实验三 望远镜和显微镜的组装及部分参数测量

实验三望远镜和显微镜的组装及部分参数的测定

一、实验目的

1.熟悉显微镜和望远镜的构造及基本原理；

2.掌握显微镜、望远镜的调节，正确使用的方法；

3.掌握测定显微镜和望远镜放大率的方法；

二、实验原理

最简单的望远镜是由一片长焦距的凸透镜作为物镜，用一短焦距的凸透镜作为目镜组合而成。远处的物经过物镜在其后焦面附近成一缩小的倒立实像，物镜的像方焦平面与目镜的物方焦平面重合。而目镜起一放大镜的作用，把这个倒立的实像再放大成一个正立的像。

显微镜通过放大物所成的像，来帮助人们观察近处的微小物体，近处的实物经物镜成倒立实像在目镜的物方焦点的内侧，再经目镜成放大的虚像于人眼的明视距离处或无穷远处．

望远镜：

1、实验仪器

(1)带有毛玻璃的白炽灯光源S

(2)毫米尺F L=7mm

(3)物镜Lo： f

=225mm

o

(4)测微目镜Le：（去掉其物镜头的读数显微镜）

(5)读数显微镜架 : SZ-38

(6)二维调整架: SZ-07

(7)滑座： TH70

(8)白屏： SZ-13

测微目镜：由目镜、分划板、读数鼓轮与连接装置等组成．目镜把叉丝和被观测的像同时放大，其放大倍数不影响测量数据大小，但可以提高测量准确程度。

测微目镜的基本结构剖视图如图1所示。目镜镜头通过调焦螺纹固定在目镜外壳中部。外壳内有一块刻有十字丝的透明叉丝板，外壳右侧装有测距螺旋（即千分尺）系统，转动测距手轮，其螺杆将带动叉丝板移动．叉丝板的移动量可通过手轮上的千分尺测出．透明十字叉丝板后面是一个固定的玻璃标尺，标尺上刻有毫米尺，每格1mm，量程为6mm（上：1~6mm；下：左3~0mm，

右0~3mm）。旋转读数鼓轮，刻有十字叉丝的可动分划板就可以左右动．读数鼓轮每旋转一周，叉丝移动1mm，鼓轮上有100个分格，故每一格对应的读数为0.01mm，再估读一位．其读数方法和螺旋测微器差不多．在测量过程中，要始终沿着一个方向移动叉丝，不得回旋。

测微目镜通常用来测金属丝、干涉条纹等的宽度．测量时，使双线与待测物质边缘平行，叉丝交点与待测物的边缘重合，开始计数．在测量过程中，要始终沿着一个方向移动叉丝，不得回旋．

图1测微目镜的基本结构图

2. 仪器实物图及原理图

图2 仪器实物图及原理图

3、实验步骤

(1) 把全部器件按图2的顺序摆放在导轨上，靠拢后目测调至共轴。

(2) 把F 和Le 的间距调至最大，沿导轨前后移动Lo ，使一只眼睛通过Le 看到

清晰的分划板F 上的刻线。

(3) 再用另一只眼睛直接看毫米尺F 上的刻线，读出直接看到的F 上的满量程

28条线对应于通过望远镜所看到F 上的刻线格数e 。

(4) 分别读出F 、Lo 、Le 的位置a 、b 、d 。

(5) 拿掉Le ，换上白屏H 找到F 通过Lo 所成的像，读出H 的位置c 。

4、数据处理 ∵ω

ω'=M 21121122

''/'''/()A B U U V U A B AB U V U AB U ωω++==++ 又∵11

''V A B AB U = ∴111212()/()M V U V U U U =++⨯

望远镜的测量放大率：M=140/e

望远镜的计算放大率： 111212()/()M V U V U U U =++⨯

其中：U 1=b-a ，V 1=c-b ，U 2=d-c ，AB 、A'B'如图四所示。

实验数据如下： A=170mm b=843mm d=1025mm c=1017mm e=8

=c-b=174mm =b-a=673mm =d-c=8mm

计算得计算放大率为M=27.63

又测量放大率为M=140/8=17.5

显微镜：

1、实验仪器

(1)带有毛玻璃的小光源：SZ-50;

(2)分划版F1：1/10 mm

(3)双棱镜架：SZ-41

(4)二维调整架：SZ-07

(5)物镜Lo： fo=15 mm

(6)测微目镜Le：（去掉其物镜头的读数显微镜）

(7)读数显微镜架 : SZ-38

(8)底座：SZ-04

2. 仪器实物图及原理图

图3 仪器实物图及原理图

3、实验步骤

(1) 把全部器件按图3的顺序摆放在平台上，靠拢后目测调至共轴。

(2) 把透镜Lo 、Le 的间距固定为180mm 。

(3) 沿标尺导轨前后移动F1（F1紧挨毛玻璃装置，使F1置于略大于fo 的位

置），直至在显微镜系统中看清分划板F1的刻线。

(4) 测量物镜与目镜之间的距离，并比较显微镜的测量放大率与计算放大率。

4、数据处理

显微镜的计算放大率：(250)/()o e M f f =⨯∆⨯

其中：O E F F ∆=-，见图示。

本实验中的fe=250/20(计算方法可参考光学书籍)

三、实验总结

本次实验过程中，有很多的因素会引起实验产生误差。

1用组装显微镜、望远镜测量时标尺刻度分度值不够精确及读数时存在误差； 2所组装的仪器本身不是很完善。

3 实验也可能因透镜的磨损等原因造成透镜的实际焦距与实验室所给的焦距有所偏差，在计算中造成实验理论数据错误；

4.计算放大率时，以其像的像素宽度与物的像素宽度之比作为实验测量的放大率，但因照片放大后图像变得模糊而使得读取的数据不够精确，造成实验误差；

5．显微镜经两块凸透镜放大后图像凸起明显，造成像由平面变成曲面，是的想的宽度测量时存在误差，可在物镜前加一块凹透镜改变其曲率，减小误差；

6.在实验误差范围内，组装的望远镜与显微镜的放大率与理论值相同

7..在实验过程中，不仅需要考虑实验原理，还要考虑实验的可行性，在测量显微镜放大率的方法二中，虽原理没有错误，但在实际操作过程中难以实施。