光学仪器制作.doc

光学仪器制作自选实验——光学仪器的制作一实验原理 1. 光学仪器的角放大率放大率是某些光学仪器的主要特征参数。投影仪和放大机将物体放大成实像显示在屏幕上,用线性放大率? 表示其放大能力;而望远镜和显微镜则主要增大远处的物体或近处微小的物体对眼睛的张角( 视角大, 物体在视网膜上成像就大) ,用角放大率 M 表示它们的放大本领。因为同 1件物体对眼睛的张角和物体离眼睛的距离有关, 故在角放大率的定义中必须对物体和像的位置作具体的规定。对望远镜和显微镜规定, 以像距离 25cm (明视距离)处的放大率为仪器的放大率。用纤维和望远镜观察物体时, 通常视角甚小, 因此视角之比可用其正切之比代替于是光学仪器的放大率可近似写成 M?tan?/tan? 式中? 为通过光学仪器观测物体时, 虚像在明视距离处对眼睛的张角;? 为不用光学仪器时,物体位于明视距离处对眼睛的张角。凸透镜是最简单的放大镜。下面以凸透镜为例,讨论它的放大率。如下图所示,讨论它的放大率。图凸透镜放大示意图长度为 y 的物体 AB 在明视距离 D 处对人眼的张角为? 。当物体 AB 放在透镜 L 的焦平内侧时,调整物距 u 使像到人眼的距离为明视距离 D ,得到高度为 Y 的虚像 ab。当眼睛紧靠凸透镜时, 此时视角即为像对眼睛的张角? 。则此时放大镜的角放大率为 Y/DY M?tan?/tan????? y/Dy 由此可知,放大镜的角放大率与线性放大率在数值上相等。最简单的显微镜和望远镜都是由两个正透镜组成。靠近被观察物体的是物镜, 靠近人眼的是目镜。物镜的作用是使物体成一位于目镜物方焦点以内、靠近物方焦点或位于物方焦点处的实像; 目镜则起到放大镜的作用。显微镜和望远镜虽然基本结构相同, 但功能各异。显微镜是用来观察近处微小物体的细节, 而望远镜则是用来观察远处大物体的细节, 它们都是延展人眼功能的助视光学仪器。投影仪器包括电影放映机、幻灯机、印相放大机以及绘图用的投影仪等。它的主要部分是一个会聚的投影镜头,将画片成放大的实像于屏幕上。 2. 显微镜原理如图所示是显微镜的光路图。图显微镜光路图物镜 L0 的焦距很短, 它使位于其物方焦点 F0 稍远一点的物体 y1 成一放大的实像 y2, 然后通过目镜 Le 在人眼的明视距离( D=25cm ) 处成一放大的虚像 y3 ,如图所示表示实物 y1 位于明视距离 D时, 对人眼的张角?。显微镜的视角放大率 M定义为像 y3 对人眼的张角?' 与 y1 在明视距离 D 处对人眼张角?之比。由于与?' 都很小,故有?'y3??? M??y1 此式表明,当 y3 位于明视距离时,显微镜视角放大率 M 与横向放大率?相等。一般商品显微镜的目镜焦距 fe??D , 故有 y3? , 并且目镜上有 5*、 y1fe 10* 等数字标明目镜视角放大率 Me 。物镜的垂轴放大率? ,则由物镜焦距 f0 和显微镜的光学间隔? 决定。? 是从物镜像方焦点 f0 到目镜物方焦点 fe的距离。我们有??y2? ,故在物镜上有 10* 、 25* 等数字标明物镜的放大率。最后显微 y1f0 镜的视角放大率 yyy?D M?3?32??0Me?? y1y2y1fef0 式中负号表示像是倒立的。上式表明, 物镜、目镜的焦距愈短光学筒长愈大, 显微镜的放大倍