實(shí)驗(yàn)報(bào)告（望遠(yuǎn)鏡的制作）

朽木易折，金石可鏤。千里之行，始于足下。第頁(yè)/共頁(yè)《物理實(shí)驗(yàn)技能訓(xùn)練》設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)報(bào)告論文題目基于開(kāi)普勒望遠(yuǎn)鏡基本原理的簡(jiǎn)易望遠(yuǎn)鏡的制作學(xué)院年級(jí)數(shù)理信息學(xué)院物理122班姓名章育松周園峰周百里學(xué)號(hào)6任課教師鄔汝寬二O一四年七月基于開(kāi)普勒望遠(yuǎn)鏡基本原理的簡(jiǎn)易望遠(yuǎn)鏡的制作小組成員：章育松周園峰周百里摘要：開(kāi)普勒式望遠(yuǎn)鏡，折射式望遠(yuǎn)鏡的一種。物鏡組也為凸透鏡形式，但目鏡組是凸透鏡形式。這種望遠(yuǎn)鏡成像是上下左右顛倒的，但視場(chǎng)可以設(shè)計(jì)的較大，最早由德國(guó)科學(xué)家開(kāi)普勒（JohannesKepler）于1611年發(fā)現(xiàn)。我們小組成員決定基于開(kāi)普勒望遠(yuǎn)鏡的成像原理，利用凸透鏡、轉(zhuǎn)接頭、塑料管等元件制作簡(jiǎn)易的望遠(yuǎn)鏡，以協(xié)助人眼實(shí)現(xiàn)對(duì)遠(yuǎn)處物體舉行看見(jiàn)的功能。關(guān)鍵詞：開(kāi)普勒望遠(yuǎn)鏡放大本領(lǐng)制作引言望遠(yuǎn)鏡是一種看見(jiàn)遠(yuǎn)處物體通常呈筒狀的光學(xué)儀器．利用通過(guò)透鏡的光芒折射或光芒被凹鏡反射使之進(jìn)入小孔并會(huì)聚成像，再經(jīng)過(guò)一個(gè)放大目鏡放大成像的光學(xué)儀器。就實(shí)質(zhì)來(lái)說(shuō)．望遠(yuǎn)鏡只不過(guò)是擴(kuò)大人眼的視角范圍。最初它最大的用處是看見(jiàn)天體，人類借助望遠(yuǎn)鏡兒乎考察遍了太陽(yáng)系所有的行星．并投向更遙遠(yuǎn)的太空。望遠(yuǎn)鏡延伸了人眼的視線。實(shí)現(xiàn)了人類千里眼的夢(mèng)想。如今，望遠(yuǎn)鏡的使用越來(lái)越普遍。野外看見(jiàn)、劇場(chǎng)看見(jiàn)……潛望鏡、瞄準(zhǔn)鏡等也都采用了望遠(yuǎn)鏡的原理。簡(jiǎn)易天文望遠(yuǎn)鏡由物鏡、物鏡鏡筒、目鏡、目鏡鏡籬等組成。最容易的望遠(yuǎn)鏡由兩片鏡片組成，物鏡為凸透鏡或凹鏡，目鏡可以是凸透鏡，也可以是凹透鏡。伽利略發(fā)現(xiàn)的望遠(yuǎn)鏡在人類認(rèn)識(shí)天然的歷史中占有重要地位。它由一個(gè)凹透鏡(目鏡)和一個(gè)凸透鏡(物鏡)構(gòu)成。其優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)容易，能直接成正像。普通為民用或兒童玩具用放大倍數(shù)通常為3—12倍。開(kāi)普勒望遠(yuǎn)鏡由兩個(gè)凸透鏡構(gòu)成。因?yàn)閮烧咧畣?wèn)有一個(gè)實(shí)像?？煞奖愕陌惭b分劃板，并且各種性能優(yōu)良．所以目前軍用小型天文等專業(yè)級(jí)的望遠(yuǎn)鏡都采用此種結(jié)構(gòu)。但這種結(jié)構(gòu)成像是倒立的，所以要在中間增強(qiáng)正像系統(tǒng)。反射望遠(yuǎn)鏡該類鏡最早由牛頓發(fā)現(xiàn)，其物鏡是凹面反射鏡，沒(méi)有色差。而且將凹面制成旋轉(zhuǎn)拋物面即可消除球差。凹面上鍍有反光膜，通常是鋁。反射式遠(yuǎn)鏡鏡筒較短，而且易于發(fā)明更大的口徑。所以現(xiàn)代大型天文望遠(yuǎn)鏡兒乎無(wú)一例外都是反射結(jié)構(gòu)。二、實(shí)驗(yàn)原理由兩個(gè)匯聚薄透鏡分離作為物鏡和目鏡所構(gòu)成的天文望遠(yuǎn)鏡，是開(kāi)普勒于1611年首先提出的。這種望遠(yuǎn)鏡徹低由透鏡折射成像，所以又稱折射式望遠(yuǎn)鏡。開(kāi)普勒望遠(yuǎn)鏡由兩個(gè)凸透鏡構(gòu)成。因?yàn)閮烧咧g有一個(gè)實(shí)像，可方便安裝分劃板，且性能優(yōu)良。但這種結(jié)構(gòu)成像倒立，所以要在中間增強(qiáng)正像系統(tǒng)。正像系統(tǒng)分兩類：棱鏡正像系統(tǒng)和透鏡正像系統(tǒng)。常見(jiàn)的為前寬后窄的典型雙筒望遠(yuǎn)鏡既采用了雙直角棱鏡正像系統(tǒng)。優(yōu)點(diǎn)是在正像系統(tǒng)采用一組復(fù)雜的透鏡將像倒轉(zhuǎn)，成本較高。從圖中可看出，限制成像光束截面大小的光闌是物鏡框，故物鏡框是孔徑光闌。先知望遠(yuǎn)鏡所能看見(jiàn)到的視場(chǎng)大小為光闌的分劃板框，故分劃板是視場(chǎng)光闌。因?yàn)榭讖焦怅@的前方已沒(méi)有其它光學(xué)系統(tǒng)，因此囫圇光學(xué)系統(tǒng)的入瞳就是孔徑光闌本身?？讖焦怅@經(jīng)過(guò)它的后發(fā)所有光學(xué)系統(tǒng)所成的像就是出瞳。望遠(yuǎn)鏡的放大本領(lǐng)為由此可見(jiàn)，物鏡的焦距越長(zhǎng)，目鏡的焦距越短，則望遠(yuǎn)鏡的放大本領(lǐng)就越大。開(kāi)普勒望遠(yuǎn)鏡的物鏡和目鏡的像方焦距均為正當(dāng)，放大本領(lǐng)M為負(fù)值，故形成的是倒立的像。制作主意（一）實(shí)驗(yàn)器材兩塊凸透鏡，焦距分離為45mm和225mm；兩根PVC管，一根直徑50mm，長(zhǎng)250mm，另一根直徑40mm，長(zhǎng)200mm；轉(zhuǎn)接頭一個(gè)；理論計(jì)算按照要求，所制作的望遠(yuǎn)鏡需要可調(diào)節(jié)看見(jiàn)，需要看見(jiàn)1m到無(wú)窮遠(yuǎn)的范圍，利用薄透鏡的高斯公式，當(dāng)要看見(jiàn)無(wú)窮遠(yuǎn)處的物體時(shí)，計(jì)算得，兩塊凸透鏡間的距離為270mm；當(dāng)要看見(jiàn)1m處的物體時(shí)，計(jì)算得，目鏡的像點(diǎn)距離透鏡中央290mm，因而兩塊透鏡間的距離為335mm。（三）制作步驟1.截取250mm直徑為50mm的PVC管和200mm直徑為40mm的PVC管；將轉(zhuǎn)接頭的內(nèi)孔和直徑為40mm的PVC管舉行打磨，使得直徑為40mm的PVC管能夠順利地在轉(zhuǎn)接頭中舉行滑動(dòng)；把焦距為225mm的凸透鏡固定在直徑為50mm的PVC管的一端，將焦距為45mm的凸透鏡固定在直徑為40mm的PVC管的一端；在小直徑的PVC管的外側(cè)舉行一定的加工，使得兩塊凸透鏡的距離為335mm時(shí)，不能再舉行抽動(dòng)；在小直徑的PVC管的一端加上一段約45cm的相同規(guī)格的PVC管，使得眼睛貼著管口時(shí)，能夠看到鏡中殘破的像。四、實(shí)驗(yàn)結(jié)果和分析（實(shí)物圖）當(dāng)透鏡間的距離為335mm時(shí)，能夠看到無(wú)窮遠(yuǎn)處倒立的像；當(dāng)透鏡間的距離為270mm時(shí)，能偶看到1m處的倒立的像；通過(guò)調(diào)節(jié)透鏡間的距離，均能清晰地看到不同距離（1m至無(wú)窮遠(yuǎn)）處的倒立的像。該實(shí)驗(yàn)結(jié)果符合之前的理論計(jì)算，且成像較為清晰，能夠?qū)崿F(xiàn)協(xié)助人眼實(shí)現(xiàn)對(duì)遠(yuǎn)處物體舉行看見(jiàn)的功能。五、總結(jié)與反思本次實(shí)驗(yàn)，充足地鍛煉了小組成員們的動(dòng)手能力和團(tuán)隊(duì)配合能力。小組成員們通過(guò)查早資料以及與教師的探討中，加深