第三章-望远镜(3)
典型光学系统-望远镜 -适用学生自己做课件讲义
• 开普勒型望远镜的目镜为正光组，所以成像为倒像。 • 望远镜的视觉放大率是由其组合方式决定的，与物像共轭位置 无关。 欲增大视觉放大率，必须增大物镜的焦距或减小目镜的焦距， 但是开普勒望远镜的目镜焦距不能小于6mm，以便是望远系统 保持一定的出瞳距来与人眼瞳孔重合。 • 因此，增大物镜焦距是提高放大率的主要途径。
（二）伽利略型望远镜 1.伽利略型望远镜以人的瞳孔为孔径光阑， 同时也是望远镜的出瞳。入瞳经望远镜成 像与人眼的后方。物镜框为视场光阑。
2.当物镜的口径确定后，伽利略型望远镜 视场因渐晕系数不同而不同。
设物镜直径为D，物镜像的直径为D′，入瞳 到物镜的距离为l，出瞳到物镜的距离为l′, 渐晕系数K=0.5视场角为 tanω =-D/2l，tanω ′=-D/2l′ 视场放大率Γ =tanω /tanω ′=-D′/D 2 2 lZ=Γ l′=Γ （-l′+l′Z） 故 tanω =-D/2lZ=-D/2Γ （L+Γ l′Z） 式中L=fO+fE为望远镜的机械筒长，l′Z为眼 睛到目镜的距离。
4.视觉放大率的定义 视觉放大率 Γ =y/y′=tanω ′/tanω (1) 望远镜的视觉放大率就是其角的放大率。 设 无穷远处物体在物镜焦平面上成像大小为y′，由像高决定 望远镜的物方视场角为: tanω =-y′(o)/f′（o） 物镜的像也是目镜的物，则物高决定目镜像方视场角为: tanω ′=y(e)/f′（e） 带入（1）式得： Γ =-f′(o)/f′(e) (2)
Ψ Γ ≥60′′ Γ =D/2.3
视角放大率满足人眼分辨匹配要求 的最小视角放大率，称为有效放大率。
望远镜的光束限制
（一）开普勒型望远镜
八年级物理上册 第三章透镜及其应用重难点突破知识点分析 人教新课标版
第三章 透镜及其应用 重难点突破I 、重难知识点例析【重点难点荐入】 1．知识结构2．知识要点(1)中间厚两边薄的透镜是凸透镜 (2)中间薄两边厚的透镜是凹透镜 (3)主光轴：通过透镜两个折射球面的球心(或者通过一个球面的球心并与另一球面相垂直)的直线，叫透镜的主光轴(或主轴)．如图3—1所示．(4)光心：光线通过主光轴上某一特殊点而不改变方向，这个点叫透镜的光心．如图3—1所示．在透镜中心处．(5)凸透镜对光有会聚作用；凹透镜对光有发散作用．(6)平行于主光轴的光线，通过透镜折射后会聚于主光轴上的点叫焦点． (7)焦点到光心的距离叫焦距．(8)透镜的应用：照相机、投影仪、放大镜．(9)实际光线会聚而形成的像是实像；光线的反向延长线会聚成的像是虚像．实像能够呈在光屏上，虚像不能成在光屏上．(10)眼球的基本结构．(11)近视眼及其矫正；远视眼及其矫正．(12)透镜焦度(φ)；透镜焦距的倒数叫做透镜的焦度． 即f1=φ(13)显微镜和望远镜的基本结构．3．考点(1)透镜的基本性质．(2)凸透镜的成像规律．(3)凸透成像规律的应用：眼睛和眼镜、显微镜和望远镜．【难点例析】[例1]图3—2中正确表示了光通过透镜的是( )A．甲图 B．乙图 C．丙图 D．丁图思路分析根据凸透镜对光有会聚作用，凹透镜对光有发散作用，对比观察入射前和出射后光的变化情况．光通过甲图中的凸透镜变得比原来会聚了，光通过乙图中的凹透镜变得比原来会聚了，光通过丙图中的凸透镜变得比原来发散了，光通过丁图中的凹透镜变得比原来会聚了．透镜对光的(明确会聚和发散的区别)“会聚”作用和“发散”作用并非只是针对平行于主轴的平行光而言，“会聚作用”应该理解为出射光比入射光会聚了一些；“发散作用”应该理解为出射光比入射光发散了一些，图3-3所示．答：A[例2]下列说法正确的是( )A．凡是透镜一定有两个焦点B．凹透镜没有焦点C．任何方向的光线经透镜折射后传播方向都会发生偏转D．以上说法都不正确思路分析一般的透镜若有两个球面，就意味着有两个焦点；但少数透镜只有一个球面，这就意味着这种透镜只有一个焦点．对于凸透镜应有两个实焦点(或一个实焦点)，对于凹透镜应有两个虚焦点(或一个虚焦点)．而且入射光线如果指向凸透镜或凹透镜，且通过光心，则不会发生折射现象，而是沿直线传播．因此选D正确． (注意凸透镜和凹透镜的焦点的性质) 答：D[例3]怎样利用太阳光测未知凸透镜的焦距呢?答：由于太阳离地球很远．所以射到地球表面的太阳光小范围内可以近似看成是平行光，根据焦点的定义，平行光通过凸透镜后会聚到焦点上．具体做法是在透镜下放一与镜平行的光屏，让透镜对准太阳光，前后移动透镜会在屏上看到一个光斑，测量光斑最小最亮时透镜边缘到屏面的距离，这个距离大约等于凸透镜的焦距．(此方法只能粗测焦距)[例4]根据图3—4(a)中入射光和出射光的情况在方框内填上一个适当的光学元件．思路分析 (注意这五种镜子的区别)我们知道的光学元件一般有平面镜、凸透镜、凹透镜、凸面镜、凹面镜五种，其中平面镜对光的作用是能够改变光的传播方向；凸透镜和凹面镜对光有会聚作用；凹透镜和凸面镜对光有发散作用．将各图中的出射光与入射光进行比较：甲图中，入射光是会聚光，出射光变为平行光而不是反射光；乙图中平行光入射，出射光是发散光，而不是反射光，注意到两条入射光线出射时上下位置颠倒了，只有平行光通过凸透镜且出射光过焦点后位置才会发生颠倒；丙图中，出射光与入射光都是平行光，只是光的传播方向发生了变化．答：如图3-4(b)[例5]完成图3-5中的光路图思路分析图中所给的四个透镜，(a)、(b)是凸透镜．(c)、(d)为凹透镜，并且(a)、(c)给出入射光线，要求画出折射光线．而(b)、(d)则给出折射光线，要求画出入射光线．根据光心、焦点的定义方法就能画出这些特殊光线．在画图中要注意光的传播方向． (利用基本概念完成作图) 答：如图3—6所示．[例6]利用两面凸透镜把二束平行光变成另二束平行光，同时使“上、下”的光线更换位置． (用画图的方法完成这个题目．)思路分析平行放置这两个透镜1L 和2L ，同时使1L 的右侧焦点与2L 的左侧焦点重合．按透镜的焦点性质就可以画出此图．答：如图3-7所示． (通过透镜性质明确作图方法)[例7]试说明凸透镜能成实像的条件?思路分析根据凸透镜的成像规律，物体位于凸透镜一侧的1倍焦距到2倍焦距之间时在透镜另一侧成放大、倒立的实像；物体位于凸透镜一侧的2倍焦距以外时在透镜另一侧成缩小、倒立的实像．本题只是说明成实像的条件，并不考虑成的是放大像或是缩小像，因此只抓住“成实像”． (注意大、小实像的条件)答：物体在凸透镜一侧1倍焦距以外．[例8]人用眼睛______________看到凸透镜中成的虚像；人用眼睛__________看到凸透镜中成的实像．思路分析 (在人眼视网膜所成的像是实像)人能看到像是因为有光线进入人眼．凸透镜成虚像时，物体发出的光线经凸透镜折射后进入人眼，这些光的反向延长线相交而成虚像，所以虚像人眼是能看到的；物体发出的光线经凸透镜折射后，会聚成实像，实像所发出的光进入人眼就能使人看到它，因此人眼当然能够看到实像．答：能能 (注意“虚像”和“实像”人眼都能看到)[例9]一个“上”字形的霓虹灯，通过凸透镜成像在光屏上，图3—8中四个像正确的是( )思路分析一般来说，凸透镜所成的实像总是倒立的，并且是上下颠倒，在实际问题中，由于凸透镜是一个圆形的，光除了能被透镜上、下偏折，同样也能使光在左、右偏折，即光通过凸透镜后总是向中心，玻璃厚的部分偏折，因此凸透镜所成的像不仅上、下颠倒，左、右也要颠倒，所以只有D图符合要求． (从一个平面分析成像情况)答：D[例10]一支蜡烛立在凸透镜前，调节光屏的位置，恰好在光屏上得到缩小的清晰的像．若保持透镜位置不动，把蜡烛和光屏对调一下位置，则( )A．在光屏上仍可呈现缩小的像B．隔着透镜可看到蜡烛的像C．在光屏上呈现放大的像D．在光屏上呈现与蜡烛等大的像思路分析 (根据光路可逆性进行分析)根据教材中的探究问题(实验)，就应该知道，当物体在光屏上成缩小的实像时，此时物距大于二倍焦距，则所成的像应在一倍焦距和二倍焦距之间．若透镜位置不动，而把物体和光屏的位置对调，则原来的像距为现在的物距，原来的物距为现在的像距．根据上述分析蜡烛应在光屏上呈现放大的像，因此选C正确．答：C[例11]物体放在距凸透镜前30cm的位置上时，在另一侧的光屏上能够得到放大的倒立的像，透镜的焦距可能是( )A．7．5cm B．20cm C．30cm D．40cm思路分析物体通过透镜成放大倒立实像的条件是物体在透镜的焦点到2倍焦距之间，因此f<30cm<2f，由此可以算出30cm>f>15cm，在答案中找出满足条件的选项． (这点是分析本题的关键)答：B[例12]物体距凸透镜20cm时，可在光屏上得到一个缩小的实像，若把物体向透镜方向移8cm，又可在光屏上得到一个放大的实像，则透镜的焦距是( )A．20cm B．10cm C．9cm D．5cm思路分析可用u表示物距，v表示像距，f表示焦距根据题意，当u=20cm时，物体通过凸透镜在光屏上成倒立、缩小的实像．即物距必须满足u>2f，也就是f<10cm．错解A.当焦距为10cm时，物体在20cm处成等大实像，不符合题意．而当焦距为5cm，根据题意，物体又向透镜移动8cm，不可能成放大实像．因此只有焦距为9cm时，才刚好同时满足题意中的两个条件．因此选C正确．答：C (注意：物体移动时的分析方法)[例13]简述照相机是怎样进行工作的?思路分析与答照像机的标准镜头焦距大约50—75mm，而镜头伸缩的范围很小，在1cm左右，就是说，像距很短．因此，被摄物体一般都在距离镜头很远的地方，最近也在1m左右．这一距离也远远大于二倍焦距．当物体在很远很远的地方时(一般大于20m时)，我们就称物距为无穷远，照像机的距离环上有“ ”的符号，就表示无穷远．这时，镜头距底片最近，等于镜头的焦距．有些同学很喜欢摄影，也经常进行摄影实践活动．通常把调距离叫调焦距，也称调焦．这里有个误会，实际上，不是在调焦距，而是在调整像距．因为照像机的镜头焦距是固定的不能调(除变焦镜头以外)．当用照像机给一个同学照像时，人距镜头越近，照出像片中人越大．但是一定要调整镜头加大像距，即向前推出镜头．(加大像距是使像能够成在底片上)[例14]简述幻灯机、电影机是怎样工作的?思路分析与答幻灯机和电影机的原理一样，都是利用凸透镜成放大实像的原理．幻灯片、电影片与镜头的距离是物距，镜头到银幕的距离是像距．银幕距离镜头越远银幕上的图像越大，即像距越大，像越大．与此同时，应该使物距减小，即把镜头向幻灯片、电影片方向移动． (明确凸透镜和平面镜的综合应用)现在不少学校的教室里都配备有投影书写仪，又叫投影器，它和我们课本上介绍的幻灯机原理相同，只不过是在光路上增加了一个平面镜，改变了光路，使投影幻灯片平放在书写台面上而成一个直立的像．[例15]简述怎样合理应用放大镜．思路分析与答使用放大镜观察物体时，物体应放在凸透镜的焦点以内，由于放大镜利用了凸透镜成虚像的原理，因此，人们看到的是正立的像．实际上，使用放大镜观察物体时，物体离放大镜越远(但保证u<f)看到的像越大，像也越远． (物距变大，像距也变大)[例16]有一张照片，发现其景物模糊不清，而且整个画面偏黑，其形成的原因是在拍照时，没有调节好( )A．调焦环 B．快门 C．光圈 D．以上说法都正确思路分析根据上述照相机的工作情况知道，用照相机拍照时，景物若模糊不清，说明像距没有调好．因此应该使用调焦环．同时整个画面偏黑，说明曝光过度，应调整快门时间和光圈的大小．因此本题应选D正确．答：D (注意：光圈、快门和调焦环的区别)[例17]下面说法正确的是( )A．近视眼应用凸透镜矫正B．近视眼应用凹透镜矫正C．远视眼产生的原因是晶状体太厚D．远视眼产生的原因与近视眼产生的原因一样，是玻璃体变混浊思路分析人眼中相当于凸透镜的主要结构有晶状体和角膜，它把来自物体的光会聚在视网膜上，形成物体的像通过其他组织就可以使人看见物体了．近视眼产生的原因是晶状体太厚，折光能力太强．使光会聚在视网膜前．所以在眼睛前要放一个凹透镜进行矫正．因此B正确．答：B (会根据人眼结构进行物理现象的分析)[例18]关于人眼所“见”，下列说法正确的是( )A．透过窗户玻璃看到的像都是实像B．通过近视眼镜看到的可能是虚像C．通过近视眼镜看到的一定是虚像D．人眼通过透明介质看到的像一定是实物的虚像思路分析根据光的折射规律，窗户玻璃对光线有折射作用，能使其形成的虚像平移．近视眼镜是用凹透镜制成的，它是发散透镜，通过图3—9可以说明总是成正立、缩小的虚像．而人的眼睛中的晶状体相当于凸透镜，它能使折射光线落在视网膜上形成实像．答：CII、综合能力提升测试一、理解与应用1．透镜是利用光的___________现象制成的，凸透镜对光有___________作用，凹透镜对光线有______________作用。
显微镜和望远镜
探讨：
1、望远镜能望清远处物体的原理？ 通过物镜把远处的物体成像在目镜的焦点附 近，增大了视角，所以看物体更加清楚。 2、望远镜的物镜直径大些好还是小些好？为什 么？
望远镜的物镜的直径 大些好，直径很大， 大些好，直径很大， 能够会聚更多的光， 能够会聚更多的光， 使得所成的像更加明 亮。
凹面镜会聚光线
初步认识科学技术对于社会发展和人类生 活的影响。 活的影响。
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1.显微镜 显微镜 2.望远镜 望远镜
1.显微镜 显微镜
一般的放大镜，放 大倍数有限，要想看清 楚动植物的细胞等非常 小的物体，就要使用显 微镜。
自主学习:
1、显微镜主要由哪些部件组成（结构）？ ：用显微镜可以观察到神奇
的微观世界， 的微观世界，如果要观察遥远的星 需要用什么？ 球，需要用什么？ 望 远 镜
自主学习：
1、为什么平常看物体有远小近大的感觉？ 2、怎样理解视角？ 3、物体对眼睛所成的视角的大小与哪些因素有 关？
视 角从眼睛的光心向观察物体的两端
所引的两条直线的夹角。 所引的两条直线的夹角。
光学显微镜的放大倍数等于物镜与目镜的放 大倍数的乘积。 大倍数的乘积。
巩固练习
1.望远镜物镜的作用是使远处的物体在焦 望远镜物镜的作用是使远处的物体在焦 点附近成_____像 ），这 点附近成 实 像（填“虚”或“实”），这 缩小的 个像是__________ （填“放大的”或“缩小 放大的” 个像是 照相机 ），道理就像 道理就像__________的镜头成像一 的”），道理就像 的镜头成像一 放大镜 目镜的作用则像一个__________用来把 样，目镜的作用则像一个 用来把 这个像放大。 这个像放大。 2、物体对眼睛所成视角的大小不仅和 物体本身的大小有关，还和物体到眼睛 的大小有关， _____ 有关。 的______ 物体到眼睛的距离 有关。
第三章：透镜
中间厚、边缘薄凸透镜对光线有会聚作用远视眼镜种类中间薄、边缘厚凹透镜对光线有发散作用近视眼镜u>2fu=2f时, 成倒立、等大、实像成像规律f<u<2f时，成倒立、放大、实像u=f时，不成像透u<f时，成正立、放大、虚像镜角膜、晶状体相当于一个凸透镜，相当于照相机眼睛-------眼球的镜头。
瞳孔相当于照相机的光圈视网膜相当于照相机的底片投影仪：f<u<2f 倒立、放大、实像应用照相机：u>2f 倒立、缩小、实像放大镜：u<f 正立、放大、虚像目镜：放大镜的作用显微镜物镜：f<u<2f,倒立、放大、实像。
目镜：放大镜作用望远镜物镜：u>2f,倒立、缩小、实像第三章《透镜及其应用》复习提纲一、透镜1．通过光心的光线传播方向不变。
2．凸透镜能使平行于主光轴的光线会聚在焦点(F)。
3．凸透镜焦距越短,会聚作用越强（光线通过后偏折得厉害）。
同种材料制成的凸透镜，表面越凸，焦距越短。
4．凸透镜对光线有会聚作用；凹透镜对光线有发散作用。
5.测焦距:(1)将凸透镜正对着太阳光。
(2)调节凸透镜与纸屏的位置，直到纸屏上出现最小最亮的光点。
(3)用刻度尺测出透镜中心到光点的距离即为焦距。
二、生活中的透镜1．照相机:照相机的镜头相当于凸透镜,暗箱中的胶卷相当于光屏.当物距大于两倍焦距时,它能成倒立、缩小的实像。
投影仪：投影仪上有一个相当于凸透镜的镜头。
当物距稍大于焦距时,它能成倒立、放大的实像。
放大镜：放大镜本身就是一个短焦距的凸透镜。
当被观察的物体在其焦距以内时，它能成正立、放大的虚像。
2．凸透镜成实像时，物体和实像分别位于凸透镜的两侧；凸透镜成虚像时，物体和虚像分别位于凸透镜的同侧。
3．平面镜成像与凸透镜所成的虚像有何异同：不同点：平面镜是通过光的反射成等大的虚像；凸透镜是通过光的折射成放大的虚像。
相同点：都是由光线的反向延长线的交点组成，都不能用光屏来承接。
天文地理百科上-第三章
第三章天文必备：天文望远镜【天文望远镜】【工作原理】天文望远镜是一种令人惊奇的仪器，它可以使远处的目标看起来很近。
为了更好地理解天文望远镜的工作原理，我们先考虑一下这样一个问题：为什么用裸眼看不到远方的目标呢？例如，为什么用裸眼看不到50米处的硬币呢？答案很简单：因为远方的目标在视网膜上的呈像没有占据足够的位置。
如果您有一双很大的眼睛，可以聚集到更多由远方目标发出的光并且在您的视网膜上形成明亮的像，那么，您就可以看到这个目标。
望远镜的两个光学件就可以帮助您将这一假设变为现实：物镜，它可以把远方目标发出的光会聚到焦点上（在焦点上呈像）；目镜，它把物镜焦点上的像放大，使之在您的视网膜上呈像。
这和放大镜的原理一样，它把小的物体放大后在您的视网膜上呈像，这样小的物体看起来就变大了。
天文望远镜的主要部件是：主镜筒、物镜、目镜。
主镜筒的作用是：固定物镜，使之与目镜保持恰当的距离；阻止灰尘、湿气和干扰像质的杂光。
物镜的作用是聚光和在焦点处呈像。
目镜的作用是把物镜焦点处的像放大后在您的视网膜上呈像。
【种类】按照光学结构的不同天文望远镜可分为许多不同的种类，但比较常用的是两种：折射式天文望远镜（用光学透镜做物镜）和反射式天文望远镜（用曲面反光镜做物镜）。
尽管两者可以达到一样的效果，但它们的光学结构是完全不同的。
折射式天文望远镜：折射式天文望远镜通常采用两片或多片镀膜透镜组合而成的消色差物镜。
一般来讲，制作大口径（100mm以上）的组合透镜是非常困难的，所以常见的折射式天文望远镜的口径都不超过100mm。
反射式天文望远镜：反射式天文望远镜的物镜是一曲面反射镜（主镜）。
在物镜的光路上放置了一个呈45度倾斜的小平面反光镜（副镜）以把物镜反射的光线转向镜筒一侧的目镜。
反射式天文望远镜相对比较容易做到大的通光口径。
这就意味着反射式天文望远镜可以有很强的聚光能力，可以用以观测昏暗的深空目标，以及用以天文拍照。
【光学性能】天文观测者应根据观测目的的不同来选用不同的天文望远镜。
(应用光学)第三章.眼睛及目视光学系统
3 人眼及其光学系统
已知显微镜的视放大率为-300，目镜焦距为20mm，求显微镜物镜 的倍率。若人眼的视角分辨率为60’’ ，则用该显微镜能分辨的两物点 的最小距离是多少？
目
250
f目'
=物目
300
物
250 20
物
24
tan 仪 =
y' f目'
物 24
y' y
tan 60''
明视距离: 眼睛前方250mm 距离处，SD=(1 / (-0.25))= -4 近点距离: 眼睛通过调节能看清物体的最短距离. 远点距离: 眼睛能看清物体的最远距离 最大调节范围 = 近点视度 – 远点视度
应用光学（第四版）
3 人眼及其光学系统 不同年龄段正常的人眼调节能力
年龄 10 15 20 25 30 35 40 45 50
'
r'
0.61 n'sin U 'max
0.61 n'(D / 2R)
1.22R n'D
应用光学（第四版）
3 人眼及其光学系统
'
0.61 n'sin U 'max
1.22R n'D
当满足小角度时，sinU'max=tanU'max=U'max
'
0.61 n'sin U 'max
0.61 n’u '
最大调节范围/视度 -14 -12 -10 -7.8 -7.0 -5.5 -4.5 -3.5 -2.5
近点距离 (mm) 70 83 100 130 140 180 220 290 400
八年级物理上册 第三章 第五节 课件
注意： 注意：
显微镜经过两次放大后看到倒立放 大虚像。 大虚像。 望远镜看到的是倒立缩小的虚像， 望远镜看到的是倒立缩小的虚像， 但视角被放大。 但视角被放大。 天文望远镜多用反射式望远镜， 天文望远镜多用反射式望远镜，因 为容易得到更大的口径。 为容易得到更大的口径。
显 微 镜 和 望 远 镜
为什么显微镜物镜的焦 距要比较短，目镜的焦距要 比较长？为什么望远镜的物 镜的焦距要比较长而目镜的 焦距要比较短？
解析：使用显微镜时，从物体（标本）射出的光线， 解析：使用显微镜时，从物体（标本）射出的光线， 经过物镜后形成一个放大的实像.这个实像被目镜再 经过物镜后形成一个放大的实像 这个实像被目镜再 次放大，经过两次放大，光线变得很弱，不容易看 次放大，经过两次放大，光线变得很弱， 清楚.因此 一方面要使被观察的物体明亮 因此， 要使被观察的物体明亮， 清楚 因此，一方面要使被观察的物体明亮，一方面 物体要尽可能离物镜近一些， 物体要尽可能离物镜近一些，以便更多的光线进入 物镜.为了保证物体经物镜成放大的实像 为了保证物体经物镜成放大的实像， 物镜 为了保证物体经物镜成放大的实像，物体要在 一倍焦距以外，故物镜的焦距要设计得短一些.为使 一倍焦距以外，故物镜的焦距要设计得短一些 为使 经物镜成的实像落在目镜的焦距以内，目镜的焦距 经物镜成的实像落在目镜的焦距以内， 又总是设透镜） 使用望远镜（物镜、目镜都是凸透镜）时，为了 使远处的物体（天体） 使远处的物体（天体）经物镜成的实像尽可能明 物镜做得大些.物镜越大 要把物镜做得大些 物镜越大， 亮，要把物镜做得大些 物镜越大，可以会聚的光 线越多，像就越明亮， 线越多，像就越明亮，就越容易观察更远更暗的 物体（天体） 镜面越大 其焦距就越长.为了尽可 镜面越大， 物体（天体）.镜面越大，其焦距就越长 为了尽可 能增大视角， 能增大视角，经物镜成的实像离目镜的距离要尽 可能接近目镜的焦距（比焦距小） 为了使更多光 可能接近目镜的焦距（比焦距小）.为了使更多光 线进入到目镜中（增大像的亮度）， ），经物镜成的 线进入到目镜中（增大像的亮度），经物镜成的 实像要尽量靠近目镜， 实像要尽量靠近目镜，所以目镜的焦距要设计得 短一些. 短一些
物理光学第三章习题解答
多少？
解：S1和S2的像的强度分布式
I
I0
2
J1(Z Z
)
2
*
S1的像的中央对应于 Z 0
S2的像的第一强度零点对应于 Z 1.22 3.833rad
两像之间中点对应于 Z 1.22 0.61 1.9rad
2 将Z值代入*式，得中间点单独强度 I1 I0 因此，中间点合强度与像中央强度之比
解：加玻璃片后，双缝至P点程差为
d sin (n 1)h d sin (1.5 1) 0.001 m
又 a sin n（n=0对应衍射极大，n=±1,±2…为极小）
d m 0.0005 1 (m 1) 又 d 3 m 3n 1处缺级
a
n
n
a
故未加时，dsinθ=0为中央零级，m=3n处缺级
t1[
(
f
f0) (
f
f0 )]
1 2
i
t1e
2
[
(
f
f0) (
f
f0 )]
因此，有三个衍射斑（第一项为0级）
由于 f0 处各有相差
i
e2
的两
项，其合成振幅应为
2 2
t1
2
I f0
I0
2 2
t1
t0
2
1 2
t1 t0
11. 在不透明细丝的夫琅和费衍射图样中，测得暗条纹 间距为1.5mm，所用透镜的焦距为30mm，光波波长为 632.8nm。问细丝直径是多少？
加玻璃后，dsinθ=0.0005为零级，m=（3n+1）处缺级
即整体条纹平移一级
28. 设光栅的振幅透射系数为
t(x)
t0
初三大复习第三章凸透镜成像规律 知识点3
第三章 透镜第一节知识点一、透镜{凸透镜 定义 中间厚边缘薄 符号 (对光的作用 会聚 凹透镜 定义 中间薄边缘厚 符号 对光的作用 发散 二、六个重要的定义1、主光轴：透镜上通过两个球心的直线叫主光轴2、光心；凡是通过该点的光线其传播方向不改变3、焦点；F 凸透镜能使平主光轴的光会聚在一点4、焦距；f 焦点到光心的距离 5、物距；u 物体到凸透镜的距离6、像距；v 像到凸透镜的距离 三、典型的光路图4四、辨别透镜的方法1、摸{中间厚边缘薄 凸透镜 中间薄边缘厚 凹透镜2、靠近物体看{放大的是凸透镜 缩小的是凹透镜3、对着太阳光照{能出现最小最亮的点 凸透镜 没有最小最亮的点 凹透镜 五、怎样粗略测量凸透镜焦距的方法 器材；太阳光、凸透镜、白纸，刻度尺做法；让凸透镜正对着太阳光，在凸透镜后平行放一张白纸，前后移动白纸（透镜不动）使纸上出现最小最亮的光斑，即为凸透镜的焦点，用刻度尺测出焦点到凸透镜的距离，就是凸透镜的焦距 第二节一、实验报告的内容 1、实验名称 2、实验目的 3、实验原理 4、实验器材5、实验步骤（实验表格）6、实验结论二、探究凸透镜成像的规律 实验1、器材；蜡烛、凸透镜、光源、刻度尺、火柴2、器材放法；蜡烛 、 凸透镜 、 光屏3、实验室首先调节蜡烛 、 凸透镜 、 光屏使三者的中心大致在同一高度，目的像恰好呈在光屏的中央F FF FF F FF三、1、照相机原理；当u>2f时，成倒立缩小的实像镜头相当于凸透镜胶片相当于光屏2、投影仪（幻灯机）原理；当f <u<2f时、成倒立放大的实像平面镜的作用改变光的方向3、放大镜原理；当u<f时成正立的放大的虚像凸透镜成像图三、凸透镜成像光路图1、当u>2f时，成倒立缩小的实像，此时，f<v<2f。
应用举例：照相机等。
2、当u=2f时，成倒立等大的实像，此时，v=2f。
此点为成实像大小的分界点。
3、当f<u<2f时，成倒立放大的实像，此时，v>2f。
应用光学【第三章】第一部分（ＰＤＦ）
第三章光学仪器目视光学仪器：和人眼配合使用的仪器本章主要解决的问题：•眼睛的构造•望远镜、显微镜的工作原理•眼睛与目视光学仪器配合的问题、眼睛缺陷及调整•如何选择成像光束的位置•选择成像光束的原则•限制光束的方法§3-1人眼的光学特性•人眼的构造从光学角度看，主要有三部分：－－－－镜头－－－－底片－－－－光阑人眼相当于一架照相机，能够自动调节角膜：透明球面，光线首先通过角膜进入眼睛前室：角膜后面的空间部分，充满水液，n=1.3374,对光线起会聚作用水晶体：双凸透镜，借助周围肌肉的收缩及松弛，前表面半径可减小或加大，改变焦距。
角膜，前室和水晶体相当于镜头部分。
视网膜：视神经细胞和神经纤维，相当于感光底片黄斑：视网膜上视觉最灵敏的地方这两项相当于感光部分虹膜：水晶体前面的薄膜，中心有一圆孔，成为瞳孔，随着入射光能量的多少，瞳孔直径可放大或缩小。
相当于可变光阑盲点：视神经纤维的出口，没有感光细胞，不产生视觉盲点实验视觉的产生外界的光线进入人眼成像在视网膜上，产生视神经脉冲通过视神经传向大脑，经过高级的中枢神经活动，形成视觉物理过程，生理过程，心理过程人眼的光学特性视轴：黄斑中心与眼睛光学系统的像方节点连线人眼视场：观察范围可达150º头不动，能看清视轴中心6º－8º要看清旁边物体，眼睛在眼窝内转动，头也动人眼的调节：视度调节、瞳孔调节1、视度调节定义：随着物体距离改变，人眼自动改变焦距，使像落在视网膜上的过程。
F’•调节量的表示：视度与网膜共轭的物面到眼睛的距离的倒数1SD=l 单位为米l•明视距离和近点、远点明视距离：眼睛前方250mm，SD=(1 / (-0.25))= -4 近点：眼睛通过调节能看清物体的最短距离远点：眼睛能看清物体的最远距离最大调节范围＝近点视度－远点视度年龄最大调节范围/视度近点距离/mm10 15 20 25 30 35 40 45 50-14-12-10-7.8-7.0-5.5-4.5-3.5-2.57083100130140180220290400 不同年龄正常人眼的调节能力2、瞳孔调节外界物体的亮暗随物体，天气，时间而不同。
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度是慢的(颗粒小)，而快速胶片却分辨本领低。
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§2.2 电荷耦合器件 - CCD
60 年代中期以来, 发展了新的固体探测器件 — 电荷耦合器件— Charge Coupled Device, 简 称 CCD。CCD具有量子效率高、噪声低、动态 范围宽和线性度好，兼有照相底片和光电倍增 管的优点, 因此它在现代天文光学和红外的光度 测量和光谱观测中得到愈来愈广泛的应用， 已 基本代替照相底片。
2. 照相底片的特性 • 照相底片的最大缺点是它的响应是非线性的，只有一小 段范围是线性的并且不能外推。测量时必须对底片先进
行定标。即先要求出底片的特性曲线。
底片特性曲线 是底片的密度(D)和曝光量(H)之间的关系曲线 底片密度即底片的黑度（D）， 定义为 D = log(Φi/ Φ。) 式中Φ。是底片未露光部分的透射率，称为底片灰雾； Φi 是底片露光所测处的透射率。 曝光量（H） H = Et , 式中 E为光的照度, t 为曝光时间。 5
1. 照相底片的探测原理 照相底片是利用光化效应进行探测，使光信号作用于照 相底片，底片的卤化物(如AgBr-溴化银)分子吸收光子， 形成潜像中心。需通过显影(使溴化银还原为金属银)和定 影（去掉残留的溴化银）来还原潜像，还原后潜像中心 呈现为黑颗粒。单位面积内黑颗粒的数目取决于天体的 亮度，像的黑度反映了所吸收的光量(在底片上的照度)。 但底片上像的颗粒黑度不是随着照度的增强而线性增强， 即底片的响应是非线性的,只有很小部分有线性关系 ,而且 不同乳胶具有自己的特性。 照相底片的分辨率 它取决于底片乳胶颗粒大小。颗粒 愈细,分辨率愈高。新发展的柯达Ⅲa系列底片其分辨率可 4 达 2000条线/mm =2条/μm。相当于0.5μm/颗粒。
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2.2.1 CCD 成像的基本 原理：
CCD 简单来说是硅光二极管组成的面阵，在实际的观 测中它和底片一样可以得到天体的像，不同的是此像是
天文照像中要依 据观测天体的颜 色、明暗不同， 选取不同底片的 灵敏度和适合的 分光响应底片。
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(4) 量子效率 照相底片的量子效率很低，这是它最大的缺点，一般底 片为0.1%～1.0%，经敏化后的天文底片也不超过4% (5) 底片的空间分辨本领 用每毫米可分辨图像的条纹多少来量度。范围大约
从20 ~ 200条/mm。颗粒愈小，底片的分辨率愈高。
3.00
2.80
2.60
2.40
2.20
2.00
1.80
1.601.Leabharlann 01.201.00
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0.80
0.60
4. 照相底片的特性指标 (1) 互易率 照度E和时间t不能互易,即长时间的曝光底片呈出的像比 获得等光量子数的短时间露光得到的像要浅, 这称为互易 率失效。底片还有间歇效应，即对同一个光源，断续的曝 光与连续的露光所得的像密度不同。除此之外，还有底片
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天文光学观测仪器系统
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§2.1 照相底片
• 天体照相观测在天文观测中曾起过重要的作用, 随着现 代先进电子探测器件广泛应用，已逐步被CCD替代，
在大视场的天文观测方面，由于它可以包容巨大的信息
容量，因而底片仍有其保留价值。如里克天文台的双筒 天体照相仪有世界最大底片，其尺寸是 500×500 mm ， 一张底片可以拍摄到成千上万颗星。 • 著名的帕洛马(Palomar)天图就是用照相底片完成的。 天体摄影是天文爱好者方便可行，饶有兴趣的活动。依 据观测的天体不同可选取不同的照相方法及照相器材。 流星、流星雨的照相观测能客观地给出流星、流星雨的 准确方位、星等和计数等。 3
(1) 利用已知星等的标准星绘制底片特性曲线 若所拍摄的天区内有标准星，即可画出以其星等为纵坐标， 相应的密度为横坐标的该底片特性曲线。 若所拍摄的天区内没有标准星，也可选其他天区(昴星团 ， 北极星序)，但曝光时间需相同，且在同一张胶片上。 (2) 在实验室利用阶梯减光板绘制底片特性曲线 将阶梯减光板放在底片上，用标准光源照射，冲洗后可得 到阶梯减光板的像，测出不同阶的密度，即可得底片特性 曲线。
(3) 底片的分光响应
普通的底片是对短波敏感,亦即对蓝、紫和近紫外部分的波长 敏感。全色照相底片对整个目视波段范围内其灵敏度近乎一 样。底片的灵敏度随波长而变化的曲线称为分光响应曲线， 普通底片是模拟人眼的分光响应曲线而制作的底片。天文专 业照相观测采用天文底片，如 103a-O (蓝敏天文底片), 103-F （红敏的天文底片）等。
边缘效应，即当一亮条照射到底片上，其像边缘比像中心
的黑度大。因此在显影过程中要不断地无规则扰动以减少 这种效应。 (2) 底片的感光度 也就是底片的灵敏度。它取决于底片乳胶颗粒的大小。 颗粒愈粗,灵敏度越高。灵敏度用ISO值表示，比如通常 用的胶卷是ISO100，天文用ISO1600，ISO3200。 8
第二部分 天文辐射探测器
天文观测是通过天文观测仪器系统来接收天体的信息 -
-电磁辐射的。
一个完整的天文光学观测仪器系统包括：
• 望远镜：收集天体的辐射
• 辐射分析仪：摄谱仪，滤光片等； • 辐射探测器：常用的辐射探测器除了眼睛以外有照相底 片、光电倍增管、电荷耦合器件(CCD)等。 • 计算机：控制，实时处理和分析观测资料；
底片特性曲线的左下部分是曲线的趾部为露光不足部分；中 间部分为直线部分，直线的斜率叫作底片的反差；直线的上 端为露光过渡部分，在这区域，当曝光量再增加时,其黑度 （密度）也不再增加。底片特性曲线的最上面部分是曲线的 反转部分。
底片 特性
曲线
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3. 照相底片的定标方法
在天文观测中常需要由照相底片求出天体相应的星等或光的强度， 这就需要对所用的照相底片定标，即求出它的底片特性曲线。显 影和定影的时间差异都会得到不同的底片特性曲线。因此对天体 照相的目标片和定标片要尽可能地取自同一张底片，并同时进行 显影和定影。定标方法可有两种：