自組顯微鏡并測(cè)其放大率

1、XX學(xué)院課程設(shè)計(jì)說明書 課程名稱 工程光學(xué) 題 目 自組顯微鏡并測(cè)其放大率 學(xué)院（系） 電氣工程系 年級(jí)專業(yè) 學(xué) 號(hào) 學(xué)生姓名 指導(dǎo)教師 教師職稱 課程名稱： 工程光學(xué) 基層教學(xué)單位： 檢測(cè)教研室 指導(dǎo)教師：學(xué)號(hào)學(xué)生姓名（專業(yè)）班級(jí)設(shè)計(jì)題目自組顯微鏡并測(cè)其放大率設(shè)計(jì)技術(shù)參數(shù)1、 器材：光具座（帶標(biāo)尺）、透鏡架2、透鏡2、毫米刻度標(biāo)尺2、底座2。2、 參數(shù)：機(jī)械筒長160mm思考題：1）把顯微鏡倒置使用會(huì)出現(xiàn)什么現(xiàn)象？設(shè)計(jì)要求1、 畫出顯微鏡系統(tǒng)放大原理圖，并說明組合系統(tǒng)對(duì)透鏡的要求2、 設(shè)計(jì)組合過程中應(yīng)遵循的程序及校驗(yàn)方法3、繪制測(cè)量數(shù)據(jù)的表格4、測(cè)量系統(tǒng)的放大率參考資料1、工程光學(xué) 郁道銀編

2、 機(jī)械工業(yè)出版社2、其他資料（自查）周次第二十周應(yīng)完成內(nèi)容周一周二 收集資料及方案論證周三周四 繪圖撰寫設(shè)計(jì)說明書周五 答辯指導(dǎo)教師簽字基層教學(xué)單位主任簽字目 錄第1章 顯微鏡原理與應(yīng)用11.1 顯微鏡原理 11.2 顯微鏡應(yīng)用 2第2章 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)及介紹32.1 顯微鏡的組裝 42.2 顯微鏡放大率的測(cè)定5 第3章 數(shù)據(jù)處理與誤差分析73.1 數(shù)據(jù)處理73.2 誤差分析8參考文獻(xiàn) 10評(píng)審意見 11第1章 顯微鏡原理與應(yīng)用1.1 顯微鏡原理顯微鏡常用于觀測(cè)微小物體，其作用都是把人體的眼睛的張角（視角）加以放大。顯然，同一物體對(duì)人眼所張的視角與物體離人眼的距離有關(guān)。在一般照明條件下，人眼一般能分

3、辨在明視距離處相距的兩點(diǎn)，此時(shí)人眼的張角為1，為最小分辨角。當(dāng)微小物體的對(duì)人眼的張角小于這個(gè)角時(shí)，人眼只能借助光學(xué)儀器才可以看清楚。光學(xué)儀器的放大能力可用視覺放大率= ；式中，為明視距離處物體對(duì)眼睛所張的視角，為通過光學(xué)儀器觀察時(shí)在明視距離最簡(jiǎn)單的顯微鏡是由兩個(gè)凸透鏡構(gòu)成的。其中，物鏡的焦距很短，目鏡的焦距較長。它的光路如圖所示，圖中的為物鏡（焦點(diǎn)在和）,其焦距為；為目鏡，其焦距為。將長度為的被觀測(cè)物放在的焦距外且接近焦點(diǎn)處，物體通過物鏡成一放大的倒立實(shí)像(其長度為)。此實(shí)像在目鏡的焦點(diǎn)以內(nèi)，經(jīng)過目鏡放大，結(jié)果在明視鏡上得到一個(gè)放大的虛像(其長度為)。虛像對(duì)于被觀測(cè)物來說是倒立的。顯微鏡物鏡焦

4、點(diǎn)到目鏡焦點(diǎn)之間的距離稱為物鏡和目鏡的光學(xué)間隔。當(dāng)顯微鏡中能看到物體清晰圖像時(shí)，物鏡前端面到被測(cè)物的距離叫做顯微鏡的工作距離。為獲得清晰的圖像而調(diào)節(jié)顯微鏡與被觀測(cè)物的距離稱之為調(diào)焦。 由圖可見，顯微鏡的視覺放大率為式中，為目鏡的視覺放大率；（因比大得多），為物鏡的線放大率。因而式（2）可改寫成（3）由式（3）可見，顯微鏡的放大率等于物鏡放大率和目鏡視覺放大率的乘積。在、和已知的情形下，可利用式（3）算出顯微鏡的視覺放大率。顯微鏡通常配有一套不同放大率的物鏡和目鏡，可供選用。例如，使用20物鏡和5目鏡的顯微鏡，它的視覺放大率。一般顯微鏡的放大率為幾十倍到幾百倍。根據(jù)式（3）可知，顯微鏡的鏡筒越長

5、，物鏡和目鏡的焦距越短，放大率就越大。同時(shí)受光學(xué)底座尺寸的限制，故實(shí)驗(yàn)中所選的物鏡焦距為35mm，目鏡焦距為50mm。圖一 顯微鏡光路圖主要用途顯微鏡被用來放大微小物體的圖像。一般應(yīng)用于生物、醫(yī)藥、微觀粒子等觀測(cè)。(1)利用微微動(dòng)載物臺(tái)之移動(dòng)，配全目鏡之十字座標(biāo)線，作長度量測(cè)。(2)利用旋轉(zhuǎn)載物臺(tái)與目鏡下端之游標(biāo)微分角度盤，配全合目鏡之址字座標(biāo)線， 作角度量測(cè)，令待測(cè)角一端對(duì)準(zhǔn)十字線與之重合，然再讓另一端也重合。(3)利用標(biāo)準(zhǔn)檢測(cè)螺紋的節(jié)距、節(jié)徑、外徑、牙角及牙形等尺寸或外形。(4)檢驗(yàn)金相表面的晶粒狀況。25cm(5)檢驗(yàn)工件加工表面的情況。(6)檢測(cè)微小工件的尺寸或輪廓是否與標(biāo)準(zhǔn)片相符。第

6、2章 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)及介紹2.1 顯微鏡的組裝簡(jiǎn)單顯微鏡設(shè)計(jì)光路的裝置圖和簡(jiǎn)圖分別如圖所示。1小照明光源，2干版架，3微尺M(jìn)1（1/10 mm），4二維架或透鏡架，5物鏡Lo （=45 mm），6二維架，7三維調(diào)節(jié)架，8目鏡Le （=29 mm），945玻璃架，10升降調(diào)節(jié)座，11雙棱鏡架，12毫米尺M(jìn)2（l=30 mm），13三維平移底座，14三維平移底座，15升降調(diào)節(jié)座，16通用底座，17白光源（圖中未畫） 1、將各光學(xué)元件沿著光學(xué)平臺(tái)上的標(biāo)尺固定在相應(yīng)的支架上，夾好、靠攏，調(diào)同軸等高注意：各光學(xué)元件的高度通過目測(cè)調(diào)節(jié)好后，在固定前同時(shí)應(yīng)確保各光學(xué)元件與相應(yīng)光學(xué)底座的某一邊保持平行，便于調(diào)節(jié)光路

7、。2、測(cè)物鏡、目鏡的焦距方法：物距像距法，如圖所示。調(diào)節(jié)白屏在光軸上的位置，直至白屏上有物的等大實(shí)像，則焦距為物與白屏之間距離的。多次測(cè)量求平均值。 3、按裝置圖裝配顯微鏡將物鏡與目鏡的距離定為24cm；在之后放置一與光軸成45角的平玻璃板，距此玻璃板25cm處放置一白光源（圖中未畫出）照明的毫米尺。4、微調(diào)微尺的位置調(diào)整微尺離物鏡的距離，使它經(jīng)顯微鏡系統(tǒng)成的像與毫米尺經(jīng)45玻璃板反射的像重合。要求反復(fù)調(diào)整，直到微尺的放大像與毫米尺反射像之間沒有視差為止。2.2 顯微鏡放大率的測(cè)定1、觀察仔細(xì)觀察微尺的放大像和毫米尺的反射像，同時(shí)微調(diào)毫米尺的高度， 讓其反射像中的某一格對(duì)準(zhǔn)被測(cè)物放大像的某一格

8、，便于讀數(shù)。2、 測(cè)量讀出微尺放大像的格數(shù)所對(duì)應(yīng)的毫米尺反射像的格數(shù)，需反復(fù)測(cè)量，求平均視覺放大率。3、數(shù)據(jù)處理根據(jù)公式計(jì)算出簡(jiǎn)單顯微鏡的視覺放大率。將和光學(xué)間隔（、和前面已經(jīng)測(cè)出）代入公式計(jì)算出簡(jiǎn)單顯微鏡的測(cè)量視覺放大率，并將計(jì)算結(jié)果與觀測(cè)值作一比較，計(jì)算百分誤差比。第3章 數(shù)據(jù)處理與誤差分析次數(shù)放大格數(shù)目對(duì)照格數(shù)目放大率122.1410.70233.2110.70344.2910.73455.3610.725664.2610.713.1 數(shù)據(jù)處理1、 數(shù)據(jù)記錄表格物鏡的位置為47.50cm，目鏡的位置為63.50cm，。1） 物距像距法測(cè)焦距 測(cè)目鏡的焦距次數(shù)物的位置（cm）像的位置（cm

9、）（cm）158.5072.563.515259.0073.103.525358.7072.643.485458.60 72.703.525558.8072.823.505 次數(shù)物的位置（cm）像的位置（cm）（cm）158.5078.565.015258.0078.105.025358.1078.185.020457.9077.905.000557.5077.605.0252、 數(shù)據(jù)處理1） 簡(jiǎn)單顯微鏡視覺放大率的計(jì)算值2） 物鏡、目鏡的焦距物鏡的焦距：目鏡的焦距：；3） 簡(jiǎn)單顯微鏡視覺放大率的測(cè)量值物鏡與目鏡之間的距離:則光學(xué)間隔為：根據(jù)公式有：3.2 誤差分析1) 物鏡、目鏡焦距的相對(duì)誤

10、差2） 簡(jiǎn)單顯微鏡視覺放大率的測(cè)量相對(duì)偏差誤差分析：1）本實(shí)驗(yàn)測(cè)定顯微鏡放大率過程中，有很多的因素會(huì)引起實(shí)驗(yàn)產(chǎn)生誤差。2）讀數(shù)時(shí)的誤差:由于光學(xué)實(shí)驗(yàn)容易使眼睛產(chǎn)生疲勞，讀數(shù)比較困難，因此讀數(shù)誤差應(yīng)該是3）實(shí)驗(yàn)中的主要誤差；可能因透鏡中所成的像并未達(dá)到最佳狀態(tài)，就開始讀取數(shù)據(jù)，從而造成實(shí)驗(yàn)誤差；4）儀器誤差:可能因透鏡的磨損等原因造成透鏡的實(shí)際焦距與實(shí)驗(yàn)室所給的焦距有所偏差，在計(jì)算中造成實(shí)驗(yàn)理論數(shù)據(jù)偏差；5）利用計(jì)算近似結(jié)果組裝顯微鏡會(huì)造成誤差。解決辦法：1）實(shí)驗(yàn)時(shí)最好換著去觀察數(shù)據(jù)，一個(gè)人觀測(cè)時(shí)，要盡量不要讓眼睛過度疲勞；2）當(dāng)準(zhǔn)備讀取數(shù)據(jù)時(shí)，應(yīng)當(dāng)反復(fù)調(diào)節(jié)透鏡的位置，是所成的像達(dá)到最佳狀態(tài)是再

11、讀??；3）在實(shí)驗(yàn)之前，最好對(duì)所要用的透鏡焦距進(jìn)行測(cè)定，保證透鏡焦距的準(zhǔn)確性；4）實(shí)驗(yàn)時(shí)最好將目鏡置于光具座便于觀察的一端，當(dāng)調(diào)節(jié)到最佳狀態(tài)并開始讀取數(shù)據(jù)時(shí)，大腦以及眼應(yīng)保持較穩(wěn)定狀態(tài)，最后認(rèn)真讀取數(shù)據(jù)。盡量精確處理數(shù)據(jù)。參考文獻(xiàn)1. 4.4節(jié) 顯微鏡的放大本領(lǐng)，172頁；4.5節(jié) 望遠(yuǎn)鏡的放大本領(lǐng)，174頁姚啟鈞光學(xué)教程，高等教育出版社，2008年6月第四版2. 3.3節(jié)顯微鏡以及3.3節(jié)望遠(yuǎn)鏡101-11頁葉玉堂，饒建珍等光學(xué)教程，清華大學(xué)出版社，2005年8月第一版；3. 第五章實(shí)驗(yàn)九，220頁王云才，李秀燕大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教程，科學(xué)出版社，2003年4月第二版；4. 第六章實(shí)驗(yàn)，223頁張志東，魏懷鵬，展永大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)，科學(xué)出版社，2007年8月第一版；燕山大學(xué)課程設(shè)計(jì)評(píng)審意見表指導(dǎo)教師評(píng)語：該生學(xué)習(xí)態(tài)度 （認(rèn)真 較認(rèn)真 不認(rèn)真） 該生依賴他人進(jìn)行設(shè)計(jì)情況 （