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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

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L为物镜，

0

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”。

图2

显微镜和望远镜的视角放大率M定义为：通过目视仪器观看物体时，其物体像对人眼张

角的正切（一般取像距为明视距离）与人眼直接观看物体时物体对人眼张角的正切之比。即：

(2)

显微镜和望过镜的光学系统十分相似、都是由物镜和目镜两部分组成．

对于望远镜，两透镜的光学问隔近乎为零，即物镜的像方焦点与目镜的物方焦点近乎重

合。望远镜可分为两类：若物镜和目镜的像方焦距均为正(即两个都是会聚透镜)，则为开普

勒望远镜；苦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．图2所示为开普勒望远镜的光路示意图．远处物体PQ经物镜L后在物镜的像

O

方焦点F’上成一倒立实像P’Q’，像的大小决定于物镜焦距及物体与物镜间的距离．像P’Q’

2

一般是缩小的．近乎位于目镜的物方焦面上，经目镜L放大后成虚像P’’Q’’于观察者眼睛

E

的明视距离与无穷远之间。

由理论计算可得望远镜(Δ＝0)的放大率为：

（3）

式中f′，