顯微鏡與望遠(yuǎn)鏡物理

顯微鏡與望遠(yuǎn)鏡物理第1頁，共19頁，2023年，2月20日，星期六哈勃望遠(yuǎn)鏡第2頁，共19頁，2023年，2月20日，星期六第3頁，共19頁，2023年，2月20日，星期六人眼無法分辨極遠(yuǎn)處細(xì)微的物體細(xì)節(jié)，在一般照明情況下，正常人的眼睛在明視距離（25cm）能分辨相距約0.05mm的兩個光點(diǎn)。當(dāng)兩光點(diǎn)間距小于0.05mm時，即無法分辨，我們把這個極限稱為人眼的分辨本領(lǐng)，這時兩光點(diǎn)對人眼球中心的張角約為1’，這張角稱為視角。觀察物體要想能分辨細(xì)節(jié)，最簡單的方法是使視角擴(kuò)大，顯微鏡和望遠(yuǎn)鏡就是為擴(kuò)大人眼視角的助視光學(xué)儀器。背景知識第4頁，共19頁，2023年，2月20日，星期六顯微鏡是用來觀察和測量有限遠(yuǎn)微小目標(biāo)的工具。光學(xué)顯微鏡根據(jù)具體用途可分為許多種類，在實(shí)驗(yàn)中經(jīng)常遇到的是生物顯微鏡、體視顯微鏡、工具顯微鏡、偏光顯微鏡和讀數(shù)顯微鏡等。望遠(yuǎn)鏡是用來幫助人們觀察遠(yuǎn)處物體，當(dāng)位于遠(yuǎn)處物體的細(xì)節(jié)對眼睛的視角小于人眼的分辨極限時，人們必須借助此儀器才能分辨它。望遠(yuǎn)鏡有兩種基本類型：開普勒望遠(yuǎn)鏡和伽利略望遠(yuǎn)鏡。開普勒望遠(yuǎn)鏡的目鏡和物鏡均為正透鏡。伽利略望遠(yuǎn)鏡目鏡是負(fù)透鏡（凹透鏡），而物鏡是正透鏡。

背景知識第5頁，共19頁，2023年，2月20日，星期六實(shí)驗(yàn)?zāi)康耐ㄟ^實(shí)驗(yàn)掌握望遠(yuǎn)鏡、顯微鏡的基本原理設(shè)計組裝望遠(yuǎn)鏡及顯微鏡測量自組望遠(yuǎn)鏡和顯微鏡的放大率第6頁，共19頁，2023年，2月20日，星期六望遠(yuǎn)鏡原理（開普勒型）物鏡和目鏡組成，物鏡將無限遠(yuǎn)的物成實(shí)像于焦平面，物鏡的像方焦點(diǎn)與目鏡的物方焦點(diǎn)重合，因此目鏡將物鏡所成的實(shí)像放大到無窮遠(yuǎn)。第7頁，共19頁，2023年，2月20日，星期六望遠(yuǎn)鏡原理（開普勒型）視角放大率理論值：適用條件：物體無窮遠(yuǎn)第8頁，共19頁，2023年，2月20日，星期六物像共面時的視放大率LLLyy’’實(shí)像y’物距L1FoFo’OoOeFeFe’OoFoOoFoOoFoOoFoOoFoOoFoFo’OoFoOeFeFe’OeFeFe’OeFeFe’OeFeFe’OeFe實(shí)像y’第9頁，共19頁，2023年，2月20日，星期六L11m1.5m2.0mLΓ理yy′Γ實(shí)fo=225mmfe=45mm第10頁，共19頁，2023年，2月20日，星期六顯微鏡原理物體位于物鏡（objective）前方，離開物鏡的距離大于物鏡的焦距，但小于兩倍物鏡焦距。經(jīng)物鏡以后，物體形成一個倒立的放大的實(shí)像I1。I1靠近目鏡（eyepiece）焦點(diǎn)Fe的位置上，再經(jīng)目鏡放大為虛像I2后供眼睛觀察。第11頁，共19頁，2023年，2月20日，星期六視角放大率理論值第12頁，共19頁，2023年，2月20日，星期六LΔΓ理yy′Γ實(shí)L=240mmy′=30mmy=?fo=45mmfe=34mm第13頁，共19頁，2023年，2月20日，星期六光學(xué)元件的共軸調(diào)節(jié)

薄透鏡成像公式僅在近軸條件下成立,物距、像距是沿著主光軸計算長度的,透鏡及各元件的主光軸應(yīng)該重合，并且物體位于透鏡的主光軸附近。粗調(diào)將光源、物體、透鏡靠攏，調(diào)節(jié)它們的取向和高低左右位置，憑眼睛觀察，使它們的中心處在同一直線上細(xì)調(diào)以透鏡成像規(guī)律為依據(jù)，利用共軛原理細(xì)調(diào)第14頁，共19頁，2023年，2月20日，星期六如果物的中心偏離透鏡的光軸,則兩次成像的放大像和縮小像的中心不重合,若放大像的中心高于縮小像的中心,說明物的中心低于主光軸,以縮小像的中心為目標(biāo),調(diào)節(jié)透鏡或物的上下位置,逐漸使放大像的中心與縮小像的中心重合.多個透鏡的光學(xué)系統(tǒng),先調(diào)節(jié)好與一個透鏡光軸重合的共軸,再逐個加入其余透鏡,直到所有光學(xué)元件共軸為止第15頁，共19頁，2023年，2月20日，星期六實(shí)驗(yàn)內(nèi)容自組望遠(yuǎn)鏡標(biāo)尺二維架:SZ-07二維架:SZ-07二維平移底座：SZ-02物鏡Lo:fo=225mm目鏡Le:fe=45mm二維平移底座：SZ-02物鏡目鏡標(biāo)尺第16頁，共19頁，2023年，2月20日，星期六實(shí)驗(yàn)內(nèi)容自組望遠(yuǎn)鏡參照光路圖組成望遠(yuǎn)鏡，向3米遠(yuǎn)處的標(biāo)尺調(diào)焦，使標(biāo)尺的像清晰可見，并對準(zhǔn)兩個紅色指標(biāo)間的“E”字(距離為d1=5cm)；觀察者用一只眼睛觀察望遠(yuǎn)鏡視場中標(biāo)尺的像，另一只眼睛直接注視標(biāo)尺，在視覺系統(tǒng)獲得被望遠(yuǎn)鏡放大的和直觀的標(biāo)尺的疊加像，再測出放大的紅色指標(biāo)內(nèi)直觀標(biāo)尺的長度d2。求出自組望遠(yuǎn)鏡的放大率，并與計算出的放大率作比較。改變標(biāo)尺與望遠(yuǎn)鏡距離重新調(diào)節(jié)測量。第17頁，共19頁，2023年，2月20日，星期六實(shí)驗(yàn)內(nèi)容自組顯微鏡小照明光源：SZ-50干版架：SZ-12分劃版：1/10mm二維架：SZ-07物鏡Lo：fo=45mm二維調(diào)節(jié)架：SZ-07三維調(diào)節(jié)架：SZ-16目鏡Le：fe=29mm45°玻璃架：SZ-45升降調(diào)節(jié)座：SZ-03雙棱鏡架：SZ-41毫米尺：l=30mm二維平移底座：SZ-02二維平移底座：SZ-02升降調(diào)節(jié)座：SZ-03通用底座：SZ-04白光源：GY-6A第18頁，共19頁，2023年，2月20日，星期六實(shí)驗(yàn)內(nèi)容自組顯微鏡按光路圖布置各器件，目測調(diào)至共軸。調(diào)節(jié)光源、微尺、物鏡和目鏡之間的距離，在顯微鏡系統(tǒng)中得到清晰的放大的微尺的像。在目鏡之后置一與主光軸成45°角的平玻璃板（半透半反），距此玻璃板25cm處置一白光源照明的