显微镜和望远镜.doc

五、显微镜和望远镜 这一节内容在课程标准中没有具体要求，它是前面所学凸透镜成像内容的扩展。显微镜和望远镜是常用的光学仪器，学习显微镜和望远镜的知识，对学生加深理解凸透镜成像原理，了解科学知识的应用，提高自身的科学素质都是有益的。 1视角 在黑板上画一个等号“=”，如果两条线之间的距离很小，那么，教室里后排同学看到的可能是一个减号“一”了。这是为什么?原来，物体能不能被看清，不仅决定于它的像是否能成在视网膜上，而且决定于像是否有足够的大小。如果像很小，以致物体上两点的像落在眼睛的同一个感光细胞上，那么眼睛就不能分辨它们，而把这两点看成一点。 物体在视网膜上所成的像的大小，决定于物体对眼的光心O所张的角，这个角叫做视角。由图3库10中可以看出，空间两物点对人眼所张的视角越大，则这两物点在视网膜所成的像分开的距离越大，视网膜上受到刺激的感光细胞就越多，眼睛对物体的细微结构就看得越清楚。同一个物体，离眼睛近时视角大，在视网膜上所成的像也大，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离眼睛远时看得清楚的原因。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，使视网膜上成的像大一些。 如图3-5所示，A1B1、A2B2是两个离眼睛距离不同的物体。哪个物体看上去大一些?若要使A1B1和A2B2看上去一样大，应怎样移动物体?分别从A1B1和A2B2向眼睛引两条光线，可见物体A2B2对眼睛所成的视角a2大于物体A1B1对眼睛所成的视角a1，所以人感觉到物体A2B2较大而物体A1B1较小。欲使两物体看上去一样大，可把物体A1B1向眼睛移近或把物体A2B2移远到如图36所示的位置。2显微镜从凸透镜成像规律知道，凸透镜能使物体成放大的实像，凸透镜又能成放大的虚像，故可以自己动手做一个模拟显微镜。先用一个凸透镜使物体成一放大的实像，然后再用另一个凸透镜把这个实像再一次放大，就能看清很微小的物体了，这就是显微镜的原理。显微镜是利用两个透镜放大作用的组合制成。显微镜镜筒的两端各有一组透镜每组透镜的作用都相当于一个凸透镜靠近眼睛的凸透镜叫做目镜靠近被观察物体的凸透镜叫做物镜反光镜可旋转，能使反射光线从下方照射到被观察的物体上，增加物体的亮度载物台用来放置被观察的物体，载物台中央有一圆孔，反射镜反射的光线从下方穿过圆孔，照射在被观察的物体上你能在横线上标出右图中构成显微镜部件的名称吗？显微镜由目镜和物镜两部分组成，用来观察物体时，它们分别成什么样的像?显微镜成像的原理如下图所示。接近物体的透镜叫物镜，它的焦距很短；接近眼睛的透镜叫目镜，它的焦距比物镜稍大。两镜间的距离可以调节。观察时，将小物体AB放在物镜二倍焦距和一倍焦距之间。经物镜生成放大倒立的实像AB，该实像恰在目镜焦距以内，再经目镜放大后，在明视距离处成正立放大虚像AB来自被观察物体的光经过物镜后成一个放大的实像，物镜作用就像投影仪的镜头成像一样这个实像作为目镜的“物体”，目镜的作用则像一个普通的放大镜，把这个像再放大一次显微镜使物体经过两次放大，我们就可以看到肉眼看不到的小物体了。显微镜的放大倍数等于物镜的放大倍数乘以目镜的放大倍数。人眼只能看清大小为0.1 mm左右的细节，而光学显微镜能放大10001500倍，所以可以使人们看清万分之一毫米左右的细微结构。但是要观察更细微的物体。则应采用电子显微镜。3.望远镜学过显微镜之后；学生知道了利用两个透镜的组合，可以制成显微镜。显微镜的物镜距离要观察的物体较近，使物体成一放大的实像。如果利用物镜使远处的物体成一缩小的实像，这个实像再经过目镜放大，就能看清楚较远处的物体，这就是望远镜。望远镜是观察远方大物体所用的一种光学仪器。开普勒望远镜的目镜和物镜都是凸透镜，靠近眼睛的叫做目镜，靠近被观测物体的叫做物镜你能标出左图中望远镜和物镜吗？望远镜的成像原理由下图示出。物镜的焦距较长，目镜的焦距较短，且物镜的第二焦点与目镜的第一焦点重合。从远处物体AB射到物镜上的光线是平行的经物镜后，在焦点外距焦点很近的地方，得到物体的倒立、缩小的实像AB,目镜的前焦点和物镜的后焦点是重合在一起的，所以实像位于目镜和它的焦点之间离焦点很近的地方，实像对于目镜来说是物体，它对于目镜所成的像是放大的虚像AB。这样，当我们对着目镜进行观察的时候，进入眼睛的光线就好像直接从这个放大的虚像射来的。望远镜的物镜所成的像虽然比原来的物体小，但它离我们的眼晴很近，再加上目镜的放大作用，视角就可以变得很大，因此使用望远镜观察物会感到物体被放大。望远镜物镜的作用是使远处的物体在焦点附近成倒立缩小的实像，道理就像(照相机)的镜头成像一样，目镜的作用则像一个放大镜用来把这个像放大。利用望远镜能看清楚远处的物体，主要是由于望远镜的物镜的直径比我们眼睛的瞳孔大得多，是为了可以会聚更多的光，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关于望远镜的种类，同学们知道多少?望远镜有开普勒望远镜、伽利略望远镜、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 上文介绍的就是开普勒望远镜，能形成倒像。伽利略望远镜的物镜是凸透镜，目镜是凹透镜，能形成正像。牛顿式反射式望远镜的物镜是用口径很大的凹镜做的，目镜是凸透镜，可以很好的会聚光线，在焦点处得到一个非常明亮的像，非常适合观测那些暗弱的河外星系、星云。我们见到的普通望远镜和军事望远镜都是双筒的，是双筒望远镜，它的两个镜筒都是拐了弯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。红外望远镜是可以看到红外线的望远镜,在军事应用上不仅在夜间使用，而且在密林里方便的发现人或动物。当然，红外望远镜更多的时候则是被应用到天文观测中。红外线望远镜通过光电转换，把红外线转换成电子流，再使电子倍增，最后使电子打在荧光屏上，变成可见光。只要有温度就会产生红外线 ，它就是一个特殊的镜片，能通过并显示红外线 在地面上用望远镜观察星空时，星体发来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，叫哈勃太空望远镜哈勃望远镜把天文望远镜安置在大气层外，是为了免受大气层的干扰，得到更清晰的天体照片哈勃望远镜长l3.3米，直径4.3米，重11.6吨，造价近30亿美元，于1990年4月25日由美国航天飞机送上高590千米的太空轨道哈勃望远镜以时速28万千米沿寂静的太空轨道运行，默默地窥探着太空的秘密 哈勃望远镜是有史以来最大、最精确的天文望远镜它上面的广角行星相机可拍摄到几十到上百个恒星照片，其清晰度是地面天文望远镜的10倍以上，其观测能力等于从华盛顿看到l.6万千米外悉尼的二只萤火虫 l999年4月，利用哈勃望远镜拍摄的深空图像，美国纽约州立大学斯托尼布鲁克分校的研究人员发现了宇宙边缘附近有一个距离地球130亿光年的古老星系，这是迄今为止人类所发现的最遥远的天体；利用全新的近红外仪器，透过茫茫的星际，人们发现了“皮斯托”星，这是至今发现的最大的一个天体利用哈勃望远镜的宽视场和行星摄像机，科学家获取了第一张伽玛射线爆发的光学照片；哈勃望远镜上的超级摄谱仪又向人们提示了超新星的化学成分哈勃望远镜所收集的图像和信息，经人造卫星和地面数据传输网络，最后到达美国的太空望远镜科学研究中心利用这些极其珍贵的太空图像和宇宙资料，科学家们取得了一系列突破性的成就；沉寂多年的天文学领域，正发生着天翻地覆的变化新华社电美国航天局2012年12月12日宣布，天文学家借助哈勃太空望远镜发现了一批在宇宙初期诞生的星系，其中“年龄”最大的星系约为133亿岁，可能是迄今已知最古老星系之一。今年8月至9月间，美国加州理工学院理查德埃利斯领导的天文学小组借助哈勃太空望远镜的“广视野照相机3”在为期6周的深空观测中发现了7个古老星系。新“哈勃望远镜” 哈勃太空望远镜发射于1990年，是产生最多成果的科学仪器之一，目前美国正与欧洲以及加拿大联合开发大型红外望远镜詹姆斯韦布望远镜，其主要任务是搜寻大爆炸后形成的首个星系或发光天体，观测恒星系统的形成并搜寻类地行星。新一代太空望远镜旨在接替目前还在轨道上运行的哈勃望远镜新一代望远镜主镜为口径达7.5米，其观察范围比“哈勃”大46倍，清晰度却不亚于“哈勃”，新一代望远镜计划2003年开始制造，质量预定3000千克，而“哈勃”重达l0 000千克制造这么大而又这么轻的镜片要求在材料上有巨大的突破和进展 “哈勃”在对宇宙形成初期进行探测时留下了1亿年到10亿年之间的空白，新一代望远镜将填补这段空白，研究宇宙的甚早期，观察诸星系形成时期的情况“哈勃”专门用紫外线和可见光中的短波来观测宇宙，而新一代望远镜则用电磁光谱中波长较长的红外线部分来深入探索宇宙因为宇宙在扩张的过程中诸星系远离地球向外运动，它们的光变成波长较长的红光，以红外线的形式传到地球上新一代望远镜不像“哈勃”那样绕地球轨道，而是将稳定地占据地球与太阳之间、月球以外约l50万公里的一条轨道小结（要求记忆）一、视角 我们感觉到的物体的大小取决于物体对我们眼睛所成视角的大小。 物体对眼睛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 二、显微镜的构造及原理1、结构及作用： 物镜相当投影仪的镜头 目镜相当放大镜2、成像过程：(1)物体通过物镜成倒立放大的实像，再通过目镜成正立放大的虚像。(2)经两次放大看到的是倒立放大的虚像 (3)放大倍数是物镜和目镜的放大倍数的乘积 三、望远镜的构造及原理1、结构及作用： 物镜相当照相机的镜头 目镜一相当放大镜2、成像过程：(1)远处物体经物镜在焦点附近成倒立、缩小的实像，再