深圳大學(xué)《工程光學(xué)》工光3羅菁菁

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1、得分教師簽名批改日期深圳大學(xué)實(shí)驗(yàn)報(bào)告課程名稱(chēng)：工程光學(xué)幾何光學(xué)與光學(xué)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)名稱(chēng):實(shí)驗(yàn)三望遠(yuǎn)系統(tǒng)的搭建和參數(shù)測(cè)量學(xué)院：光電工程學(xué)院專(zhuān)業(yè)：測(cè)控技術(shù)與儀器班級(jí)：一班組號(hào)：15指導(dǎo)教師:林子揚(yáng)報(bào)告人：羅菁菁學(xué)號(hào)實(shí)驗(yàn)地點(diǎn)：金工坊207實(shí)驗(yàn)時(shí)間：2012年12月24日星期一一、實(shí)驗(yàn)引言望遠(yuǎn)鏡是幫助人們看清遠(yuǎn)處物體以便觀察、瞄準(zhǔn)與測(cè)量的一種助視儀器，通過(guò)本實(shí)驗(yàn)使學(xué)生更加了解望遠(yuǎn)鏡原理,自己搭建望遠(yuǎn)鏡，測(cè)暈相關(guān)參數(shù)。二、實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?）學(xué)習(xí)了解望遠(yuǎn)鏡的構(gòu)造及原理；（2）學(xué)習(xí)測(cè)定望遠(yuǎn)鏡放大倍數(shù)的方法;（3）理解分辨本領(lǐng)的含義。三、實(shí)驗(yàn)原理

2、望遠(yuǎn)鏡是如何把遠(yuǎn)處的景物移到我們眼前來(lái)的呢？這靠的是組成望遠(yuǎn)鏡的兩塊透鏡。望遠(yuǎn)鏡的前而有一塊直徑大、焦距長(zhǎng)的凸透鏡，名叫物鏡；后面的一塊透鏡直徑小焦距短，叫目鏡。物鏡把來(lái)自遠(yuǎn)處景物的光線(xiàn)，在它的后面匯聚成倒立的縮小了的實(shí)像，相當(dāng)于把遠(yuǎn)處景物一下子移近到成像的地方。而這景物的倒像又恰好落在目鏡的前焦點(diǎn)處，這樣對(duì)著目鏡望去，就好象拿放大鏡看東西一樣，可以看到一個(gè)放大了許多倍的虛像。這樣，很遠(yuǎn)很遠(yuǎn)的景物，在望遠(yuǎn)鏡里看來(lái)就仿佛近在眼前一樣。常見(jiàn)望遠(yuǎn)鏡可簡(jiǎn)單分為伽利略望遠(yuǎn)鏡，開(kāi)普勒望遠(yuǎn)鏡等。伽利略發(fā)明的望遠(yuǎn)鏡在人類(lèi)認(rèn)識(shí)自然的歷史中

3、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)簡(jiǎn)單，能直接成正像。但自從開(kāi)普勒望遠(yuǎn)鏡發(fā)明后此種結(jié)構(gòu)已不被專(zhuān)業(yè)級(jí)的望遠(yuǎn)鏡采用，而多被玩具級(jí)的望遠(yuǎn)鏡采用，所以又被稱(chēng)做觀劇鏡。開(kāi)普勒望遠(yuǎn)鏡：原理由兩個(gè)凸透鏡構(gòu)成。由于兩者Z間有一個(gè)實(shí)像，可方便的安裝分劃板，并且各種性能優(yōu)良，所以目前軍用望遠(yuǎn)鏡，小型天文望遠(yuǎn)鏡等專(zhuān)業(yè)級(jí)的望遠(yuǎn)鏡都釆用此種結(jié)構(gòu)。但這種結(jié)構(gòu)成像是倒立的，所以要在中間增加正像系統(tǒng)。圖3?1開(kāi)普勒望遠(yuǎn)鏡光路示意圖為能觀察到遠(yuǎn)處的物體，物鏡用較長(zhǎng)焦距的凸透鏡，目鏡用較短焦距的凸透鏡。遠(yuǎn)處射來(lái)光線(xiàn)（

4、視為平行光），經(jīng)過(guò)物鏡后，會(huì)聚在它的后焦點(diǎn)外離焦點(diǎn)很近的地方，成一倒立、縮小的實(shí)像。目鏡的前焦點(diǎn)和物鏡的后焦點(diǎn)是重合的。所以物鏡的像作為目鏡的物體，從目鏡可看到遠(yuǎn)處物體的倒立虛像，由于增大了視角，故提高了分辨能力，見(jiàn)圖3?1。當(dāng)觀測(cè)無(wú)限遠(yuǎn)處的物體吋，物鏡的焦平面和目鏡的焦平面重合，物體通過(guò)物鏡成像在它的后焦面上,同時(shí)也處于目鏡的前焦面上，因而通過(guò)目鏡觀察時(shí)成像于無(wú)限遠(yuǎn)，此時(shí)望遠(yuǎn)鏡的放大率為：(4-1)由此可見(jiàn)，望遠(yuǎn)鏡的放大率卩等于物鏡和目鏡焦距Z比。若要提高望遠(yuǎn)鏡的放大率，可增大物鏡的焦距或減小冃鏡的焦距。當(dāng)用望遠(yuǎn)鏡觀測(cè)

5、近處物體時(shí)，其成像的光路圖可用圖3?2來(lái)表示。圖中厶、K和厶、*分別為透鏡和乙成像時(shí)的物距和像距，△是物鏡和目鏡焦點(diǎn)之間的距離，即光學(xué)間隔（在實(shí)用望遠(yuǎn)鏡中是一個(gè)不為零的小數(shù)量）。由圖3?2可得+y2tan屮==2需十口OE(4-2)tan妙__/；（_/】+/：_厶）yitan。l{l2在滿(mǎn)足近軸光線(xiàn)和薄透鏡條件前提下，利用透鏡成像公式，可得—f：h1為了把放大的虛像兒與物體x直接比較，必須使旳和y處于同一平面內(nèi)，即要求E—Z。同吋引入望遠(yuǎn)鏡鏡筒長(zhǎng)度i=i；-i2,并利用和厶兩個(gè)表達(dá)式，得(4-3)在測(cè)出￡、力、/和厶后

6、，由式（4?3）可算出望遠(yuǎn)鏡的放大率。顯然當(dāng)物距l(xiāng)x?fo吋，因式（4?3）中括號(hào)內(nèi)的量接近于1,式（4?3）變回式（4?1）。望遠(yuǎn)鏡的分辨本領(lǐng)用它的最小分辨角朋來(lái)表示。由光的衍射理論知：陽(yáng)（理論）=1.22-^式中，兄為照明光波的波長(zhǎng)，D為望遠(yuǎn)鏡物鏡的孔徑，角度陽(yáng)的單位是弧度。即兩個(gè)物體如果對(duì)望遠(yuǎn)鏡的張角小于必（理論）值。則望遠(yuǎn)鏡將無(wú)法分辨它們是兩個(gè)物體（兩個(gè)物體重疊成一個(gè)像）。四、實(shí)驗(yàn)儀器標(biāo)尺干板架磁力表座物鏡(040.0,f150.0；040.0,f200.0)一維調(diào)節(jié)滑塊一維調(diào)節(jié)滑塊目鏡(①20.0,f30.0；

7、①20.0,f-40.0)1.2.3.4.5.6.7.導(dǎo)軌，滑塊，支桿，調(diào)節(jié)支座等五、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與步驟目鏡選擇f30.0),調(diào)整光學(xué)元件同軸等高。圖3?3望遠(yuǎn)鏡系統(tǒng)裝配示意圖心(2)將標(biāo)尺安放在距離望遠(yuǎn)鏡物鏡大于1米處，用一只眼睛直接觀察標(biāo)尺,遠(yuǎn)鏡的目鏡看標(biāo)尺的像，并對(duì)準(zhǔn)標(biāo)尺上兩個(gè)紅色標(biāo)記間的區(qū)間，長(zhǎng)度為L(zhǎng)。鏡放大的和直觀的標(biāo)尺的疊加像。(3)測(cè)出紅色標(biāo)記內(nèi)標(biāo)尺的長(zhǎng)度〃，則其放大率為L(zhǎng)'7=~~[(4)量出望遠(yuǎn)鏡的鏡筒長(zhǎng)度/和物距厶，按照公式(4-3)計(jì)算其放大率,進(jìn)行比較。(5)替換物鏡(fl50.0)和目鏡(f?40.

8、0),搭建伽利略望遠(yuǎn)鏡，重復(fù)(2)(6)由波長(zhǎng)和物鏡孔徑，理論計(jì)算望遠(yuǎn)鏡的的最小分辨角陽(yáng)。同時(shí)用另外一只眼睛通過(guò)望經(jīng)適應(yīng)性練習(xí)，獲得被望遠(yuǎn)并與實(shí)驗(yàn)觀察出來(lái)的放大率(3)(4)步。(1)按照?qǐng)D3?3組裝成開(kāi)普勒望遠(yuǎn)鏡(物鏡選擇fl50.0,六、數(shù)據(jù)記錄組號(hào)：2姓名：―羅菁菁—實(shí)驗(yàn)三望遠(yuǎn)系統(tǒng)的搭建和參數(shù)測(cè)量?jī)?nèi)容一:fo=