(完整版)实验五显微镜望远镜放大倍数的测定 南京廖华

　　发布时间 : 2023/7/17 16:57:15 星期一 文章(完整版)实验五显微镜望远镜放大倍数的测定更新完毕开始阅读

　　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面上，经目镜LE放大后成虚像P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：

　　'fO?Etan?EfE???' （5-2） M??Otan?OP?Q?fEP?Q?fO式中fo′为物镜的焦距，fE′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(fo′＞0，(fE′＞0)，放大本领M为负值，系统成倒立的像；而对伽利略望远镜(fo′＞0，(fE′＜0)，放大本领M为正值，系统成正立的像．因实际观察时，物体并不真正处于无穷远，像亦不成在无穷远，但式（5-2）仍近似适用． 二、显微镜的构造及其放大原理

　　显微镜和望远镜的光学系统十分相似，都是由物镜和目镜组成．显微镜的结构一般认为是由两个会聚透镜共轴组成，如图5-4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于人眼的明视距离处或无穷远处．理论计算可得显微镜的放大本领为：

　　M?MOME???sO?''fOfE (5-3)

　　式中MO为物镜的放大本领，ME是目镜的放大本领，fo′，fE′ 为物镜和目镜的像方焦距，Δ是显微镜的光学间隔，SO＝-25cm为正常人眼的明视距离．由上式可知，显微镜的镜筒越长，物镜和目镜的焦距越短，放大本领就越大，通常物镜和目镜的放大本领，是标

　　在镜头上的．

　　图5-4 显微镜光路图

　　用望远镜或显微镜观察物体时，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本领M可近似地写成

　　M?tan?Ol? tan?ElO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．

　　·实验内容与步骤 一、显微镜放大倍数的测定

　　1.将标准石英尺放在显微镜载物台上夹住．

　　2.选择适当倍率的目镜，调节聚光镜、反光镜及光阑，使目镜中观察到强弱适当而均匀的视场．

　　3.熟悉显微镜的机械结构，学会调节使用，先用低倍物镜对石英尺进行调焦，先粗调、后微调，直至目镜视场中观察到最清晰的像，如果观察物的像不在视场中间，则可调节载物台移动手轮，将其移至视场中心进行观察．

　　4.将目镜卸下，换上测微目镜，首先对测微目镜的目镜进行调焦，看清分划板，在调节显微镜的物镜调焦手轮，至标尺的像最清晰且无视差．

　　5.转动测微目镜使分划板上“双线”与标准石英尺的刻度(石英尺刻度部分全长lmm，共分100小格，每格宽O．01mm)平行，然后将叉丝移至和显微镜视场中标准石英尺某一刻度重合，记下测微目镜的读数x1．转动测微目镜鼓轮，使叉丝在标准石英尺上移动5格，这时叉丝与标准石英尺上另一刻度线重合，记下测微目镜的读数x2．依此每隔5格记录一组数据，共记录10组数据．

　　6.用逐差法处理数据，求出标尺5格对应像的大小，求其平均值，计算出物镜的放大本领．

　　二、望远镜放大本领的测定

　　1．将望远镜夹好，在垂直望远镜光轴方向距离目镜25cm处放置一毫米分度的米尺A，调节望远镜调焦手轮，把望远镜调焦到无穷远处，即望远镜能看清楚远处的物体．

　　2.在A尺上套上两白纸条，其间距可调，如图5-5所示．一只眼睛通过望远镜观察米尺的像B，另一只眼睛直接看米尺A，经过多次观察，调节眼睛使得米尺A与望远镜中的米尺像B重合．以B尺为标尺，选定A尺的上两纸带的间距为10格，记录其相当于B尺上的格数l0，重复3-5次，算出望远镜的放大倍数，取其平均值，并计算平均绝对偏差．

　　3.取两纸带的间隔分别为8格和13格，重复上述步骤进行测量．

　　标尺A 标尺B 8 7 6 5 4 3 2 8 7 l0l 6

　　5 4 3 2 图5-5 望远镜放大倍数测定原理 ·实验数据测量 1.用测微目镜测经显微镜放大的石英标尺像刻度间隔数据表 测量间隔：每隔5小格标尺像刻度读一次数

　　序号i xi (mm) 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 2.望远镜视角放大率测量数据表

　　标记实际长度l0 (mm) 重复测量序号 上缘对应镜内刻度Yu (mm) 下缘对应镜内刻度Yl (mm) 镜内对应长度 80 1 2 3 1 100 2 3 1 130 2 3 l =Yl-Yu(mm) 望远镜放大率M = l0/ l

　　·实验注意事项 1．注意不要用手摸透镜、反射镜等光学元件的光学表面，，以免在光学面上留下痕迹，使成像模糊或无法成像．

　　2．在实验过程中，注意光学仪器要轻拿轻放，勿使仪器受到震动和磨损． 3．用测微目镜测量时要注意回程误差．

　　4．测望远镜放大本领时，两只眼睛要同时观察，同时看清A、B两尺的像，并将A、B两尺的像重合在一起时，方可读数．

　　·历史渊源与应用前景 望远镜和显微镜的发明是17世纪光学的伟大成就．显微镜的发明，使人类第一次发现了微生物和细胞生存的世界．第一架显微镜由荷铸眼镜匠詹森父子发明，后由伽利略改良而成．最初的显微镜只能放大50-200倍，到1932年德国的诺尔和鲁斯卡发明了世界第一台电子显微镜，它是利用德布罗依物质波原理制造而成的，它能放大1万倍，到20世纪90年代发展到放大率可达200万倍，由此人们发现了原子世界．1983年人们又发明了基于量子力学原理造而成的扫描隧道显微镜，开创了纳米科技的观测手段．后来人们又发明了原子力显微镜，它是根据扫描隧道显微镜的原理设计的高速拍摄三维图像的显微镜．可观察大分子在体内的活动变化．

　　1608年荷兰的眼睛匠利佩希偶然地制造出了第一架望远镜，它的目镜为一凹透镜，被称为荷兰望远镜．发明望远镜的消息迅速在欧洲传开，1609年伽利略得悉这一消息后，立即动手制作，并把自制的望远镜第一个指向天空，首先发现了月亮上的山脉和火山口．伽利略设计了由两个凸透镜构成的开普勒望远镜，第一架开普勒望远镜由天文学家沙伊纳制成．

　　1668年，牛顿（Newton，I．1642~1727）用 2.5 厘米直径的金属，磨制成一块凹面反射镜，并在主镜的焦点前面放置了一个与主镜成45°角的反射镜，使经主镜反射后的会聚光经反射镜以90°角反射出镜筒后到达目镜，制成了反射望远镜．1672年牛顿有制造了第二架反射望远镜，全长1.2m，口径为2m，并把它献给了英国皇家学会．往后的几百年间，人们提出了反射镜的多种设计方案．1918年末，口径为254厘米的胡克望远镜（Hooker telescope）投入使用，它第一次揭示了银河系的真实大小和我们在其中所处的位置，更为重要的是，哈勃(Hubble，E．P．1889~1953)的宇宙膨胀理论就是用胡