實(shí)驗(yàn)二 自組望遠(yuǎn)鏡

1、6實(shí)驗(yàn)二 自組望遠(yuǎn)鏡一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?）了解望遠(yuǎn)鏡的工作原理和用途。（2）掌握構(gòu)建望遠(yuǎn)鏡的光路和元件。（3）測(cè)試望遠(yuǎn)鏡的視放大率。二、原理概述望遠(yuǎn)鏡也是由物鏡和目鏡組成，是用來(lái)把遠(yuǎn)處物體的觀察視角放大的儀器(望遠(yuǎn)鏡所成像對(duì)人眼的視角大于物體本身對(duì)人眼的視角)，由于物體位于距物鏡很遠(yuǎn)的地方，故望遠(yuǎn)鏡只能起到把物體拉近的作用，也就是它的線放大倍數(shù)通常小于一，而視角放大倍數(shù)是大于一的。如(圖2-1)所示，物鏡把遠(yuǎn)處物體成像在像方焦點(diǎn)附近(外側(cè))，為一縮小的倒立實(shí)像。目鏡進(jìn)一步把此實(shí)像放大為虛像，以提高其觀察視角。由前述可知，物鏡的像方焦點(diǎn)和目鏡的物方焦點(diǎn)是大致重合的。當(dāng)用在觀測(cè)無(wú)限遠(yuǎn)物體時(shí)，物鏡的像方

2、焦點(diǎn)和目鏡的物方焦點(diǎn)重合，光學(xué)間隔=0。當(dāng)用在觀測(cè)有限距離的物體時(shí)，物鏡和目鏡的光學(xué)間隔是一個(gè)不為零的小量。一般研究，可認(rèn)為望遠(yuǎn)鏡是由光學(xué)間隔為零的物鏡和目鏡組成的無(wú)焦系統(tǒng)。圖2-1 望遠(yuǎn)鏡光路圖不難證明(參閱物理光學(xué)與應(yīng)用光學(xué)相關(guān)內(nèi)容 P379-384)望遠(yuǎn)鏡的視角放大率 (2-1)式中是物鏡像方焦距，是目鏡像方焦距，為入瞳直徑(也是物鏡孔徑)，為出瞳直徑。當(dāng)物鏡和目鏡都為正焦距()的光學(xué)系統(tǒng)時(shí)，如開(kāi)普勒(Kepler)望遠(yuǎn)鏡，則放大率為負(fù)值，系統(tǒng)成倒立的像；當(dāng)物鏡的焦距為正()，目鏡的焦距為負(fù)()時(shí)，如伽里略(Galileo)望遠(yuǎn)鏡，則放大率為正值，系統(tǒng)成正立的像；望遠(yuǎn)鏡的視角放大率與儀器

3、的精度(極限分辨角)、目鏡的結(jié)構(gòu)型式(正、負(fù)透鏡)、望遠(yuǎn)鏡的視場(chǎng)角、儀器的尺寸等因素有關(guān)?？勺C明(參閱物理光學(xué)與應(yīng)用光學(xué)相關(guān)內(nèi)容)望遠(yuǎn)鏡的最小視放大率為 (2-2)此式求出的袖放大率稱為正常放大率。若考慮望遠(yuǎn)鏡觀測(cè)時(shí)不易疲勞，設(shè)計(jì)望遠(yuǎn)鏡時(shí)宜用大于正常放大率，即工作放大率作為望遠(yuǎn)鏡的視放大率(工作放大率常為正常放大率的1.5-2倍)。由(2-1)式看出望遠(yuǎn)鏡的物方視場(chǎng)與望遠(yuǎn)鏡的視角放大倍數(shù)成反比。當(dāng)目鏡的類型確定后，它所對(duì)應(yīng)的像方視角就一定，要求增大視放大率必然要引起視場(chǎng)角的減小。因此，視放大率總是與望遠(yuǎn)鏡的視場(chǎng)角一起考慮的。例如軍用望遠(yuǎn)鏡，為了易于找到目標(biāo)，希望有盡可能大的視場(chǎng)角，望遠(yuǎn)鏡的視放

4、大率就不宜過(guò)大。三、實(shí)驗(yàn)儀器及注意事項(xiàng)標(biāo)尺 一個(gè) 光源二維架 （SZ19） 一個(gè)物鏡（=） 一個(gè) 目鏡（=） 一個(gè)三維平移底座 一個(gè) 二維架（） 一個(gè)二維平移底座（SZ02） 一個(gè)注意事項(xiàng)：(1)所有光學(xué)鏡片，不能用手摸，不能對(duì)著哈氣。用后放入干燥箱內(nèi)。如果發(fā)現(xiàn)有不清潔現(xiàn)象，應(yīng)交教師處理。(2)構(gòu)建光路時(shí)，可用細(xì)激光束作光軸。(3)構(gòu)建光路的所有鏡子和光學(xué)元件的中心，必需事先和光軸放在統(tǒng)一高度上。四、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容(1)按(圖2-1)組成開(kāi)普勒望遠(yuǎn)鏡，兩鏡之間距離約為。(2)在距物鏡約遠(yuǎn)處放上一標(biāo)尺，并用燈照明。再對(duì)標(biāo)尺調(diào)焦(即微調(diào)目鏡沿光軸的位置)直到看清標(biāo)尺為止。然后，對(duì)準(zhǔn)兩個(gè)紅色指標(biāo)間的“”字（距離=），這就是物體尺寸。(3)一只眼睛通過(guò)望遠(yuǎn)鏡盯著物體，再用另一只眼睛直接注視標(biāo)尺，經(jīng)適應(yīng)性練習(xí)，在視覺(jué)系統(tǒng)獲得被望遠(yuǎn)鏡放大的和直觀的標(biāo)尺的疊加像，再測(cè)出放大的紅色指標(biāo)內(nèi)直觀標(biāo)尺的長(zhǎng)度，則望遠(yuǎn)鏡的測(cè)量放大率為實(shí)測(cè) (2-3)(4)用(2-1)計(jì)算理論放大率理論 并作比較。由于標(biāo)尺所放的距離較近，故望遠(yuǎn)鏡放大率的理論值可做如下修正實(shí)測(cè) (2-4)式中S式物體到物鏡的距離。五、思考問(wèn)題(1)望遠(yuǎn)鏡為什