自组显微镜并测其放大率

XX学院

课程设计说明书

课程名称工程光学

题目自组显微镜并测其放大率

学院（系）电气工程系

年级专业

学号

学生姓名

指导教师

教师职称

课程名称：工程光学

目录

第1章显微镜原理与应用 (1)

1.1 显微镜原理 (1)

1.2显微镜应用 (2)

第2章实验设计及介绍 (3)

2.1 显微镜的组装 (4)

2.2 显微镜放大率的测定 (5)

第3章数据处理与误差分析 (7)

3.1 数据处理 (7)

3.2 误差分析 (8)

参考文献 (10)

评审意见 (11)

第1章 显微镜原理与应用

1.1 显微镜原理

显微镜常用于观测微小物体，其作用都是把人体的眼睛的张角（视角）加以放大。显然，同一物体对人眼所张的视角与物体离人眼的距离有关。在一般照明条件下，人眼一般能分辨在明视距离处相距0.05-0.07mm 的两点，此时人眼的张角为1’，为最小分辨角。当微小物体的对人眼的张角小于这个角时，人眼只能借助光学仪器才可以看清楚。光学仪器的放大能力可用视觉放大率错误!未找到引用源。 ；式中，w 为明视距离处物体对眼睛所张的视角，/w 为通过光学仪器观察时在明视距离

最简单的显微镜是由两个凸透镜构成的。其中，物镜的焦距很短，目镜的焦距较长。它的光路如图所示，图中的o L 为物镜（焦点在o F 和/o F ）,其焦距为o f ；

e L 为目镜，其焦距为e

f 。将长度为1y 的被观测物AB 放在的焦距o L 外且接近焦

点处，物体通过物镜成一放大的倒立实像//B A (其长度为2y )。此实像在目镜的焦点以内，经过目镜放大，结果在明视镜D 上得到一个放大的虚像////B A (其长度为3y )。虚像////B A 对于被观测物AB 来说是倒立的。显微镜物镜焦点/F 到目镜焦点e F 之间的距离δ称为物镜和目镜的光学间隔。当显微镜中能看到物体清晰图像时，物镜前端面到被测物的距离叫做显微镜的工作距离。为获得清晰的图像而调节显微镜与被观测物的距离称之为调焦。

由图可见，显微镜的视觉放大率为1

2

2313///tan tan y y y y D y D y w w ?

===Γ

式中，

e e

f D u D y y Γ=≈=223，为目镜的视觉放大率；01112βδ

=≈=o

f u v y y （因1v 比

o f 大得多），为物镜的线放大率。

因而式（2）可改写成e o

e f f D Γ?=?=

Γ0βδ

（3） 由式（3）可见，显微镜的放大率等于物镜放大率和目镜视觉放大率的乘积。在o f 、e f 、δ和D 已知的情形下，可利用式（3）算出显微镜的视觉放大率。

显微镜通常配有一套不同放大率的物镜和目镜，可供选用。例如，使用20×物镜和5×目镜的显微镜，它的视觉放大率。一般显微镜的放大率为几十倍到几百倍。

根据式（3）可知，显微镜的镜筒越长，物镜和目镜的焦距越短，放大率就越大。同时受光学底座尺寸的限制，故实验中所选的物镜焦距为35mm ，目镜焦距为50mm 。

图一 显微镜光路图

D

主要用途

显微镜被用来放大微小物体的图像。一般应用于生物、医药、微观粒子等观测。

(1)利用微微动载物台之移动，配全目镜之十字座标线，作长度量测。

(2)利用旋转载物台与目镜下端之游标微分角度盘，配全合目镜之址字座标线，作角度量测，令待测角一端对准十字线与之重合，然再让另一端也重合。

(3)利用标准检测螺纹的节距、节径、外径、牙角及牙形等尺寸或外形。

(4)检验金相表面的晶粒状况。

(5)检验工件加工表面的情况。

(6)检测微小工件的尺寸或轮廓是否与标准片相符。

第2章实验设计及介绍

2.1 显微镜的组装

简单显微镜设计光路的装置图和简图分别如图所示。

3

' S 2 y

1－小照明光源S，2－干版架，3－微尺M

（1/10 mm），4－二

1

'f=45 mm），6－二维架，7－三维调

维架或透镜架，5－物镜Lo （

'f=29 mm），9－45°玻璃架，10－升降调节

节架，8－目镜Le （

e

（l=30 mm），13－三维平移底座，

座，11－双棱镜架，12－毫米尺M

2

14－三维平移底座，15－升降调节座，16－通用底座，17－白光源

（图中未画）S

1、将各光学元件沿着光学平台上的标尺固定在相应的支架上，夹好、靠拢，调

同轴等高

注意：各光学元件的高度通过目测调节好后，在固定前同时应确保各光学元件与 相应光学底座的某一边保持平行，便于调节光路。 2、测物镜、目镜的焦距

方法：物距像距法，如图所示。调节白屏在光轴上的位置，直至白屏上有物的 等大实像，则焦距为物与白屏之间距离的。多次测量求平均值。

)(2为焦距f f v u ==

3、按装置图装配显微镜

将物镜与目镜的距离定为24cm ；在之后放置一与光轴成45°角的平玻璃 板，距此玻璃板25cm 处放置一白光源（图中未画出）照明的毫米尺。 4、微调微尺的位置

调整微尺离物镜的距离，使它经显微镜系统成的像与毫米尺经45°玻 璃板反射的像重合。要求反复调整，直到微尺的放大像与毫米尺反射像之 间没有视差为止。

2.2 显微镜放大率的测定

1、观察

仔细观察微尺的放大像和毫米尺的反射像，同时微调毫米尺的高度， 让 其反射像中的某一格对准被测物放大像的某一格，便于读数。 2、测量

读出微尺放大像的格数所对应的毫米尺反射像的格数，需反复 测量，求平均视觉放大率。 3、数据处理 根据公式a

b 10

?=

Γ计算出简单显微镜的视觉放大率。将cm D 25=和光学间隔 o e f f L --=δ（、和前面已经测出）代入公式o

e f f D δ?=

Γ'计算出简单显微镜的 测量视觉放大率，并将计算结果与观测值作一比较，计算百分误差比。

S

第3章 数

据处理与误差分析

3.1 数据处理

1、数据记录表格

物镜o L 的位置为47.50cm ，目镜e L 的位置为63.50cm ，cm D 00.25=。 1）物距像距法测焦距

镜e L 测目

的焦距

精品文档

2、数据处理

1）简单显微镜视觉放大率Γ的计算值

()；

计cm 712.105

71.1072.1073.1070.1070.105

5

1

=++++=Γ

=

Γ∑=i i

2）物镜o L 、目镜e L 的焦距 物镜o L 的焦距o f ：

()；

计cm f

f i oi

o 511.35

505.3525.3485.3525.3515.35

5

1

=++++==

∑=

目镜e L 的焦距e f ：

()cm f

f i ei

e 017.55

025.5000.5020.5025.5015.55

5

1

=++++==

∑=计；

3）简单显微镜视觉放大率Γ的测量值

物镜o L 与目镜e L 之间的距离:cm L 00.1650.4750.63=-= 则光学间隔δ为：cm f f L e o 50.700.5-50.3-00.16==--=δ 根据公式o e f f D δ?=

Γ'有：714.1050

.350.700.500.25=?=Γ测