大学物理实验报告【实验名称】望远镜与显微镜【实验目得】(1)了解望远镜与显微镜得构造及其放大原理,并掌握其使用方法;(2)了解视放大率等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】(一)望远镜1.望远镜基本光学系统基本得望远系统就是由物镜与目镜组成得无焦系统,物镜L0得像方焦点与目镜得物方焦点重合,如图所示。无穷远物体发出得光经物镜后在物镜焦平面上成一倒立缩小得实像,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得观测,望远镜物镜得焦距一般较长。望远镜得基本光学系统图示望远镜,物镜与目镜均为会聚透镜,这种望远镜称为开普勒望远镜,其优点就是可在物镜与目镜之间得中间像平面上安装分划板(其上有叉丝与刻尺)以供瞄准或测量。实验装置中用到得望远镜(如分光计上得望远镜,光杠杆系统中得望远镜等)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就是成像于无穷远,而就是成虚像于人眼明视距离处;而且为实现对远近不同物体得观察,物镜与目镜得间距即镜筒长度可调,物镜得像方焦点与目镜得物方焦点可能会不重合。使用望远镜时,观察者应先调目镜瞧清分划板,使分划板成像于人眼明视距离处,再调节望远镜镜筒长度,即改变物镜、目镜间距,使被观察物清晰可见并与分划板叉丝无视差。2、望远镜得视放大率视放大率Γ定义为目视光学仪器所成得像对人眼得张角(记为ω’)得正切与物体直接对人眼得张角(记为ω)得正切之比,即:对图示望远镜,有:因此,望远镜得视放大率为其中,、分别就是得物方焦距、像方焦距,＝。实际测量望远镜无焦系统得视放大率时,可以利用图示光路。用仪器测出像高,从三角关系可得出:因此无焦系统得视放大率可测出。测量望远镜得视放大率图3、物像共面时得视放大率当望远镜得被观察物位于有限远时,望远镜得视放大率可以通过移动目镜把像推远到与物y在一个平面上来测量。如图所示:测望远镜物象共面时得视放大率此时:其中,L为远处物体到目镜得距离。于就是可以得出望远镜物像共面时得视放大率为:根据几何关系还可以推出:虽然此时得放大率与物、像都在无穷远时得视放大率不完全相同,但当物距大于20倍物镜焦距时,两者得差别就不太明显了。(二)显微镜1、显微镜得基本光学系统显微镜得基本光学系统如图所示,它得物镜与目镜都就是会聚透镜,位于物镜物方焦点外侧附近得微小物体经物镜后先成一放大得实像,此实像再经目镜成像于无穷远处,这两次放大都使得视角增大。为了适于观察近处物体,显微镜物镜得焦距很短。显微镜物镜得像方焦点与目镜得物方焦点之间得距离成为显微镜得光学间隔,放大倍数一定时,光学间隔、镜筒长度也固定不变。常用显微镜如工具显微镜、读数显微镜等物镜与目镜之间像平面上也安装有分划板利于瞄准或测量。显微镜得基本光学系统实际上,显微镜所成得像同样不就是在无穷远而就是在明视距离处。使用时要先进行视度调节使分划板叉丝得像位于人眼明视距离处,再调整显微镜与被观察物之间得距离(称为调焦)使被观察物清晰可见并与分划板叉丝得像无视差。2、显微镜得视放大率显微镜得视放大率定义为像对人眼得张角得正切与物在明视距离D＝250mm处时直接对人眼得张角得正切之比。通过三角关系得:式中为物镜得线放大率,为目镜得视放大率。显微镜成像于有限远时得光路图当显微镜成虚像于距目镜为得位置上,且眼睛位于目镜后焦点处观察时(如图),显微镜得视放大率为:,但就是中间像并不在目镜得物方焦平面上,。此时视放大率得测量可以通过一个与主光轴成45o得半透半反镜把一带小灯得标尺成虚像至显微镜得像平面,直接比较测量像长,即可得出视放大率【实验器具】望远镜实验:物镜1件,目镜1件,测量显微镜1件(物镜线放大率为1、000),竖直标尺1件(分格值5、0mm),导轨1台,滑块若干,像屏1件。显微镜实验:物镜1件,目镜1件,半透半反镜1件,玻璃标尺1件(分格值0、20mm),带小灯得毫米标尺1件,木尺1把,导轨1台,滑块若干。【实验任务】1、望远镜实验实验内容:自己组装望远镜,并测量望远镜无焦系统得视放大率,测量物距为离望远镜物镜65、00cm且物像共面时得视放大率。实验中用日光灯照亮竖直标尺作为望远镜得“物”,并做共轴调节,使物标尺上得十字交点与透镜Lo、Le共轴,且该轴与光具座得导轨平行。记录标尺平面(物)得位置时注意滑块刻线(表示支架中心得位置)与标尺平面不共面。测量物镜与目镜焦点重合得望远镜得视放大率。使透镜间距为,用测量显微镜测出竖直标尺上3小格(即15、0mm)经望远镜后所成像得大小,重复测量三次取平均值,计算出视放大率,并比较实验值与理论值,计算