第五节显微镜和望远镜备课素材

第五章透镜及其应用

第5节显微镜和望远镜

方式一【故事导入】

嫦娥深居广寒宫，她的美丽与孤独总令我们羡慕和同情，但这始终只是一个美丽的传说而已，科学家已经利用某种仪器把月亮看得清清楚楚，上面尽是些石头，根本没有任何生命，更没有嫦娥与广寒宫。那同学们知道科学家用的是什么仪器吗？

图5－5－1

引导学生回答望远镜，引入新课。

方式二【故事导入】

约400年前，在荷兰的一个小镇上，一个磨眼镜片的手艺人不经意地透过一前一后放置的两个镜片去看远处的景物时，发现这些景物近了许多。大约1609年，意大利的科学家伽利略知道了这件事，他在研究之后，用两个凸透镜做成了一台望远镜。他后来不断改进，用自己的望远镜第一次发现了天上的银河并不是一片连续发光的云，而是由许多的星星组成的；他发现月亮表面并不是平坦的，而是有许多高低不同的环形山；发现了太阳黑子，看到了土星周围有一圈光环。更重要的是，他发现了有四颗卫星绕着木星转，很神奇吧！想了解吗？

这就是我们今天要学习的显微镜和望远镜中的望远镜。

图5－5－2

方式三【情境导入】

播放视频“微观帝国：一滴水内的微生物战争”和“‘哈勃’望远镜捕捉到宇宙‘笑脸’”(详见光盘内容)。

①大家都知道，在人类同疾病做斗争的历史上，找到像痢疾菌、伤寒菌、艾滋病病毒、非典病毒等样本，是找到抑制或杀死这些细菌或病毒的关键。

②透望天空、漫步宇宙是人类走向未来的必由之路，那么，科学上进行这些显微、远望等探究用重要工具(显微镜和望远镜)是怎样的成像原理呢？

带着这些问题，我们开始今天的学习。板书课题。

方式四【情境导入】

播放视频“《葫芦兄弟》”(详见光盘内容)。

神话故事《葫芦娃》中有一位葫芦娃有特殊的本领，他有千里眼，能够看到很远以外的东西，设问：大家想不想拥有和他一样的本领呢？我们只需要借用一特殊的工具就可以实现大家的愿望，那就是我们今天要共同学习的——望远镜。

图5－5－3

详见光盘内容

1．显微镜的原理与使用

显微镜由两组凸透镜组成，靠近眼睛的凸透镜中目镜，靠近被观察物体的凸透镜。被观察物体放在物镜的1倍焦距与2倍焦距之间，经物镜成一个倒立、放大的实像(物镜相当于投影仪)；所成实像落在目镜的一倍焦距以内，经目镜成一个正立、放大的虚像(目镜相当于放大镜)。

显微镜的放大倍数为目镜倍数乘物镜倍数，如目镜为10倍，物镜为40倍，则放大倍数为40×10倍(即400倍)。由以上分析可知，通过显微镜最终看到的是物体倒立、放大的虚像。当看到的物像位于视野左上方时，此时物体在右下，应将物体向左上方移，使像们于视野中央。

光学显微镜的分辨本领由于所用光波的波长而受到限制，小于光波波长的物体因衍射而不能成像，最高级的光学显微镜的分辨本领约200 nm。为了突破这一限度，可采用电子射线来代替光波。电子微粒以高速运动时，其行为类似光波的传播过程，运动电子的波长随其速度而定。

2．知识拓展——望远镜能望多远？

望远镜所谓的望远距离是算不出来的，就是能算出来也没用。我们知道一台望远镜近的可以看周围的景物，远的可以看到距离我们几百万光年的星系，那你说它到底能望多远？能算吗？其实这是一种误解。真正衡量一具望远镜的重要指标是它的口径、目镜焦距等，由此可以算出这具望远镜的放大倍数、分辨率、视场、出瞳直径和距离等。

[考点小说] 本节中考涉及的考点是显微镜与望远镜的基本构造及其原理，考查频率不是很高，题型主要是填空题和选择题。

[考点对接] 显微镜与望远镜的原理

[源起教材P103]

图5.5－1图5.5－3

例1[株洲中考]图5－5－5表示一种光学仪器的原理，图中L1是物镜，L2是目镜。这种仪器是__________(选填“望远镜”或“显微镜”)，目镜的作用相当于__________(选填“放大镜”或“投影仪”)。

图5－5－5

[答案] 望远镜放大镜

例2[昆明中考]用显微镜和由两组凸透镜组成的望远镜观察物体，关于它们的成像和使用，下列说法中正确的是()

A．显微镜和望远镜所观察到的像与物体比较都是放大的

B．显微镜和望远镜的物镜作用相同，都能得到物体倒立、放大的实像

C．显微镜和望远镜的目镜作用相同，都能将物镜所成的像放大

D．用显微镜和望远镜观察物体时，为得到正立的像，都应先将物体倒放

[答案] C

材料一——显微镜

显微镜把一个全新的世界展现在人类的视野里。人们第一次看到了数以百计的“新的”微小动物和植物，以及从人体到植物纤维等各种东西的内部构造。显微镜还有助于科学家发现新物种，有助于医生治疗疾病。1931年，恩斯特·鲁斯卡通过研制电子显微镜，使生物学发生了一场革命。这使得科学家能观察到像百万分之一毫米那样小的物体。1986年他被授予诺贝尔奖。

材料二——望远镜的类型

望远镜有伽利略望远镜、开普勒望远镜、牛顿式反射望远镜、哈勃太空望远镜，还有普通望远镜、军事望远镜、红外线望远镜。

我们见到的普通望远镜和军事望远镜都是双筒的(称之双筒望远镜)，它的两个镜筒都是

弯曲的。在拐弯处分别安装了两个“全反射棱镜”。这种设计一方面缩短了镜筒的长度，再者经过那两块棱镜的两次反射也能使本来倒立的像正立过来。

在地面上用望远镜观察星空时，星体发出或反射的光在穿过大气层的时候，要被吸收一些，还要受到不规则折射的影响，因此大大影响像的质量，为改进对星体的观察，1990年美国向太空发射了一台望远镜，叫哈勃太空望远镜。

材料三——视角

物体对眼睛的光心O所张的角，叫做视角。

图5－5－7

从图5－5－7中可以看出，物体在视网膜上所成的像的大小决定于视角。视角越大，所成的像越大，看物体越清楚。

同一物体，离眼睛近时视角大，在视网膜上成的像就大；离眼睛远时视角小，在视网膜上所成的像也小，这就是物体离眼睛近比远时看物体清楚的原因，人们在观察微小物体时总是把它放在离眼睛近的地方，以增大视角，使像大些。

材料四——望远镜望远的奥秘

说明：我们能看清一个物体，它对我们的眼睛所成“视角”的大小十分重要，物体对眼睛所成视角的大小和物体本身大小有关，还和物体到眼睛的距离有关。

望远镜的物镜所成的像虽然比原来的物体小，但它离我们的眼睛很近，再加上目镜的放大作用。视角就可以变得很大。

望远镜的物镜直径比我们眼睛的瞳孔大得多，这样它可以会聚更多的光使得所成的像更加明亮。这一点在观测天空中的暗星时非常重要。现代天文望远镜都是力求把物镜口径加大，以求观测到更暗的星。

材料一显微镜

材料二望远镜的类型

材料三视角

材料四望远镜望远的奥秘

——详见光盘内容

１．小芬利用复式显微镜观察人的血球细胞，使用相同的目镜，但在两种不同放大倍率下，所呈现的视野分别为甲和乙，如图所示，下列相关叙述何者正确

（）

A．若使用相同的光圈，则甲比乙亮

B．在甲中所观察到的细胞，在乙中均可观察到

C．若玻片往右移，甲的影像会往右移而乙的影像则往左移

D．若在甲看到模糊的影像，改换成乙就可以看到清晰的影像

２．小丽同学在做“观察人体口腔上皮细胞”实验时，通过低倍显微镜发现视野的上方有一个口腔上皮细胞，若要在高倍物镜下观察该细胞，应

（）

A．向下移动载玻片使细胞位于视野中央，转动转换器，调节细准焦螺旋

B．向下移动载玻片使细胞位于视野中央，转动转换器，调节粗准焦螺旋

C．向上移动载玻片使细胞位于视野中央，转动转换器，调节粗准焦螺旋

D．向上移动载玻片使细胞位于视野中央，转动转换器，调节细准焦螺旋

３．如图所示是小刚在活动课中自制的一个水滴显微镜，它是以小水滴作为物镜的，小刚利用自制显微镜看到了肉眼看不到的细盐粉、头发丝的细微部分。下列有关水滴显微镜的描述正确的是（）

A．水滴和目镜一样都起到放大镜的作用，所成的像都是实像

B．水滴和目镜一样都起到放大镜的作用，所成的像都是虚像

C．水滴所成的像为虚像，目镜所成的像为实像

D．水滴所成的像为实像，目镜所成的像为虚像

４．2009年5月14日，美国“阿特兰蒂斯”号宇航员实施太空行走，成功为哈勃太空望远镜安装新相机。“哈勃”是环绕地球运行的望远镜，位于地球大气层之上，影像不受大气扰动，没有因大气散射造成的背景光，还能观测到会被臭氧层吸收的紫外线。科学家利用哈勃太空望远镜获取的信息是（选填“声音”“影像”或“光谱”），哈勃太空望远镜延伸了人类探索宇宙的（选填“听觉”“视觉”或“触觉”）空间。

【新闻再播】

美国航天局2009年5月13日发布消息说，“阿特兰蒂斯”号航天飞机上的宇航员当天利用机械臂“捕获”了位于地球上空约563公里的哈勃太空望远镜，宇航员将从14日开始进行太空行走对其进行最后一次维护。

这次“捕捉”行动的主要过程是，航天飞机上的宇航员利用航天飞机的机械臂抓住公共汽车大小的哈勃太空望远镜，再将望远镜置于航天飞机的特殊装置上进行维修。“捕捉”任务成功后，宇航员立即与美国太空总署汇报。

报道说，宇航员将进行5次太空行走修复哈勃太空望远镜。报道形容这次修复任务“非常危险”。自2002年3月以来，航天飞机的宇航员就未在哈勃太空望远镜上工作过。

哈勃太空望远镜于1990年进入太空，是观测成果最为丰富的天文仪器之一。不过由于哈勃望远镜在服役期间多次出现故障和设备老化迹象，宇航员此前已４次乘坐航天飞机上天对其维修，代价很高。美国正与欧盟以及加拿大联合开发下一代太空望远镜——詹姆斯·韦布望远镜，后者有望于2013年发射升空代替哈勃望远镜。

【拓展创新】

哈勃望远镜的物镜直径达4.3 m(其光学主镜口径为2.4 m)，制造如此大的物镜主要是因为（）

A．物镜越大我们看到的像越大

B．反射式望远镜的物镜就应该比折射式望远镜大

C．物镜越大，就能把越多的光会聚起来，使所成的像更加明亮

D．以上说法都是错误的

参考答案

１．【答案】A

【解析】显微镜使用相同的光圈，甲放大倍数小，可视范围大，也就是有光的面积比乙大，所以比较亮，故A选项说法正确；甲放大倍数小，看到的面积大，乙中看到的只是甲中的一部分，故B选项说法不正确；无论玻片往右移还是往左移，甲和乙观察到的影像移动方向都是一样的，故C选项说法不正确；影像是否模糊，有多方面因素，换成乙未必清晰，故D选项说法不正确。

２．【答案】D

３．【答案】D

【解析】由图可见，水滴作为物镜，成倒立放大的实像；放大镜是目镜，成正立放大的虚像。

４．【答案】影像视觉

【解析】哈勃太空望远镜（Hubble Space Telescope，缩写为HST），是以天文学家爱德温?哈勃（Edwin Powell Hubble）为名，在轨道上环绕着地球的望远镜。它的位置在地球的大气层之上，因此获得了地基望远镜所没有的好处——影像不会受到大气湍流的扰动，视相度绝佳又没有大气散射造成的背景光，还能观测会被臭氧层吸收的紫外线。于1990年发射之后，已经成为天文史上最重要的仪器，已经填补了地面观测的缺口。

【新闻再播】C

【解析】为了使望远镜看清远处比较暗的物体，就要想办法会聚更多的光，使得所成的像更加明亮一些，达到这一目的的切实可行的做法就是把望远镜物镜的直径做得比我们眼睛的瞳孔大得多。