实验二自组望远镜.doc

实验二 自组望远镜一、实验目的（1）了解望远镜的工作原理和用途2）掌握构建望远镜的光路和元件3）测试望远镜的视放大率二、原理概述望远镜也是由物镜和目镜组成，是用来把远处物体的观察视角放大的仪器(望远镜所成像对人眼的视角大于物体本身对人眼的视角)，由于物体位于距物镜很远的地方，故望远镜只能起到把物体拉近的作用，也就是它的线放大倍数通常小于一，而视角放大倍数是大于一的如(图2-1)所示，物镜把远处物体成像在像方焦点附近(外侧)，为一缩小的倒立实像目镜进一步把此实像放大为虚像，以提高其观察视角由前述可知，物镜的像方焦点和目镜的物方焦点是大致重合的当用在观测无限远物体时，物镜的像方焦点和目镜的物方焦点重合，光学间隔Δ=0当用在观测有限距离的物体时，物镜和目镜的光学间隔是一个不为零的小量一般研究，可认为望远镜是由光学间隔为零的物镜和目镜组成的无焦系统图2-1 望远镜光路图不难证明(参阅《物理光学与应用光学》相关内容 P379-384)望远镜的视角放大率 (2-1)式中是物镜像方焦距，是目镜像方焦距，为入瞳直径(也是物镜孔径)，为出瞳直径当物镜和目镜都为正焦距()的光学系统时，如开普勒(Kepler)望远镜，则放大率Γ为负值，系统成倒立的像；当物镜的焦距为正()，目镜的焦距为负()时，如伽里略(Galileo)望远镜，则放大率Γ为正值，系统成正立的像；望远镜的视角放大率与仪器的精度(极限分辨角)、目镜的结构型式(正、负透镜)、望远镜的视场角、仪器的尺寸等因素有关。

可证明(参阅《物理光学与应用光学》相关内容)望远镜的最小视放大率为 (2-2)此式求出的袖放大率称为正常放大率若考虑望远镜观测时不易疲劳，设计望远镜时宜用大于正常放大率，即工作放大率作为望远镜的视放大率(工作放大率常为正常放大率的1.5-2倍)由(2-1)式看出望远镜的物方视场与望远镜的视角放大倍数成反比当目镜的类型确定后，它所对应的像方视角就一定，要求增大视放大率Γ必然要引起视场角的减小因此，视放大率总是与望远镜的视场角一起考虑的例如军用望远镜，为了易于找到目标，希望有尽可能大的视场角，望远镜的视放大率就不宜过大三、实验仪器及注意事项标尺 一个 光源二维架 （SZ－19） 一个物镜（ｆ=２２５ｍｍ） 一个 目镜（ｆ=４５ｍｍ） 一个三维平移底座 一个 二维架（ｓｚ－０７） 一个二维平移底座（SZ－02） 一个注意事项：(1)所有光学镜片，不能用手摸，不能对着哈气用后放入干燥箱内。

如果发现有不清洁现象，应交教师处理2)构建光路时，可用细激光束作光轴3)构建光路的所有镜子和光学元件的中心，必需事先和光轴放在统一高度上四、实验内容(1)按(图2-1)组成开普勒望远镜，两镜之间距离约为＋2)在距物镜约３ｍ远处放上一标尺，并用灯照明再对标尺调焦(即微调目镜沿光轴的位置)直到看清标尺为止然后，对准两个红色指标间的“Ｅ”字（距离ｄ=５ｃｍ），这就是物体尺寸3)一只眼睛通过望远镜盯着物体，再用另一只眼睛直接注视标尺，经适应性，在视觉系统获得被望远镜放大的和直观的标尺的叠加像，再测出放大的红色指标内直观标尺的长度ｄ，则望远镜的测量放大率为Г实测＝ (2-3)(4)用(2-1)计算理论放大率Г理论 并作比较由于标尺所放的距离较近，故望远镜放大率的理论值可做如下修正Г实测＝ (2-4)式中S式物体到物镜的距离五、思考问题(1)望远镜为什么不能将物体的尺寸放大？(2)望远镜的物镜对像差的要求为什么没有显微镜高，也没有照相机高？(3)为什么望远镜的焦距要做得较长，相应的口径也要做大？。