望远镜放大率的测定自组望远镜
伊犁师范学院物理科学与技术学院2013届本科毕业论文论文题目：望远镜放大率的测定--自组望远镜作者姓名：车安宁班级：物理09-2A班专业：物理学学号：003指导教师：夏莉艳高级实验师完成时间：2013年05月27日物理科学与技术学院二〇一三年五月望远镜放大率的测定――自组望远镜内容摘要望远镜通常分为开普勒望远镜和伽利略望远镜，开普勒望远镜由两个凸透镜组成，伽利略望远镜由一个凸透镜、一个凹透镜组成。
本论文采用由两个凸透镜组成的开普勒望远镜，分别用比较板法、成像法、视角直接比较法三种方法测量望远镜的放大率，并在实验的基础上，通过参阅大量资料，以及考虑实际成像情况，对实验中各参量的取值及其对实验产生的影响加以分析和探究。
该实验测量精度不是很高，但是实验性强，可将其运用到中学物理课程的学习中去，为今后关于放大率测定的学生实验提供好的借鉴。
关键词：透镜放大率实验A measure of the telescope magnification--Assemble the telescope byselfAbstractTelescope is usually divided into Kepler and Galileo. Kepler is composed of two convex lenses, Galileo telescope is composed of a convex lens, concave lens. This paper adopts the Kepler telescope consists of two convex lenses, respectively, comparison board , imaging method and angle of direct comparison method and other three approaches to measuring the magnification telescope. And on the basis of experiment, through the refer to a large number of data, considering the actual imaging, analyze and explore the experiment values of each parameter and its influence on the experiment. The experiment measurement precision is not high, but the pilot is strong. It can be used in the middle school physics course studying, and for the future provide a good reference about student experiment for the determination of magnification.keywords：telescope enlargement rate magnification目录引言 (1)1、望远镜的构造及成像原理 (1)1.1望远镜成像原理 (1)1.2实验装置 (3)2、比较板法测望远镜放大率 (4)2.1实验装置及测量原理 (4)2.2实验数据处理 (5)3、成像公式法测望远镜放大率 (6)3.1实验装置及测量原理 (6)3.2实验数据处理 (8)4、视角直接比较法测望远镜放大率 (9)4.1实验装置及测量原理 (9)4.2实验数据处理 (10)5、实验分析与结论 (12)5.1 比较板法 (12)5.2 成像公式法 (13)5.3 视角直接比较法 (13)6、结束语 (14)参考文献 (15)致谢 (16)引言由于眼睛构造的自然条件, 我们的视力是有一定限度的, 因此在日常生活中,我们常常借助光学仪器来辅助眼睛, 扩大视力的范围，这类仪器称为助视仪器。
在观察细小的物体时，通常只要把细小的物体拿到近前就可以看清楚它了。
这是因为这样做增大了视角。
当物体小到眼睛看不清楚的距离以后，就不能再用这种方法来增大视角了，因而就需要我们使用望远镜了。
简易望远镜由物镜、物镜镜筒、目镜、目镜镜筒几部分组成。
望远镜又分为伽利略望远镜和开普勒望远镜。
伽利略望远镜是由一个凹透镜（目镜）和一个凸透镜（物镜）组成，优点是结构简单，能直接成正像,它是最早的望远镜。
开普勒望远镜由两个凸透镜组成。
由于两者之间有一个实像，可方便安装分划板,并且性能比伽利略望远镜优良，所以目前军用小型天文等专业级的望远镜都采用开普勒望远镜,然而一般望远镜都存在色差，这里指放大率色差，即使像带有彩色边缘。
牛顿发明的反射望远镜，其物镜是凹面反射镜，无色差，而且将凹面制成旋转抛物面即可消除像面上形成的圆形弥散斑，即球差。
反射望远镜镜筒较短，而且易于制造更大的口径，所以，现代大型天文望远镜几乎都使用牛顿望远镜。
放大率是反映助视仪器望远镜光学性质的一个重要参数，它的测量在生产生活及科学研究中具有重要的意义。
测量放大率的方法很多种，如：视角直接比较法、比较板法、成像公式法、油码法等。
本实验采用不同焦距凸透镜组成的透镜组，自组望远镜系统，通过测量望远镜的放大率、了解望远镜的构造及测量原理并与理论值比较。
该实验测量精度不是很高，存在人为因素，但仪器易掌握，可操作性强。
1、望远镜的构造及成像原理1.1望远镜成像原理望远镜之所以能看见很远的物体，主要是透镜对光线的折射作用而形成的。
以牛顿望远镜为例，当远方天体发出的平行光线经过物镜后，在物镜焦点外，距焦点很近的地方，得到天体的倒立、缩小的实像。
目镜的前焦点和物镜的后焦点是重合在一起的，所以实像位于目镜和它的焦点之间离焦点很近的地方，再经过目镜成像为一倒立''Q PQ ''P 02αeα20L e L 'Q 'P ∆图1-1 望远镜成像原理望远镜主要是帮助人眼观察远处的目标，增大被观测物体对人眼的张角，起着视角放大的作用。
其视角放大率M 定义为：通过目视仪器观察物体时，其物体的像对人眼张角的正切（一般取像距为明视距离）与人眼直接观看物体时物体对人眼张角的正切之比。
测量放大率选用的望远镜基本结构，一般是开普勒望远镜。
它由两块焦距不同的会聚透镜组成，其中焦距较大的一块作为物镜，焦距较小的一块作为目镜。
物镜的第二焦点和目镜的第一焦点重合，组成共轴光学系统，最终成倒立的像，即物镜将远处物体发出的光经会聚后在目镜物方焦平面上生成一倒立的实像。
而目镜起到放大镜的作用，把其物方焦平面上的倒立实像再放大成一虚像，供人眼观察。
开普勒望远镜光路图如图1-2所示，O L 为物镜，e L 为目镜。
远处物体PQ 经物镜O L 后在物镜的像方焦图1-2 开普勒望远镜光路图点上成一倒立实像''O P ，像的大小决定于物镜焦距及物体与物镜间的距离。
像''O P 一 般是缩小的，近乎位于目镜的物方焦面上，经目镜e L 放大后成虚像''''Q P 于观察者眼睛的明视距离与无穷远之间。
用望远镜观察物体时，一般视角均甚小，因此视角之比可用正切之比代替，于是视角放大率可近似写成：EO E O l l M ==ααtan tan （1-1） 目镜 物镜 第一次成缩小的实像 相当于照相机 第二次成放大的像 相当于放大镜 A ' F B'AB A 1B 1式中，O l 是被测物的大小PQ ，E l 是在物体所处平面上被测物的虚像的大小Q P ''''。
对于望远镜，两透镜的光学间隔近乎为零，物镜的像方焦点与目镜的物方焦点近乎重合。
即0=∆，根据通过计算可得： e o f f M ''-= （1-2） 1.2实验装置 在光具座上放置两个二维平移底座，分别加上两个凸透镜，构成开普勒望远镜。
在光具座另一端放置目标刻度尺，使凸透镜组成的望远镜可以清晰的看到刻度尺Ａ上刻度，再进行测量，如图1-3所示。
（a ）2、比较板法测望远镜放大率2.1实验装置及测量原理①制作比较板 实验前,先分别在两块普通的玻璃片上制作蓝色比较板和红色比较板，以S 标记其长度(长度要依目镜的孔径大小而定, 一般5～10mm 为宜)。
实验时,先在光具座上用凸透镜组成望远镜,并对远处垂直于光具座的“目标刻度目 镜 比 较 板 B 目标刻度尺A 图1-3 实验仪器实物图 (b)目镜 物镜 目标刻度尺A 物 镜尺Ａ”调焦,如图1-3（a ）所示，然后把用小玻璃板制作的标有S 标记的“比较板”放在物镜和目镜之间。
调节“比较板”的位置,使从目镜中看到的“目标刻度尺A ”和“比较板B ”像的刻度都清晰,且无视差，如图1-3（b ）所示。
比较S 标记与刻度尺A(即放大的像)对应的长度,数据如表2-1至表2-6所示。
②观察无限远处物体时放大率的计算设“比较板”标记的S 长度与“目标刻度尺”像的A 刻度对应。
如图2-1所示，物距1u 、2u 和像距1v 等可以从光具座上直接读出。
由 o f v u /1/1/111=+ 和 A S u v //11==β (2-1)可得： 1)]/1/(1[v A S f o ⋅+= (2-2)此时目标刻度尺距离望远镜较近, 虽然存在光学间距∆, 即：21u v f f e o +=∆++ (2-3)因为比较板的位置与目镜焦点非常接近,可以近似认为2u f e ≈,又因为理想状态下的e o f f M /=,所以可以估算观察无限远处物体时的放大率，即：2f M o = (2-4)所以,通过目镜观测比较板S 标记对应于目标刻度尺A 上的长度，记为A,从光具座上读出物距1u ,2u 和像距1v 等值,就可以由（2-4）式计算出望远镜的无限远处放大率。
2.2实验数据处理采用比较板法在实验室测得自组望远镜的测量值及理论值见下表。
①比较板（蓝色）表2-1原长S=0.94cm A=2.06cm透镜组镜片焦距物距1u物距2u像距1v测值M'相对误差透镜组1 目镜e f（cm） 5.0087.60 5.00 40.10 5.51 5.60 1.6% 物镜o f（cm）28.00表2-2原长S=0.94cm A=6.18cm透镜组镜片焦距物距1u物距2u像距1v测值M'相对误差透镜组2 目镜e f（cm） 5.00112.20 4.70 15.70 2.90 3.00 3.3% 物镜o f（cm）15.00表2-3原长S=0.94cm A=4.3cm透镜组镜片焦距物距1u物距2u像距1v测值M'相对误差透镜组3 目镜e f（cm） 5.00106.20 4.50 22.00 3.96 3.90 1.5% 物镜o f（cm）19.50②比较板（红色）表2-4原长S=0.75cm A=1.56cm透镜组镜片焦距物距1u物距2u像距1v测值M'相对误差透镜组1目镜e f（cm） 5.0087.60 5.00 40.10 5.42 5.60 3.2% 物镜o f（cm）28.00表2-5原长S=0.75cm A=5.36cm透镜组镜片焦距物距1u物距2u像距1v测值M'相对误差透镜组2目镜e f（cm） 5.00112.20 4.80 15.70 2.87 3.00 4.3% 物镜o f（cm）15.00表2-6原长S=0.75cm A=3.24cm透镜组镜片焦距物距1u物距2u像距1v测值M'相对误差透镜组3目镜e f（cm） 5.00106.20 4.50 22.0 3.97 3.90 1.8% 物镜o f（cm）19.503、成像公式法测望远镜放大率3.1实验装置及测量原理图3-1 成像公式法装置图①望远镜对焦无穷远将目标刻度尺Ａ放置远处，保持望远镜与平行基本水平共轴。
0自组望远镜或显微镜并测量其视觉放大率
自组望远镜或显微镜并测量其视觉放大率望远镜和显微镜都是助视光学仪器，是观察或测量时常用的仪器，它们有时也是其他一些光学仪器(如分光计等)的重要组件。
因此，了解它们的构造原理并掌握它们的使用方法不仅有利于加深理解透镜成像的规律，而且能为正确使用其他光学仪器打下基础。
实验目的(1)了解望远镜和显微镜的构造及其放大原理，并掌握其使用方法；(2)了解视放大率等的概念并掌握其测量方法；(3)进一步熟悉透镜成像规律。
实验原理望远镜主要用于观察远处的目标，显微镜主要用于观察近处的微小物体，它们的作用都是增大被观察物对人眼的张角，起着视角放大的作用。
两者的光学系统比较相似，都是由物镜和目镜组成，物体先通过物镜成一中间像，再通过目镜来观察。
两者对物体的放大能力都是通过视放大率来表示(在本实验中我们只关心放大率的大小，不考虑其符号)。
望远镜(telescope)基本的望远系统是由物镜和目镜组成的无焦系统，物镜的像方焦点与目镜的物方焦点重合。
无穷远物体发出的光经物镜后在物镜焦平面上成一倒立缩小的实像，再利用目镜(短焦距)将此实像成像于无穷远处，使视角增大，利于人眼观察。
为了利于对远处物体的观测，望远镜物镜的焦距一般较长。
图1 望远镜的基本光学系统图图1所示的望远镜，物镜与目镜均为会聚透镜，这种望远镜称为开普勒望远镜，其优点是可在物镜与目镜之间的中间像平面上安装分划板(其上有叉丝和刻尺)以供瞄准或测量。
实验装置中用到的望远镜(如分光计上的望远镜、光杠杆系统中的望远镜等)均为开普勒望远镜，在中间像平面上装有分划板。
实际上，为方便人眼观察，物体经望远镜后一般不是成像于无穷远，而是成虚像于人眼明视距离处；而且为实现对远近不同物体的观察，物镜与目镜的间距即镜筒长度可调，物镜的像方焦点与目镜的物方焦点可能会不重合。
使用望远镜时，观察者应先调目镜（这称为视度调节）看清分划板，使分划板成像于人眼明视距离处，再调节望远镜镜筒长度（这称为调焦），即改变物镜、目镜间距，使被观察物清晰可见并与分划板叉丝无视差（中间像落在分划板平面上）。
望远镜放大率的测定自组望远镜
透镜组3
目镜 （ ）
5.00
106.20
4.50
22.0
3.97
3.90
1.8%
物镜 （ ）
19.50
3
3.1
图3-1 成像公式法装置图
望远镜对焦无穷远
将目标刻度尺Ａ放置远处，保持望远镜与平行基本水平共轴。眼睛通过望远镜目镜观察,慢慢对望远镜调焦，当看到清晰的直尺上的刻度像时,物镜的像方焦点和目镜的物方焦点重合,这时望远镜对焦无穷远。
对于望远镜，两透镜的光学间隔近乎为零，物镜的像方焦点与目镜的物方焦点近乎重合。即 ，根据通过计算可得：
（1-2）
1.2
在光具座上放置两个二维平移底座，分别加上两个凸透镜，构成开普勒望远镜。在光具座另一端放置目标刻度尺，使凸透镜组成的望远镜可以清晰的看到刻度尺Ａ上刻度，再进行测量，如图1-3所示。
（a）
（2-8）
只要测出光阑的长度 ，及其像长 ，就可以算出望远镜放大倍数。
用读数显微镜测光阑长度
通过用游标卡尺测量光阑的长度记为 ,用读数显微镜测量像长记为 。用读数显微镜测量像长 测量的数都是客观的,而且测量精度达到 ,最终测量出的结果比较准确。
用望远镜物镜的进光孔径作为目的物,用读数显微镜在离目镜处看到清晰的进光孔径的像,如图3-3所示。调节读数显微镜的测量又丝与进光孔径的像的上下边缘相切,测量出进光孔径的像的直径。用游标卡尺测量出物镜进光孔径实际直径,代进公式算出望远镜放大倍数。
相对误差： =6.7%
表3-2
透镜组3： =5.00cm =19.50cm
测量次数
1
2
3
4
5
6
7
8
9
39.90
实验34 自组望远镜(新)
实验34 自组望远镜望远镜是常用的助视光学仪器，经常被组合在其它光学仪器中。
掌握其构造原理和调整方法，以及其放大率的概念和测量方法，有助于加深对透镜成像规律的理解。
一、实验目的1、进一步掌握透镜的成像规律。
2、掌握望远镜的构造及放大原理，以及其正确的使用方法。
3、设计组装望远镜。
4、测量望远镜的视觉放大率。
二、实验原理1、人眼的分辨本领和光学仪器的视觉放大率人眼的分辨本领是描述人眼刚能区分非常靠近的两个物点的能力的物理量。
人眼瞳孔的半径约为1mm,一般正常人的眼睛能分辨在明视距离（25cm）处相距为0.05~0.07mm的两点, 这两点对人眼的所张的视角约为'1，称为分辨极限角。
当微小物体或远处物体对人眼所张的视角小于此最小极限角时，人眼将无法分辨它们，需借助光学仪器（如放大镜、显微镜、望远镜等）来增大物体对人眼所张的视角。
在用显微镜或望远镜在作为助视仪器观察物体时，其作用都是将被观测物体对人眼的张角（视角）加以放大，这就是助视光学仪器的基本工作原理。
现在讨论在人眼前配置助视光学仪器的情况。
若同某一目标，通过光学仪器和眼睛构成的光具组，在视网膜上成像长度为'l；若把同一目标的物放在助视仪器原来所成像平面上，而用肉眼直接观察，在视网膜上所成像的长度为l，则'l 与l之比称为助视仪器的放大本领（视觉放大率），如图34-1所示。
在图34-1中，AB 表示在明视距离处的物，H 、H`为助视仪器的主点，0θ为直接观察时在明视距离处AB 的视角，θ为通过助视仪器所成像于明视距离处的视角，在人眼视网膜上的像长分别为l 和'l ，则仪器的视觉放大率M 表示为'00tan tan l M l θθθθ==≈ （34-1） 2、望远镜及其视觉放大率望远镜是帮助人眼观望远距离物体的仪器，也可作为测量和瞄准的工具。
望远镜也是由物镜和目镜组成的，其中对着远处物体的一组镜片叫做物镜，对着眼睛的镜片叫做目镜，物镜焦距较长，目镜焦距较短。
望远镜放大率的测定
望远镜放大率的测定望远镜和显微镜都是用途极为广泛的助视光学仪器，显微镜主要用来帮助人们观察近处的微小物体，而望远镜则主要是帮助人们观察远处的目标，它们常被组合在其他光学仪器中。
为适应不同用途和性能的要求，望远镜和显微镜的种类很多，构造也各有差异，但是它们的基本光学系统都由一个物镜和一个目镜组成。
望远镜和显微镜在天文学、电子学、生物学和医学等领域中都起着十分重要的作用。
一、实验目的1.熟悉望远镜和显微镜的构造及其放大原理。
2.掌握光学系统的共轴调节方法。
3.学会望远镜放大率的测量。
二、实验仪器：导轨、光具座，凸透镜两个；光源；三、实验原理：望远镜是观察远方物体的，物镜的作用是把远方物体成倒立实像，然后使此实像位于目镜的1倍焦距以内，从而将此实像再度放大，使之成像在明视距离，眼睛贴近目镜，可以观察到远方物体的放大像。
望远镜的放大作用以视角放大率来描写：定义为：像对眼睛的张角和不用望远镜时远处物体对眼睛的张角之比。
当观察物处于有限远距离时，可推导出角放大率公式。
S 1'L 0y 1S 1S 2y 3y 2Leφφ'∵望远镜角放大率tg N tg ϕϕ'=图观察有限距离物体时的望远镜光路其中虚像y3对人眼张角正切22y tg S ϕ'=物对人眼所张视角正切112121112()y S y tg S S S S S S S ϕ=='''++++其中1121//y S y S '=则放大率111212()S S S S N S S ''++=注意事项：1）在使用仪器时要轻拿、轻放，勿使仪器受到震动和磨损。
2）调整仪器时，应严格按各种仪器的使用规则进行，仔细地调节观察，冷静地分析思考，切勿急躁。
3）任何时候都不能用手去接触玻璃仪器的光学面，以免在光学面上留下痕迹，使成像模糊或无法成像。
四、实验记录：自组望远镜，用望远镜观察有限距离物体的视角放大率测量次数S 1物镜位置光屏位置S 1'目镜位置S 2111212()S S S S N S S ''++=123。
望远镜组装及其放大率的测量
望远镜组装及其放大率的测量望远镜是用途极为广泛的助视光学仪器，望远镜主要是帮助人们观察远处的目标，它的作用在于增大被观测物体对人眼的张角，起着视角放大的作用，它常被组合在其他光学仪器中。
为适应不同用途和性能的要求，望远镜的种类很多，构造也各有差异，但是它的基本光学系统都由一个物镜和一个目镜组成。
望远镜在天文学、电子学、生物学和医学等领域中都起着十分重要的作用。
【实验目的】1、熟悉望远镜的构造及其放大原理；2、掌握光学系统的共轴调节方法；3、学会望远镜放大率的测量。
【实验仪器】光学平台、凸透镜若干、标尺、二维调节架、二维平移底座、三维平移底座。
【实验原理】1、望远镜构造及其放大原理望远镜通常是由两个共轴光学系统组成，我们把它简化为两个凸透镜，其中长焦距的凸透镜作为物镜，短焦距的凸透镜作为目镜。
图1所示为开普勒望远镜的光路示意图，图中L 0为物镜，Le 为目镜。
远处物体经物镜后在物镜的像方焦距上成一倒立的实像，像的大小决定于物镜焦距及物体与物镜间的距离，此像一般是缩小的，近乎位于目镜的物方焦平面上，经目镜放大后成一虚像于观察者眼睛的明视距离于无穷远之间。
物镜的作用是将远处物体发出的光经会聚后在目镜物方焦平面上生成一倒立的实像，而目镜起一放大镜作用，把其物方焦平面上的倒立实像再放大成一虚像，供人眼观察。
用望远镜观察不同位置的物体时，图1 图2只需调节物镜和目镜的相对位置，使物镜成的实像落在目镜物方焦平面上，这就是望远镜的“调焦”。
望远镜可分为两类：若物镜和目镜的像方焦距均为正（既两个都为会聚透镜），则为开普勒望远镜，此系统成倒立的像；若物镜的像方焦距为正（会聚透镜），目镜的像方焦距为负（发散透镜），则为伽利略望远镜，此系统成正立的像。
2、望远镜的视角放大率 望远镜主要是帮助人们观察远处的目标，它的作用在于增大被观测物体对人眼的张角，起着视角放大的作用。
望远镜的视角放大率M 定义为：eM αα=用仪器时虚像所张的视角不用仪器时物体所张的视角 （1）用望远镜观察物体时，一般视角均甚小，因此视角之比可以用正切之比代替，于是，光学仪器的放大率近似可以写为： 0etg M tg αα=（2） 在实验中，为了把放大的虚像l 与l 0直接比较，常用目测法来进行测量。
毕业论文自组光学望远镜并测量其放大率
自组光学望远镜并测量其放大率摘要望远镜是最常见的助视仪器并且常常和其他的仪器组合使用。
了解望远镜的工作原理和结构，望远系统各个参数的定义和作用，不仅可以加深对光学系统的认识，还可以收获其他相关知识，以后使用其他相关仪器时更加得心应手。
望远镜通常分为伽利略望远镜和开普勒望远镜。
本次实验测量精度不是很高，但实验性很强，需要一定的动手能力和分析问题能力。
本文设计的是开普勒式单筒望远镜。
在整个设计过程中根据望远系统成像原理对镜筒、物镜、转像透镜、目镜、光阑等一系列参数进行设计、计算。
并根据计算结果对所需光学元件进行选择。
然后按照光路图进行组装。
组装完成后通过成像公式法和物像比较法测量自组光学望远镜的放大率。
在实验中，参阅大量有关资料，考虑实际情况，对实验中的数据进行分析总结，得出其放大率，和原先设计组装时望远镜放大率的期望值进行比较，分析造成误差的因素。
最后对本次设计作品进行总结，对以后改进自组望远镜有重要意义。
装关键词：自组望远镜；透镜；放大率订线Self-assembled optical telescope and measure its magnificationAbstractTelescope is the most common vision aid instrument and is often combined to other instruments for use. To know and master the structure principle, adjusting method, the magnification concept and measurement method of telescopes, not only helps us deepen understanding of the imaging principle of lens, but also help us use other optical instruments properly. The telescope is divided into Galileo telescope and Kepler. Though its measuring accuracy is not high, the experiment in this paper, is very experimental, and needs certain practical and analysis capability. The telescope designed in this paper is a Kepler.In the design process, a series of parameters, including the focal length of the objective lens, focal length of changing imaging lens, and the focal length of eyepiece, were designed and calculated according to the imaging principle of the telescope, then the proper optical elementswere chosen according to the calculated results, and all elements were assembled according to its optical path. After the assembly, the magnification of self-assembled optical telescope was measured in accordance with the imaging formula. In the experiment, a large number of materials were referred. Considering the actual situation, the author analyzed and summarized the experimental data to conclude the magnification. The expected magnification in original design was compared with the actual data to analyze the factors that caused the error. The experiment has important significance for future improvement of self-assembled telescopes.Keywords ：self-assembled telescope ；lens ；magnification装订线1 引言 (1)1.1 光学望远镜的发展及意义 (1)1.2 本文研究内容 (1)2 望远镜系统 (2)2.1 望远镜工作原理 (2)2.2 望远镜相关性能参数 (3)2.3 望远镜结构介绍 (5)3 自组光学望远镜 (11)3.1 自组望远镜的参数设计 (11)3.2 望远镜的转像系统设计 (12)3.3 望远镜的主要配件及组装 (13)4 测量望远镜放大率 (16)4.1 成像公式法测量望远镜放大率 (16)4.2 物像比较法测量望远镜放大率 (19)5 总结 (21)6 展望趋势 (22)参考文献 (23)致谢 (24)附录 (25)1.1 光学望远镜的发展及意义历史上首个望远镜是李伯希在1608年制作的，他是无意中发现了望远镜的秘密。
望远镜和显微镜放大率的测定
望远镜和显微镜放大率的测定望远镜和显微镜是最常用的助视光学仪器，常组合于其它实验装置中使用，如光杠杆、测距显微镜、分光仪等。
了解它们的构造原理并掌握它们的调节使用方法，不仅有助于加深理解透镜的成像规律，也为正确使用其它光学仪器打下基础。
Ⅰ 望远镜放大率的测定【实验目的】1、了解望远镜的构造原理并掌握其正确使用方法。
2、测定望远镜的放大率。
【实验原理】1．光学仪器的角放大率望远镜被用于观测远处的物体，显微镜被用于观测微小的物体，它们的作用都是将被观测物体对眼睛光心的张角（视角）加以放大。
显然，同一物体对眼睛所张的视角与物体离眼睛的距离有关。
在一般照明条件下，正常人的眼睛能分辨在明视距离cm 25处相距为005.～007.mm 的两点。
此时，这两点对眼睛所张的视角约为1′，称为最小分辨角。
当远处物体（或微小物体）对眼睛所张视角小于此最小分辨角时，眼睛将无法分辨。
因而需借助光学仪器（如放大镜、望远镜、显微镜等）来增大对眼睛所张的视角。
它们的放大能力可用角放大率m 表示，其定义为：Φψ≈Φψ=tg tg m ………………………………(1) 式中Φ为明视距离处物体对眼睛所张的视角，ψ为通过光学仪器观察时，在明视距离处的成像对眼睛所张的视角。
由于视角的角度值很小，故在具体计算是常用它的正切值予以替代。
图(1) 凸透镜放大的示意图以凸透镜为例，如图(1)所示：L 为凸透镜，被观测物AB 长为y 1，距眼睛为D 时，y 1对眼睛的视角为Φ。
当物体置于透镜焦平面以内的位置时，可得放大的虚像''B A ，像长为y 2。
调整物距u ，使像到眼睛的距离为明视距离D ，对眼睛所张的视角为ψ。
则此凸透镜的放大率为:m tg tg y D y D y u y DD u ====ψΦ2111 ……………(2) 当透镜焦距较小（即u f ≈）时，则m D f cm f ≈=25 (3)由上式可见，减小凸透镜的焦距可以增大它的放大率。
望远镜和显微镜放大率的测定
望远镜和显微镜放大率的测定望远镜和显微镜是最常用的助视光学仪器，常组合于其它实验装置中使用，如光杠杆、测距显微镜、分光仪等。
了解它们的构造原理并掌握它们的调节使用方法，不仅有助于加深理解透镜的成像规律，也为正确使用其它光学仪器打下基础。
Ⅰ 望远镜放大率的测定【实验目的】1、了解望远镜的构造原理并掌握其正确使用方法。
2、测定望远镜的放大率。
【实验原理】1．光学仪器的角放大率望远镜被用于观测远处的物体，显微镜被用于观测微小的物体，它们的作用都是将被观测物体对眼睛光心的张角（视角）加以放大。
显然，同一物体对眼睛所张的视角与物体离眼睛的距离有关。
在一般照明条件下，正常人的眼睛能分辨在明视距离cm 25处相距为～的两点。
此时，这两点对眼睛所张的视角约为1′，称为最小分辨角。
当远处物体（或微小物体）对眼睛所张视角小于此最小分辨角时，眼睛将无法分辨。
因而需借助光学仪器（如放大镜、望远镜、显微镜等）来增大对眼睛所张的视角。
它们的放大能力可用角放大率表示，其定义为：Φψ≈Φψ=tg tg m (1)式中为明视距离处物体对眼睛所张的视角，为通过光学仪器观察时，在明视距离处的成像对眼睛所张的视角。
由于视角的角度值很小，故在具体计算是常用它的正切值予以替代。
图(1) 凸透镜放大的示意图以凸透镜为例，如图(1)所示：为凸透镜，被观测物长为，距眼睛为时，对眼睛的视角为。
当物体置于透镜焦平面以内的位置时，可得放大的虚像''B A ，像长为。
调整物距u ，使像到眼睛的距离为明视距离，对眼睛所张的视角为。
则此凸透镜的放大率为: (2)当透镜焦距较小（即）时，则 (3)由上式可见，减小凸透镜的焦距可以增大它的放大率。
凸透镜是最简单的放大镜。
式（3）就表示放大镜的放大率。
由于单透镜存在像差，它的放大率一般在3倍（3）以下。
为提高其放大率并保持较好的成像质量，常由几块透镜组成复合放大镜。
复合放大镜的放大率仍由式（3）计算，式中f 代表透镜组的焦距，其放大率可达20。
大物实验 自组显微镜和望远镜
2.1显微镜原理 最简单的显微镜是由两组透镜构成的： 物镜（焦距很短），目 镜（惠更斯目镜）。
物体位于物镜（objective）前方，离开物镜的距离大于物镜的
焦距，但小于两倍物镜焦距。 经物镜以后，物体形成一个倒立的放大的实像I1。I1靠近目镜 （eyepiece）焦点Fe的位置上，再经目镜放大为虚像I2后供眼 睛观察。 ∵物镜和目镜所组成的复合光具组的焦距为：
数据处理及误差分析
实验中记录的原始数据只有经过出测量结果，这种处理过程称数据处理。
下面是显微镜和望远镜理论值，实验值以 及误差的计算。
显 微 镜
误差分析
（a）由实验仪器带来的系统误差：光 学底座误差，学生在实验过程中，选 择了不同类型的光学底座，使得镜筒 长度的实验值和理论值有所偏差。 （b）偶然误差：主要是视觉误差， 学生在长时间的观测过程中，很难保 持相同的观测姿势，视角和高度，很 容易产生视觉疲劳，这样学生读出的 数据与真实值相比有所偏差。
两个会聚透镜（物镜、目镜），折射式。
物镜像方焦点F1ˊ和目镜物方焦点F2重合。
可见：
f1 , f 2 M , M 0 像是倒立的 。
实验仪器
显微镜的组装
（a）选出焦距为50mm,70mm的两个凸透镜作为物 镜和目镜 （b）装配显微镜如图（c）光学间隔取170mm时， 调节物镜与目镜距离为290mm （c）打开溴钨灯，在目镜后观察，并调节1/10mm 分划板，使得 标尺目镜中能观察到清晰的分划板刻 度且充满整个视场。 （d）在目镜后放置与显微镜光轴成45。的透射反射 镜（7：3），并在距光轴25cm（明视距离）放置标 准毫米尺，打开汞灯。 （e）读出分划板上的某一长度对应标准毫米尺的长 度。 （f）改变光学间隔，重复上述步骤并记录数据。
比较板法测望远镜放大率
河北职业技术师范学院学报 第17卷第3期,2003年9月Jour nal o f Hebei V o ca tio n -T echnical T eacher s Colleg e V ol .17 N o .3 September 2003比较板法测望远镜放大率霍印林,韩宝亮,周铁军(河北科技师范学院数理系,河北昌黎,066600)摘要:提出了“比较板法”测量望远镜放大率的新方法,与现行的普通物理实验所用方法相比原理简单、数据准确和更具操作性,在物理教学中还可以提高学生实验的动手能力。
关键词:望远镜;放大率;测量方法;比较板中图分类号:T H743-42 文献标识码:B 文章编号:1008-9519(2003)03-0065-03在职技高师的普通物理实验中,自组望远镜及放大率的测定实验是很受学生欢迎的实验项目。
为了进一步提高学生的动手能力,可以允许学生通过查阅资料和根据望远镜原理自行设计,提出各种不同的测量放大率的方案,经教师审查后实施,并且与其它方法比较优劣。
但大多数教材和资料将测量望远镜放大率的方法基本归纳为两类方法(图1,图2):一是借助读数显微镜对目镜或望远镜所成实像测量,而进一步计算放大倍数[1,2];二是利用“物像共面”法求视放大率[1,3]。
第一种方法实验中实际是在有限距离测量无限远的理想情况下望远镜的放大率,如在利用图1的光路测量时,先组装好望远镜(此时有光学间隔 ),当利用读数显微镜测量像的大小时必须重新调节目镜或物镜(使 =0),否则找不到实像。
图1 利用读数显微镜测量光路其主要的缺陷是实像不易找到,即使找到了实像,会因实像的“宽容度”较大而很难找准实像位置,测量误差较大。
第二种方法主要的缺点是操作方法不易掌握,人为因素影响较大。
针对上述问题,笔者经过反复研究和试验,设计了利用自制“比较板”测量望远镜放大率的新方法。
图2 物、像共面法光路1 测量方法1.1 制作比较板实验前,先在普通的玻璃片上精确制作一个S 长的黑色竖线(要依目镜的孔径大小而定,一般5～10mm 为宜),即制作一个“比较板”。