普通物理实验光学07[1].10

副光轴作图法
F
组装望远镜 望远镜视角放大率定义： 望远镜视角放大率定义：
A’B’是物 的像 是物AB的像 是物 的像, 用仪器时虚像所张的视角, β 用仪器时虚像所张的视角 α 不用仪器时物体所所张的视角 望远镜角放大率为： 望远镜角放大率为：
β M= α
A’ A B α B’ β O
组装望远镜与放大率测定
物理实验设计与应用
有关光学的实验
本讲座以 透镜的应用 分光计的应用 干涉、衍射现象的应用 干涉、 等实验方法为例来讨论实验方案的设计和制作。 等实验方法为例来讨论实验方案的设计和制作。
透镜的应用将讨论如何组装 一台显微镜和望远镜
显微镜和望远镜的光路的确定 物镜、 物镜、目镜中透镜的选择 显微镜和望远镜的放大率的测定
组装望远镜 望远镜视角放大率定义： 望远镜视角放大率定义：
A’B’是物 的像 是物AB的像 是物 的像, 用仪器时虚像所张的视角, β 用仪器时虚像所张的视角 α 不用仪器时物体所所张的视角 望远镜角放大率为： 望远镜角放大率为：
β M= α
A2
A’ A B α B’ β O
β A2 B M= = α AB
组装望远镜的放大率测定
望远镜放大率的测定方法： 望远镜放大率的测定方法： 观察者用一只眼睛观察望远镜视野中标尺的像l 另一 观察者用一只眼睛观察望远镜视野中标尺的像l0,另一 只眼睛同时不通过望远镜直接观察标尺l 将同时看到的物 只眼睛同时不通过望远镜直接观察标尺l,将同时看到的物 长和像长进行比较. 长和像长进行比较
组装显微镜
显微镜
组装显微镜
显微镜的组成
B A 物 镜 Fo’ Fe 目 镜
fo
∆
fe
光学间隔,通常为 通常为17cm或19cm. ∆ 光学间隔 通常为 或
组装显微镜
显微镜
A2
显微镜最后成像在人眼的明视距离处. 显微镜最后成像在人眼的明视距离处
物镜 B A B2 fo d1 d2 ∆ Fo’ Fe
分光计的应用将讨论 分光机的组成与调节 用分光机测量 三棱镜顶角A 三棱镜顶角 三棱镜折射率
分光计
分光计的调节
分光计的构成：由底座（刻度盘和游标）、 ）、平行光 分光计的构成：由底座（刻度盘和游标）、平行光 准直管)、 望远镜和载物平台组成。 管(准直管 、 望远镜和载物平台组成。 准直管
分光计的调节
1 1 1 + = u v f
1/6+1/3=1/2 1/3+1/6=1/2
L
u1 = v2 ; u2 = v1
L − d = u1 + v2 = 2u1
u1 v1
L−d u1 = 2
d
u2 v2
L−d L+d v1 = L − u 1 = L − = 2 2
L − d L + d ⋅ u 1v1 L2 − d 2 2 = f = = u 1 + v1 L 4L
A1 B 1 d ∆ = 2 ≈ AB d1 fo
2.目镜的放大率： 目镜的放大率： 目镜的放大率
βe =
A2 B 2 d 25 = ≈ A1 B1 fe fe
= β eβ o =
4. 通常规定，明视距 通常规定， 离d=25cm,显微镜的 显微镜的 光学间隔∆ 光学间隔∆=17cm.按 按 照上述数据计算出的 βoβe刻在物镜和目镜
思考题
2.现有 块凸透镜，它们焦距分别是 现有3块凸透镜 它们焦距分别是50mm, 200mm, 现有 块凸透镜， 300mm,若组装一架放大倍数尽可能大望远镜，可选择 若组装一架放大倍数尽可能大望远镜， 若组装一架放大倍数尽可能大望远镜 ： a.用50mm的凸透镜做物镜、300mm的凸透镜做目镜； 的凸透镜做物镜、 的凸透镜做目镜； 用 的凸透镜做物镜 的凸透镜做目镜 b.用300mm的凸透镜做物镜、50mm的凸透镜做目镜； 的凸透镜做物镜、 的凸透镜做目镜； 用 的凸透镜做物镜 的凸透镜做目镜 c.用200mm的凸透镜做物镜、300mm的凸透镜做目镜 的凸透镜做物镜、 用 的凸透镜做物镜 的凸透镜做目镜 d.用300mm的凸透镜做物镜、200mm的凸透镜做目镜； 的凸透镜做物镜、 的凸透镜做目镜； 用 的凸透镜做物镜 的凸透镜做目镜
分光计的调节 2.用逐次逼进法调节望远镜的光轴与仪器旋转 用逐次逼进法调节望远镜的光轴与仪器旋转 主轴垂直， 主轴垂直，直到镜面反射的小十字叉丝和调整 叉丝重合。 叉丝重合。
调节望远镜镜身下的螺丝来调节望远镜的光轴 与仪器旋转主轴垂直。 与仪器旋转主轴垂直。
分光计的调节
在载物平台上放置平面反射镜（或三棱镜）， 在载物平台上放置平面反射镜（或三棱镜）， 注意放置方位， 注意放置方位，以致可用一只螺钉控制一个反射面 的倾斜。 的倾斜。
分光计的调节
分光计的调节
分光计的调节
分光计的调节
3.让准直管产生平行光 让准直管产生平行光
分光计的调节
分光计的读数： 分光计的读数：为了消除度盘的刻度中 心与仪器转动轴之间偏心差， 心与仪器转动轴之间偏心差，必须同时读取 两个游标的读数。 两个游标的读数。
分光计的调节
分光计的读数： ° 分光计的读数：87°45’
A1
目镜
B1 fe d3
由眼睛的调节作用所能看得清楚的最远和最近两点， 由眼睛的调节作用所能看得清楚的最远和最近两点，分 别叫作远点和近点。正常眼的远点在无限远处， 别叫作远点和近点。正常眼的远点在无限远处，近点在眼前 10cm至15cm处。物体离开眼睛 至 处 物体离开眼睛25cm处，眼睛看得最清晰， 处 眼睛看得最清晰， 并且看起来不感到疲劳，这个距离称之为明视距离。 并且看起来不感到疲劳，这个距离称之为明视距离。
A2
A1 B A Fo’ B2 fo d1 ∆ d2 d 3.显微镜总的放大率： 显微镜总的放大率： 显微镜总的放大率
β =
A2 B 2 A B A B = 2 2 × 1 1 A B A1 B 1 A B d∆ fe fo
Fe B1 fe d3 1.物镜的放大率： 物镜的放大率： 物镜的放大率
β0 =
组装显微镜的放大率测定
显微镜放大率测定方法： 显微镜放大率测定方法： 在距离目镜 25cm处放置一毫米分 处放置一毫米分 度的米尺（ ）， ），在物 度的米尺（B），在物 镜前放置另一毫米分度 的短尺（ ， 的短尺（A)，观察者用 一只眼睛通过显微镜观 B尺 尺 察短尺A的像 的像， 察短尺 的像，另一只 眼睛直接观察米尺B,将 眼睛直接观察米尺 将 同时看到的物长和像长 进行比较. 进行比较
分光计的调节
1. 望远镜聚焦于无穷远。 望远镜聚焦于无穷远。
分光计的调节
分光计的调节
2. 调节望远镜的光轴与仪器旋转主轴垂直、观 调节望远镜的光轴与仪器旋转主轴垂直、 察平面与仪器旋转主轴重合。 察平面与仪器旋转主轴重合。
1.调节望远镜镜身下的 调节望远镜镜身下的 螺丝来调节望远镜的光轴与 仪器旋转主轴垂直。 仪器旋转主轴垂直。 2. 调节载物平台下面的 螺丝来调节观察平面与仪器 旋转主轴重合。 平面镜与 旋转主轴重合。(平面镜与 仪器主轴平行) 仪器主轴平行
25cm
A尺 尺
l M = l0
A尺的像 尺
fo
fe
对于望远镜，两透镜的光学间隔∆近乎为零。 对于望远镜，两透镜的光学间隔∆近乎为零。
组装望远镜
望远镜
物镜
副光轴
目镜
用望远镜观察时，通常物在很远处或无限远处， 用望远镜观察时，通常物在很远处或无限远处，物 镜所成的像近乎位于物镜焦片面上， 镜所成的像近乎位于物镜焦片面上，该像再通过目镜 成像在观察者眼睛的明视距离和无穷远之间。 成像在观察者眼睛的明视距离和无穷远之间。
A1 B1 tgα ≈ α = fo
fo ⊳ fe
tg β ≈ β =
A1 B 1 fe
组装望远镜与放大率测定
α很小时 很小时
sin α = α ,
tgα = α
(α以弧度为单位 以弧度为单位) 以弧度为单位
例如: 例如
5π tg = tg 0.087266 = 0.0874889 180 5π sin = sin 0.087266 = 0.0871559 180
2
思考题
用自准法测凸透镜的焦距时，在物屏上所成的像是 用自准法测凸透镜的焦距时， a.倒立、放大； 倒立、 倒立 放大； b.正立、等大； 正立、 正立 等大； c.倒立、等大； 倒立、 倒立 等大； d.正立、放大； 正立、 正立 放大； 用自准法测凸透镜的焦距时， 用自准法测凸透镜的焦距时，平面镜到透镜的距离 a.只影响成像的明亮程度； 只影响成像的明亮程度； 只影响成像的明亮程度 b.只影响成像的清晰程度； 只影响成像的清晰程度； 只影响成像的清晰程度 c.对成像的明亮程度和清晰程度都有影响； 对成像的明亮程度和清晰程度都有影响； 对成像的明亮程度和清晰程度都有影响 d.对成像的明亮程度和清晰程度皆无影响； 对成像的明亮程度和清晰程度皆无影响； 对成像的明亮程度和清晰程度皆无影响
β fo M= = α fe
增加物镜焦距、 增加物镜焦距、减小目镜焦距
思考题
1.有一显微镜，其物镜为50 mm，目镜为 有一显微镜，其物镜为 有一显微镜 ，目镜为100mm， ， 两透镜光学间隔为170mm，该显微镜 两透镜光学间隔为 ， a.目镜放大倍数 倍； 目镜放大倍数2.5倍 目镜放大倍数 b.目镜放大倍数 倍β = d∆ = 250 × 170 = 8.5 目镜放大倍数3.4倍； 目镜放大倍数 c.目镜放大倍数 倍； f e f o 目镜放大倍数2.0倍 100× 100 × 50 目镜放大倍数 d.目镜放大倍数 倍； 目镜放大倍数1.7倍 目镜放大倍数
β fo M= = α fe
薄透镜焦距的测定