光學(xué)成像系統(tǒng)與研究

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1、光學(xué)成像系統(tǒng)與研究組員：李瑞杰馬銀馬興艷王麗霞摘要望遠(yuǎn)鏡、顯微鏡、投影儀都是常用的助視光學(xué)儀器，經(jīng)常被組合在其它光學(xué)儀器中。掌握其構(gòu)造原理和調(diào)整方法，以及其放大率的概念和測量方法，有助于加深對透鏡成像規(guī)律的理解，也有助于做其他光學(xué)實驗。關(guān)鍵詞顯微鏡，望遠(yuǎn)鏡，投影儀，透鏡，放大率，焦距，共軸，光學(xué)儀器，分劃板，視角，像差，橫向放大率，虛像。一.課題名稱：光學(xué)成像系統(tǒng)與研究二.實驗方案：自組顯微鏡，望遠(yuǎn)鏡，投影儀。計算它們各自的放大率，并分析它們的聯(lián)系。三.實驗內(nèi)容：一.顯微鏡一、實驗?zāi)康模?1).了解顯微鏡的基本原理和光

2、路結(jié)構(gòu)。(2).學(xué)習(xí)自組顯微鏡。(3).測量顯微鏡的放大倍率。二、實驗器材.1..小照明光源S2.干板架3.微尺M(jìn)i(l/10mm)5.物鏡Lo(fo’=45mm)7?目鏡Le(fe’=29mm)9.升降調(diào)節(jié)架(SZ-03)11?毫米尺M(jìn)2(l=30mm)13?通用底座(SZ-04)4.二維架（SZ-07）6.三維調(diào)節(jié)架（SZ-16）8.45°玻璃架（SZ-45）10.雙棱鏡架（SZ-41）12.三維平移底座（SZ-01）14白光源（GY-6A）三、實驗原理顯微鏡及其放大率：顯微鏡由物鏡和目鏡組成，特點是物鏡的焦距很短

3、，為了盡量減少各種象差，實用的顯微鏡其物鏡的結(jié)構(gòu)是相當(dāng)精細(xì)復(fù)雜，被觀察的目的物AB放置在物鏡焦點外少許，經(jīng)過物鏡成一高倍放大的實像A’B’（中間像），見圖1-2,常用的目鏡也是惠更斯型，作用和望遠(yuǎn)鏡中的目鏡一樣，目鏡把中間像再次變成放大的虛像，虛像距目鏡約等于明視距離，眼睛也要貼近目鏡觀察。圖1-2顯微鏡的放大作用顯微鏡的放大作用：可用橫向放大率來描寫，橫向放大率3定義為像(1-1)長A”B”和物長AB之比，即0=A”B”/AB顯然，它等于物鏡的橫向放大率Po和目鏡的橫向放大率Pe的乘積。P=(A”B”/A’)(A’B

4、?/AB)=3o3e(1-2)13o=d2/dl0e=d/d3(1-3)而中間像A’B’是在目鏡焦點Fe附近，d3?fe;又因fo很短，d2?A，△是物鏡的后焦點F。’到目鏡的前焦點Fe的距離，稱光學(xué)間隔，代入(1-2)及(1-3)式，得0e=d/fePo=A/fo(1-4)3=dA/(fefo)(1-5)一般規(guī)定d=25cm,已知fo=15mm和fe=20mm，由(1-4)式即可計算出及130。四、實驗方法及步驟1.把全部器件都夾好，放在標(biāo)尺導(dǎo)軌上，靠攏，目測調(diào)至共軸。2.把透鏡Lo，U的間距固定為18cm。3.沿標(biāo)

5、尺導(dǎo)軌前后移動F!(F!緊靠玻璃裝置)；直至在顯微鏡系統(tǒng)中看清分S1.在Le之后置一與光軸成45度角的半透半反鏡B，并在與光軸垂直方向相距25cm處放一與Fi相同的分劃板F2。1.讀出未被放大的F2上的100個格所對應(yīng)于顯微鏡放大的F!的格數(shù)a。五、實驗數(shù)據(jù)及處理顯微鏡的測量放大率：M=100/a顯微鏡的計算放大率：M=25X(A/foXfe)二、望遠(yuǎn)鏡一、實驗?zāi)康?、進(jìn)一步掌握透鏡的成像規(guī)律。2、掌握望遠(yuǎn)鏡的構(gòu)造及放大原理，以及其正確的使用方法。3、設(shè)計組裝望遠(yuǎn)鏡。4、測量望遠(yuǎn)鏡的視覺放大率。二、實驗儀器1、標(biāo)尺3、

6、二維架(SZ-07)5、二維調(diào)節(jié)架(SZ-07)7、二維平移底座(SZ-02)三、設(shè)計原理2、物鏡Lo(fo=225mm)4、目鏡Le(f'e=45mm)6、三維平移底座(SZ-01)望遠(yuǎn)鏡是幫助人眼觀望遠(yuǎn)距離物體的儀器，也可作為測量和瞄準(zhǔn)的工具。望遠(yuǎn)鏡也是由物鏡和目鏡組成的，其中對著遠(yuǎn)處物體的一組鏡片叫做物鏡，對著眼睛的鏡片叫做目鏡，物鏡焦距較長，目鏡焦距較短。物鏡用是反射鏡的時，稱為反射式望遠(yuǎn)鏡；物鏡用是用透鏡的時的，稱折射式望遠(yuǎn)鏡。目鏡是會聚透鏡的，稱為開普勒望遠(yuǎn)鏡，目鏡是發(fā)散透鏡的，稱為伽利略望遠(yuǎn)鏡。因被觀測物

7、體離物鏡的距離遠(yuǎn)大于物鏡的焦距(u>2f0),所以物體將在物鏡的后焦面附近形成一個倒立的縮小實像。與原物體相比，實像靠近了眼睛很多，因而視角增大了。然后實像再經(jīng)過目鏡而被放大，由目鏡所成的像，可以在明視距離到無限遠(yuǎn)之間的任何位置上。因此，望遠(yuǎn)鏡的功能是對遠(yuǎn)處物體成視角放大的像。構(gòu)建望遠(yuǎn)鏡在圖2-1中，C為目鏡的物方焦點，&為物鏡的像方焦點，&為明視距離處物體對眼睛所張的視角，~為通過光學(xué)儀器觀察時在明視距離處的成像對眼睛所張的視角。遠(yuǎn)處物體發(fā)出的光束經(jīng)物鏡后被會聚于物鏡的焦平面F。上，成一縮小倒立的實像一>像的大小決

8、定于物鏡焦距及物體與物鏡間的距離。當(dāng)焦平面恰好與目鏡的焦平面&重合在一起時，會在無限遠(yuǎn)處呈一放大的倒立的虛像，用眼睛通過目鏡觀察時，將會看到這一放大且可移動的倒立虛象。若物鏡和目鏡的像方焦距為正（兩個都是會聚透鏡），則為開普勒望遠(yuǎn)鏡；若物鏡的像方焦距為正（會聚透鏡），目鏡的像方焦距為負(fù)（發(fā)散透鏡），則為伽利略望遠(yuǎn)鏡。望遠(yuǎn)鏡的放大率