钮，转动它可升降聚光镜.往上升时增强反射光，下降时减弱反射光.3. 可变光栏：是在聚光镜底部的一个圆环状结构.它装有多片半月形的薄金属片， 叠合在中央成圆孔形.在圆环外缘有一突起的小柄，拨动它可使金属片分开或合拢，用 以控制光线的强弱，使物像变得更清晰.4. 目镜：装在镜筒上端，其上一般刻有放大倍数（如5X，10X）.目镜内常装有 一指示针，用以指示要观察的某一部分.5. 物镜：装在物镜转换器上，一般分低倍镜、高倍镜和油镜三种.低倍镜镜体较 短，放大倍数小；高倍镜镜体较长，放大倍数较大；油镜镜体最长，放大倍数最大（在 镜体上刻有数字，低倍镜一般有4X、10X，高倍镜一般有40X、

7、45X，油镜一般是 90 X、100X，X表示放大倍数）.测微目镜由目镜、分划板、读数鼓轮与连接装置等组成.目镜把叉丝和被观测的像 同时放大，其放大倍数不影响测量数据大小，但可以提高测量准确程度.测微目镜的基本结构剖视图如图5-2所示.目镜镜头通过调焦螺纹固定在目镜外 壳中部.外壳内有一块刻有十字丝的透明叉丝板，外壳右侧装有测距螺旋（即千分尺） 系统，转动测距手轮，其螺杆将带动叉丝板移动.叉丝板的移动量可通过手轮上的千分 尺测出.透明十字叉丝板后面是一个固定的玻璃标尺，标尺上刻有毫米尺，每格1mm，量程为8mm.旋转读数鼓轮，刻有十字叉丝的可动分划板就可以左右移动.读数鼓轮 每旋转一周，叉丝移

8、动1mm,鼓轮上有100个分格，故每一格对应的读数为0.01mm, 再估读一位.其读数方法和螺旋测微器差不多.在测量过程中，要始终沿着一个方向移 动叉丝，不得回旋.测微目镜通常用来测金属丝、干涉条纹等的宽度.测量时，使双线与待测物质边缘 平行，叉丝交点与待测物的边缘重合，开始计数.在测量过程中，要始终沿着一个方向 移动叉丝，不得回旋.图2测微目镜的基本结构剖视图实验原理最简单的望远镜与显微镜都是由目镜和物镜两个透镜共轴所组成.物镜的像方焦点 到目镜的物方焦点之间的距离（即光学间隔）为！ .望远镜用来观察远处的物体，显微 镜则是用来观察近处的微小物体，他们的放大作用都可以用放大本领M来描述，可表

9、 示为：(5-1)t aEt a nxO式中以E为像所张的视角；以为物体直接对眼睛所张的视角.一、望远镜的构造及其放大原理望远镜由物镜和目镜组成，物镜用反射镜的称反射式望远镜，物镜用透镜的称折射 式望远镜.目镜是会聚透镜的称为开普勒望远镜，目镜是发散透镜的称为伽利略望远镜.对于望远镜，两透镜的光学间隔 20，即物镜的像方焦点与目镜的物方焦点近乎 重合.图5-3所示为开普勒望远镜的光路示意图.图中L0为物镜（焦距较长），Le为目 镜（焦距较短），远处物体PQ经物镜LO后在物镜的像方焦点F上成一倒立实像PQ，像的大小决定于物镜焦距及物体与物镜间的距离.像PQ一般是缩小的.近乎位于目镜 的物方焦面上

10、，经目镜Le放大后成虚像PQ于观察者眼睛的明视距离与无穷远之间.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5-3开普勒望远镜的光路示意图由理论计算可得望远镜的放大本领为：PQ(5-2)M =% 牝 4 =事=f以 tarn P Qffo E式中为物镜的焦距，为目镜的焦距，上式表明，物镜的焦距越长、目镜的焦距越短， 望远镜的放大本领则越大.开普勒望远镜fo0，fE。)，放大本领M为负值，系统成 倒立的像；而对伽利略望远镜以0，(fE X 射线望远镜(X-ray telescope)和射线望远镜(gamma ray

11、 telescope ) .随着新型显微 镜、望远镜的发展和应用，使人类的视野变得更深更广.与中学物理的衔接中学物理课标对望远镜、显微镜及相关内容的要求是：1. 知道显微镜、望远镜的原理.2. 用两个不同焦距的凸透镜制作望远镜.3. 了解开普勒望远镜和伽利略望远镜的结构.4. 通过望远镜原理的及调节要求的学习，可进一步掌握凸透镜呈像的特点及规律自主学习1. 显微镜和望远镜有何异同？2. 显微镜和望远镜的调焦方式有何不同？为什么？3. 测量标准石英尺时所获得的放大本领为什么不等于物镜的标称放大本领？4. 用同一个望远镜观察不同距离的目标时，其视觉放大本领是否不同？5. 在光具座上自组装的望远镜（或显微镜），如何调节焦距以获得清晰的像？6. 已知什么量？哪个是待测量？如何控制变量？按要求处理实验数据，完成实验报实验探究与设计尝试在光具座上设计并组装望远镜或显微镜，写出实验方案，并完成实验.