光学成像系统与研究

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1、光学成像系统与研究组员：李瑞杰马银马兴艳王丽霞摘要望远镜、显微镜、投影仪都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，也有助于做其他光学实验。关键词显微镜，望远镜，投影仪，透镜，放大率，焦距，共轴，光学仪器，分划板，视角，像差，横向放大率，虚像。一.课题名称：光学成像系统与研究二.实验方案：自组显微镜，望远镜，投影仪。计算它们各自的放大率，并分析它们的联系。三.实验内容：一.显微镜一、实验目的：(1).了解显微镜的基本原理和光

2、路结构。(2).学习自组显微镜。(3).测量显微镜的放大倍率。二、实验器材.1..小照明光源S2.干板架3.微尺Mi(l/10mm)5.物镜Lo(fo’=45mm)7•目镜Le(fe’=29mm)9.升降调节架(SZ-03)11•毫米尺M2(l=30mm)13•通用底座(SZ-04)4.二维架（SZ-07）6.三维调节架（SZ-16）8.45°玻璃架（SZ-45）10.双棱镜架（SZ-41）12.三维平移底座（SZ-01）14白光源（GY-6A）三、实验原理显微镜及其放大率：显微镜由物镜和目镜组成，特点是物镜的焦距很短

3、，为了尽量减少各种象差，实用的显微镜其物镜的结构是相当精细复杂，被观察的目的物AB放置在物镜焦点外少许，经过物镜成一高倍放大的实像A’B’（中间像），见图1-2,常用的目镜也是惠更斯型，作用和望远镜中的目镜一样，目镜把中间像再次变成放大的虚像，虚像距目镜约等于明视距离，眼睛也要贴近目镜观察。图1-2显微镜的放大作用显微镜的放大作用：可用横向放大率来描写，横向放大率3定义为像(1-1)长A”B”和物长AB之比，即0=A”B”/AB显然，它等于物镜的横向放大率Po和目镜的横向放大率Pe的乘积。P=(A”B”/A’)(A’B

4、?/AB)=3o3e(1-2)13o=d2/dl0e=d/d3(1-3)而中间像A’B’是在目镜焦点Fe附近，d3〜fe;又因fo很短，d2〜A，△是物镜的后焦点F。’到目镜的前焦点Fe的距离，称光学间隔，代入(1-2)及(1-3)式，得0e=d/fePo=A/fo(1-4)3=dA/(fefo)(1-5)一般规定d=25cm,已知fo=15mm和fe=20mm，由(1-4)式即可计算出及130。四、实验方法及步骤1.把全部器件都夹好，放在标尺导轨上，靠拢，目测调至共轴。2.把透镜Lo，U的间距固定为18cm。3.沿标

5、尺导轨前后移动F!(F!紧靠玻璃装置)；直至在显微镜系统中看清分S1.在Le之后置一与光轴成45度角的半透半反镜B，并在与光轴垂直方向相距25cm处放一与Fi相同的分划板F2。1.读出未被放大的F2上的100个格所对应于显微镜放大的F!的格数a。五、实验数据及处理显微镜的测量放大率：M=100/a显微镜的计算放大率：M=25X(A/foXfe)二、望远镜一、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、实验仪器1、标尺3、

6、二维架(SZ-07)5、二维调节架(SZ-07)7、二维平移底座(SZ-02)三、设计原理2、物镜Lo(fo=225mm)4、目镜Le(f'e=45mm)6、三维平移底座(SZ-01)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。物镜用是反射镜的时，称为反射式望远镜；物镜用是用透镜的时的，称折射式望远镜。目镜是会聚透镜的，称为开普勒望远镜，目镜是发散透镜的，称为伽利略望远镜。因被观测物

7、体离物镜的距离远大于物镜的焦距(u>2f0),所以物体将在物镜的后焦面附近形成一个倒立的缩小实像。与原物体相比，实像靠近了眼睛很多，因而视角增大了。然后实像再经过目镜而被放大，由目镜所成的像，可以在明视距离到无限远之间的任何位置上。因此，望远镜的功能是对远处物体成视角放大的像。构建望远镜在图2-1中，C为目镜的物方焦点，&为物镜的像方焦点，&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。远处物体发出的光束经物镜后被会聚于物镜的焦平面F。上，成一缩小倒立的实像一>像的大小决

8、定于物镜焦距及物体与物镜间的距离。当焦平面恰好与目镜的焦平面&重合在一起时，会在无限远处呈一放大的倒立的虚像，用眼睛通过目镜观察时，将会看到这一放大且可移动的倒立虚象。若物镜和目镜的像方焦距为正（两个都是会聚透镜），则为开普勒望远镜；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。望远镜的放大率