望远镜的设计与组装.
发射望远镜的设计与装调
第 ２ 期
光 学 精 密 工 程
Ｏ ｐｔ ｉ ｃ ｓ ａ ｎ ｄ Ｐｒ ｅ ｃ ｉ ｓ ｉ ｏ ｎ Ｅｎ ｇｉ ｎｅ ｅ ｒ ｉ ｎ ｇ
Ｖｏ ｌ ＿ ２ ２ Ｎｏ ． ２
Ｆｅｂ ． ２Ｏ１ ４
２ ０ １ ４年 ２月
文章编号
１ ０ ０ ４ — ９ ２ ４ Ｘ （ ２ ０ １ ４ ） ０ ２ — ０ ３ ６ ９ — ０ ７
统像差 ， 得 到 灵 敏 度 矩 阵并 用 于 系 统 的 装 调 和 检 测 。得 到 的 结 果 显 示 系 统 的 波 前 误 差 Ｒ ＭＳ为 ０ ． １ ４ ６ ７ Ｘ ，Ｐ Ｖ为 ０ ． ７ ３ ９
４ Ｉ Ｘ（ ＝６ ３ ２ ｎ ｍ） 。检测结果表明 ， 桁 架式结构的镜头能满足 发射望远 镜系统 对像 质的要求 ， 可 实 现 激 光 发 射 并 保 证 激
光 的准直性 。 关 键 词 ： 发 射 望远 镜 ； 桁 架； 调整机构 ； 偏 心误 差 ； 灵敏度矩 阵； 自准 直 检 验 中 图分 类 号 ： ＴＨ７ ５ １ 文献标识码 ： Ａ ｄ ｏ ｉ ： １ ０ ． ３ ７ ８ ８ ／ Ｏ Ｐ Ｅ ． ２ ０ １ ４ ２ ２ ０ ２ ． ０ ３ ６ ９
Ｄｅ ｓ ｉ ｇ ｎ ａ ｎ ｄ ａ ｓ ｓ ｅ ｍｂ ｌ ｙ ｏ ｆ ｔ ｒ ａ ｎｓ ｍｉ ｔ ｔ ห้องสมุดไป่ตู้ ｒ ｔ ｅ ｌ ｅ ｓ ｃ ｏ ｐ ｅ
Ｓ ＵＮ Ｊ ｉ ｎ ｇ — ｗｅ ｉ ，ＬＯ Ｔｉ ａ ｎ — ｙ ｕ，ＹＡＯ Ｌｉ — ｓ ｈ ｕ ａ ｎ ｇ，ＬＩ Ｕ Ｊ ｉ ｅ
发 射 望 远 镜 的 设 计 与 装 调
孙敬伟， 吕天宇， 姚丽双 ， 刘 杰
（ 中国科学院 长春光学精 密机械与物理研究所，吉林 长春 １ ３ ０ ０ ３ ３ ）
天文望远镜组装方法
天文望远镜组装方法一、准备工作1.1 了解部件天文望远镜的部件就像一个小团队里的各个成员，少了谁都不行。
咱们得先知道有哪些部件，通常有镜筒、三脚架、目镜、物镜、寻星镜等。
镜筒是核心部分，就像人的身体，里面装着关键的镜片。
三脚架呢，就像稳稳当当的三条腿，给望远镜提供坚实的支撑，要是三脚架不稳，那看星星的时候就像在晃悠悠的船上看远处的灯塔，啥都看不清楚。
目镜和物镜就像望远镜的眼睛，负责把遥远的星光拉到咱们眼前。
寻星镜则像个小侦察兵，先帮我们找到目标星星大致的位置。
1.2 检查部件在组装之前，得像检查宝贝似的把每个部件都查看一遍。
看看有没有划痕啊，损坏啊之类的。
要是发现有问题的部件，那可就像打仗的时候带着坏了的武器，肯定影响整个看星星的“战役”。
而且要确保每个部件都干净，要是镜片上有灰尘或者污渍，那就好比蒙了一层纱看东西，模模糊糊的。
二、组装三脚架2.1 展开三脚架这一步很简单，就像打开一把折叠伞一样。
把三脚架的三条腿慢慢展开，让它稳稳地站在地上。
不过要注意地面得平，要是放在坑坑洼洼的地方，那三脚架就像个瘸腿的凳子，站都站不稳。
2.2 调整高度三脚架一般是可以调整高度的。
这就好比给它穿合适的鞋子，要根据自己的身高和使用习惯来调整。
如果太高了，操作起来不方便，就像踮着脚干活，累得慌；要是太矮了，看星星的时候就得弯着腰，像个小老头似的，也不舒服。
三、安装镜筒3.1 连接镜筒和三脚架把镜筒小心地安装到三脚架上，这一步要轻拿轻放，就像对待刚出生的小婴儿一样。
确保连接牢固，要是没接好，镜筒就像个调皮的孩子，在看星星的时候突然晃一下，那可就前功尽弃了。
3.2 调整镜筒方向安装好之后，要调整镜筒的方向，让它朝着大致要看的天空方向。
这就像给船头指向目的地一样，要是方向错了，那找星星就像大海捞针，得费好大的劲儿。
四、安装目镜和物镜4.1 选择目镜目镜有不同的放大倍数，就像不同倍数的放大镜。
如果是刚开始看星星，别一上来就选倍数特别大的目镜，得循序渐进。
2024-2025学年物理人教版八年级上册 5.5 跨学科实践制作望远镜 课件
填“放大”“等大”或“缩小”)的像。
“不同”)焦距的凸透镜。
11.如图为某望远镜内部的部分光路图,物镜是凸透
镜,O为光心,F为物镜焦点,焦距为500 m。
(1)在图中画出光线a、b经物镜折射前的入射光线。
如答案图所示
(2)目镜是
凹
(选填“凹”或“凸”)透镜。
(3)用此望远镜观测月球时,月球经物镜成一个
倒立 (选填“倒立”或“正立”)、 缩小 (选
什么望远镜看不到很远处的任何物体呢?难道是……”请你替
小明完成这句话:难道是 因为这两个凸透镜规格相同 ?带着
猜想,小明在课堂上与同学们经过了激烈的讨论,针对猜想进行
了科学探究中的 设计实验与制定计划、进行实验与收集证据、
分析与论证、评估、交流与合作
几个环节,
最终确定了制作望远镜时,应选两个 不同 (选填“相同”或
)
A.远处的物体经过物镜成像在物镜的焦点附近
B.眼睛看到的是远处物体的倒立的实像
C.此时物镜和目镜之间的距离约为25 cm
D.物镜的作用相当于照相机,使远处的物体成像
在距离眼睛很近的位置
(
B
)
5.如图所示,小高找到两个焦距不同的放大镜模拟望
远镜观察远处的景物,其中较远的物镜的作用是使
物体成倒立、 缩小 (选填“放大”或“缩小”)
第5节
跨学科实践:制作望远镜
【项目提出】
根据透镜成像的知识,制作一个望远镜。
【项目分析】
要制作望远镜,需要完成以下任务:
1.了解望远镜的基本原理。
2.设计一个望远镜,能够用它观察校园内远处的物体。
3目实施】
1.了解望远镜的基本原理
(1)望远镜
伽利略望远镜设计
伽利略望远镜设计报告1. 总体设计要求及方法课题要求设计一个伽利略望远系统，要求：放大倍率为5X，筒长为250mm，物镜最大直径不大于25mm，接受器为人眼。
伽利略望远镜是由正光焦度的物镜和负光焦度的目镜组成，其放大倍率大于1。
光路图如下：图1 伽利略望远镜光路图为对光学系统进行迭代设计和优化，采用光学设计软件Zemax对望远镜的物镜、目镜分别进行建模和优化，以取代繁琐复杂的光路计算。
之后再将二者组合建模，并对最后的成像质量进行详细的评价。
2. 光学系统设计2.1 初步参数设计根据系统设计要求，镜筒长度250mm，而物镜到目镜的间距为：视觉放大率要求为5x ，故有：l 应当略小于筒长，因此将l 设计为240mm ，计算得出物镜焦距f o ’为300mm ，目镜焦距f e 为60mm 。
伽利略望远镜一般以人眼作为视场光阑，物镜框为视场光阑，同时为望远系统的入射窗。
由于视场光阑不与物面重合，因此伽利略望远镜一般存在渐晕现象。
出瞳应位于人眼观察处，为方便观察，设定出瞳距离目镜15mm 处，物镜的直径为25mm ，因此出瞳据物镜距离为：当视场为50%渐晕时，望远镜的视场角为：计算得出望远镜的视场角ω为2.8°，可见伽利略望远镜的视场非常小。
2.1 物镜设计2.1.1 结构选择一般有三种结构形式：折射式、反射式和折返式。
而一般军用光学仪器和计量仪器中使用的望远镜物镜为折射式物镜。
单透镜的色差和球差都相当严重，现代望远镜一般都采用两块或多块透镜组成的镜组。
其中又可分为双胶合物镜、双分离物镜、三分离物镜、摄远物镜，如下图所示。
图2 常见的物镜结构双胶合物镜是最简单和常用的望远物镜，由一个正透镜和一个负透镜胶合而成。
双胶合物镜的优点为结构简单，制造和装配方便。
通过选择材料以及弯曲镜面可以矫正透镜组的球差、彗差和轴向色差。
2.1.2 优化设计根据前面的计算，物镜焦距f o’设计为300mm，最大口径为25mm。
光学课程设计望远镜系统结构参数设计
提高性价比
设计望远镜系统结构 确定望远镜系统结构参数
优化望远镜系统结构
验证望远镜系统结构优化效 果
望远镜系统结构优化设计：通过优化设计，提高了望远镜的成像质量、分辨率和观测效率。
优化方法：采用了光学设计软件和计算机辅助设计技术，对望远镜系统结构进行了优化设计。
空间探测：探索宇 宙、研究天体物理
望远镜系统向更高分辨率、更大视场、更高灵敏度方向发展 望远镜系统向多波段、多目标、多任务方向发展 望远镜系统向智能化、自动化、网络化方向发展 望远镜系统向小型化、轻量化、便携化方向发展
望远镜系统智能化：实现自动跟踪、自动聚焦等功能 望远镜系统小型化：降低体积和重量，提高便携性 望远镜系统多功能化：集成多种观测功能，如红外、紫外、X射线等 望远镜系统网络化：实现远程控制和数据传输，提高观测效率和共享性
优化效果：优化后的望远镜系统结构具有更高的成像质量、分辨率和观测效率，满足了科研 和观测需求。
优化建议：在优化过程中，需要考虑望远镜系统的整体性能、成本和制造工艺等因素，以实 现最优的设计效果。
望远镜系统制造与 检测
材料选择：选 择合适的光学 材料，如玻璃、
塑料等
切割成型：将 材料切割成所 需的形状和尺
添加标题
添加标题
添加标题
射电望远镜：通过接收无线电波进 行观测，如射电干涉仪、射电望远 镜阵列等
地面望远镜：在地面上运行的望远 镜，如凯克望远镜、甚大望远镜等
口径：望远镜的直径，决定了望远镜的 集光能力和分辨率
焦距：望远镜的焦距，决定了望远镜的 放大倍数和视场大小
光圈：望远镜的光圈，决定了望远镜的 进光量和成像质量
寸
5.5制作望远镜(课件)人教版(2024)物理八年级上册
假设物体距离物镜很远，请根据凸透镜成像特点，推理并 论证成像的最佳距离。
最佳成像间距约等于物镜焦距
与目镜焦距之和，即f物+f目。
通过两个凸透镜组合使用，两次成像，可以使我们看清楚 远处的物体。通过光具座可以实现共轴调节。相较于手持望 远镜，还有哪些不足之处？
制作及使用望远镜
观察手持望远镜，尝试使用凸透镜、瓦楞纸、剪刀、胶带 等材料，通过小组合作，自制一个望远镜，实现望远功能。
如何准确知道成像 的最佳距离？
确定最佳成像距离
实验步骤： ①如图所示组装实验器材，调节光源、两个不同焦距的凸透镜， 使三者中心位于同一水平高度； ②将F型光源放在 98 cm刻度线处，物镜（f =10 cm）放在20cm 刻度线处，前后调节目镜（f =5cm）直至透过凸透镜看到F型 光源最大、最清晰的像。记录物镜与目镜之间最佳成像距离。
组装好望远镜，测试，看到倒立的实像
[课后学习拓展建议] 1. 为什么用手持望远镜看到的像是正立的？
如何使自制望远镜成正立的像？ 2. 如何让望远镜成的像更清楚？ 3. 查阅资料，了解望远镜的发展及其成就。
制作及使用望远镜
①如图所示，分别用瓦楞纸包裹物镜、目镜，制作镜筒。
②根据测算的最佳距离，确定镜筒的长度范围。裁出凹槽， 作为目镜和物镜前后调节的轨道。 ③将两个镜筒嵌套在一起。根据需要，调整目镜镜筒的粗细， 以便实现共轴调节。
物镜
展示： 1. 自制的望远镜能否看清楚远处的物体？ 2.简要介绍如何制作的镜筒； 3. 介绍制作过程中遇到了什么困难？ 4. 该望远镜还有哪些可以改进之处？ 通过本节课的学习，简要谈一谈你有哪些体会和收获？
认识物镜、目镜
望远镜的 放大倍数
f物
= ——————
自制天文望远镜的几种方法
自制天文望远镜的几种方法第一种方法:现有以下材料：焦距为120mm，口径为40mm的凸透镜*2焦距为40mm，口径为25mm的凸透镜*2口径为20mm的凹透镜*2如果要倍率尽可能的大，镜片应该怎样搭配？问题补充：谢谢wjj253465799 的帮忙，不过我没说清楚，*2是指2个，也就是说口径为40凸镜的有2个，口径为25的凸镜有2个，凹镜也有2个最佳答案:用焦距为120mm，口径为40mm的凸透镜*2 做物镜口径为20mm的凹透镜*2做目镜焦距为40mm，口径为25mm的凸透镜*2 放在最后做增倍镜第二种方法:2）制作方法a）选择物镜和目镜。
买来的物镜测定焦距，把物镜对着太阳，在镜片的另一侧放张白纸板，前后移动白纸板，使太阳在白纸板上成像清晰。
用直尺量出镜片到白纸板的距离，这个距离就是镜片的焦距，为17.8厘米。
目镜的焦距已测得，是2厘米。
b）设计镜筒。
为了便于调节焦距，以适应视力不同的人观测，整个镜筒做成两节，一节是物镜镜筒，一节是目镜镜筒。
它们都用黄纸板（马粪纸）制作。
物镜镜筒的直径约等于物镜的直径，物镜镜筒的长度约等于物镜的焦距。
目精镜筒的直径约等于目镜的直径，目镜镜筒的长度比目镜焦距长50~80毫米。
目镜镜筒的外径等于物镜镜筒的内径，使得目镜镜筒既能插入物镜镜筒，又能贴得比较紧，便于前后调节焦距。
c）物镜镜筒的制作。
先找一根长度稍长于物镜焦距、直径约等于物镜直径的圆管做芯柱。
物镜镜筒用黄板纸条卷绕两三层制作。
先把黄板纸切成70~80毫米宽的纸条。
其中准备做第一层的黄板纸条，一面涂上墨，等墨干透后就可以卷镜筒了。
注意墨面朝里，以消除杂散光。
在芯柱上卷绕黄板纸条的时候，纸条一圈紧挨一圈，不能有间隙，也不能重叠。
在镜筒的两端和纸条的接头处，要用涂有浆糊或胶水的牛皮纸固定好。
第一层卷好后，在第一层外面涂上浆糊或胶水，然后卷绕第二层。
为了粘得更牢，第二层的黄板纸条里面也涂上浆糊或胶水。
第二层的卷绕方向和第一层相反。
望远镜棱镜内部结构及原理图
望远镜棱镜内部结构及原理图
望远镜棱镜内部结构及原理图
光学设计方面，常见的望远镜一般采用二个基本设计之一：屋脊（Roof）或普罗（Porro，又译保罗，宝罗）棱镜。
普罗棱镜又叫直角棱镜，是传统的经典设计，比较常见的设计是由两个完全相同的直角棱镜构成，优点是形状简单，容易加工和装配，缺点是相对屋脊棱镜，重量和体积较大。
屋脊棱镜系统也称为别汉棱镜系统，比较常见的设计是由一个屋脊棱镜和一个半五棱镜构成，优点是外观为直筒型，光学结构相对轻便和紧凑，比较适合户外运动便携产品，在小口径的产品上体积和重量的优势尤其明显，不足之处是即使是相对简单的屋脊棱镜，外形也比普罗棱镜复杂的多，加工难度大，此外从装配难度和维护性来讲也难于传统的普罗棱镜，因此成本较高。
普罗屋脊。
10倍望远镜光学系统设计（普罗型）
10倍望远镜光学系统设计（普罗型）10倍望远镜光学系统设计（普罗型）摘要⽬前国内⽣产望远镜的⼚家（公司）较多，产品⼤部分销于国外，⽽对产品的性能精度要求越来越⾼，为适应社会要求，为使学⽣初步掌握光学仪器设计过程，光学系统是在透镜的基础上，以不同的组合来实现的，深⼊研究了正负透镜的成像规律和组合光路的成像特性，才能更好的研究复杂的光学系统，为⾼科技普及于民打下坚实基础。
进⼊⼆⼗⼀世纪，科学技术飞速发展，对应⽤软件的开发和使⽤，成为社会发展的重要途径。
本课题研究的主体是10倍普罗型望远镜光学系统。
普罗棱镜⼜叫直⾓棱镜，是传统的经典设计，⽐较常见的设计是由两个完全相同的直⾓棱镜构成，优点是形状简单，容易加⼯和装配，缺点是相对屋脊棱镜，重量和体积较⼤。
设计出10倍普罗型望远镜的技术指标：放⼤率10* D/f＇=1:6 视场2w =5°正像视度调节范围±5折光度. 分别计算出物镜、⽬镜的焦距，出瞳、⼊瞳的直径，视场光阑的直径，⽬镜的视场⾓，瞳距，⽬镜⼝径，⽬镜的视度调节范围。
将所得数据输⼊ZEMAX软件实现像差的校正与平衡。
最终设计出合格望远镜，画出零件图。
关键词：光学系统设计；望远镜；透镜成像；像差T en times the optical telescopes system design（porro）AbstractThe current domestic production of a telescope of the manufacturer said that most of the foreign product to sell, with the product and higher accuracy, in order to adapt to society, to prepare students to master optical instrument for the preliminary design process 。
实验十一 显微镜与望远镜的组装
实验十一显微镜与望远镜的组装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。
[实验目的]1. 学会用物像放大法测透镜的焦距。
2. 熟悉望远镜和显微镜的构造及其放大原理。
3. 掌握光学系统的共轴调节方法。
4.学会望远镜、显微镜放大率的测量。
[实验原理]1．物像放大法测透镜的焦距测量透镜焦距的方法虽然有许多种，但是在某些情况下，由于透镜的光心位置无法精确测定，甚至物屏、像屏的位置也艰定准确．所以会给测量带来一定困难。
用物像放大法测透镜或透镜组的焦距就能完全克服这一困难。
图1如图1所示，将微尺分化板作为物置于导轨上，被测透镜也置于导轨上，其间距要大于被测透镜焦距，在测微目镜中看到清晰的微尺放大像，并与测微目镜分划板无视差。
测出其横向放大率为β1，并分别记下透镜和测微目镜的位置x1、y1，把测微目镜向后移动一段距离，并缓慢前移透镜，直至在测微目镜中又看到清晰的与测微目镜分划板划线无视差的微尺放大像。
测出新的像宽，求出放大率β2，记下透镜和测微目镜的位置x2、y2.横向放大率为:像距改变量：被测透镜焦距：（1）2．望远镜的构造及其放大原理。
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。
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。
图2所示为开普勒望远镜的光路示意图，图中L0为物镜，Le为目镜。
用望远镜观察不同位置的物体时，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”。
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望远镜的设计与组装
一、实验目的
望远镜的原理及特性，并在此基础上通过自组望远镜来提高学生的动手能力以进一步加深对望远系统的理解。
二、实验装置
实验工作平台、望远物镜(焦距大约为 300mm )、目镜（焦距大约为 300mm ）、平行光管（或与物镜相距较远的刻尺，可取物距大于2米）、接收屏等、多个磁力表座。
三、实验原理
亥普勒望远镜的原理示意如下图1所示：
图 1 图中可见亥普勒望远镜也是由物镜与目镜构成，与显微镜不同的是望远镜的光学间隔为0，平行光入射平行光射出。
其系统的视觉放大倍率为：
式中，为物镜的焦距；为目镜的焦距。
在此成像过程中，有一个实像面位于分划面上，故可以实现测量。
四、实验步骤
1、先将已知焦距的望远物镜、目镜分别夹持在磁力表座上，之后将平行光管（提供无限远的物）、望远物镜、目镜依次放置在工作平台上，如图2所示。
2、将物镜的位置固定，用接收屏来接收物体经物镜所成的像，直到最清晰，并记下此时接收屏所位于的工作台上的刻尺的读数。
图 2
3、接收屏，将目镜移近物镜，直至令目镜的物方焦面与接收屏所处的刻尺读数位置大致相重合，此时固定好目镜的位置。
通过调整磁力表座夹持器调整三者共轴等高。
4、通过微调装置沿轴向前后移动目镜，人眼位于目镜之后进行观察，直至能够看
到清晰的像。
此时可粗略认为物镜的像方焦面与目镜的物方焦面相重合，从而实现了望远镜的自组。
五、思考
1、请问伽利略望远镜与亥普勒望远镜在结构形式上有什么区别？
2、在系统组合过程中应注意此什么？。