7.眼睛与光学仪器 (2).ppt

望远镜 东莞市沙田实验中学主讲教师 王晶 基于课例研究的初中物理教师行动教育 子课题 初中物理课外实验课课例研究 望远镜的发明 汉斯 利普希1608年 荷兰眼镜铺 伽利略望远镜 最初的天文望远镜1609年 由一个凹透镜 目镜 和一个凸透镜 物镜 构成 其优点是结构简单 能直接成正立虚像 现在多被玩具级的望远镜采用 所以又被称做观剧镜 开普勒式望远镜 由两个凸透镜构成 两透镜间能成一个实像 目前军用望远镜 小型天文望远镜等专业级的望远镜都采用此种结构 但这种结构成像是倒立的 所以要在中间增加正像系统 德国科学家开普勒于1611年发明 2 望远镜的原理 1 物镜 相当于照相机的镜头 成倒立缩小的实像 2 目镜 相当于放大镜 成正立放大的虚像 把物镜所成的像放大 伽利略望远镜原理图 望远镜的几种类型 折射望远镜反射望远镜折反射望远镜其他望远镜 射电望远镜 双子望远镜 太阳望远镜 红外望远镜 数码望远镜 等等 施密特望远镜 日本发射的空间射电望远镜 中国 天眼 500米口径球面射电望远镜工程 在贵州平塘的喀斯特洼坑中落成启用 由我国天文学家于1994年提出构想 从预研到建成历时22年 观测目标锁定在直径10万光年的银河系边缘 中国天眼 于2016年建成后至今已发现了59颗脉冲星候选体 中国天眼 之父南仁东 哈勃天文望远镜 把天文望远镜安置在大气层外 是为了 减少大气层对远处星光的干扰 它的物镜是一个很大的凹面镜 双子望远镜 它由两个8米望远镜组成 一个放在北半球 一个放在南半球 以进行全天系统观测 北双子座望远镜口径达八米 镜面使用银镀膜以增强反光率 可以获得3200公里以外的一对汽车前灯的清晰图像 双子座望远镜能够观测到80亿光年以外的星体 这些星体由于距离地球极其遥远 我们所观测到的实际上是它们80亿年前发出的光线 因此科学家得以研究宇宙形成初期的情况 中国多通道太阳望远镜 红外望远镜 数码望远镜 在极恶劣的气候条件下能探测500米或更远处的人 物体 车辆移动的仪器 在军事应用和天文观测中 谢谢 1609年 伽利略创制了天文望远镜 后被称为伽利略望远镜 并用来观测天体 他发现了月球表面的凹凸不平 并亲手绘制了第一幅月面图 1610年1月7日 伽利略发现了木星的四颗卫星 为哥白尼学说找到了确凿的证据 标志着哥白尼学说开始走向胜利 借助于望远镜 伽利略还先后发现了土星光环 太阳黑子 太阳的自转 金星和水星的盈亏现象 月球的周日和周月天平动 以及银河是由无数恒星组成等等 这些发现开辟了天文学的新时代 伽利略为牛顿的牛顿第一定律和第二定律提供了启示 他非常重视数学在应用科学方法上的重要性 特别是实物与几何图形符合程度到多大的问题 他还推翻亚里士多德的话 他善于提问 不问个水落石出不罢休 许多高年级同学也经常因为被他问倒而难堪 伽利略著有 星际使者 关于太阳黑子的书信 关于托勒密和哥白尼两大世界体系的对话 关于两门新科学的谈话和数学证明 和 试验者 伽利略看见 1609 11 30 1610 望远镜展示与应用 视频介绍 哈勃太空望远镜 望远镜展示与应用 望远镜简要介绍 一 折射望远镜特征 透镜作物镜 难以消除色差举例 伽利略望远镜 开普勒望远镜 折射望远镜是一种使用透镜做物镜 利用屈光成像的望远镜 折射望远镜最初的设计是用于侦查和天文观测 但也用于其他设备上 例如双筒望远镜 长焦距的远距照像摄影机镜头 较常用的折射式望远镜的光学系统有两种形式 即伽利略式望远镜和开普勒式望远镜 其优点是成像比较鲜明 锐利 缺点是有色差 望远镜简要介绍 二 反射望远镜特征 凹面反射镜作物镜 存在像差举例 牛顿望远镜 反射望远镜是使用曲面和平面的面镜组合来反射光线 并形成影像的光学望远镜 而不是使用透镜折射或弯曲光线形成图像的屈光镜 反射望远镜所用物镜为凹面镜 有球面和非球面之分 比较常见的反射望远镜的光学系统有牛顿望远镜与卡塞格林望远镜 望远镜简要介绍 三 折反射望远镜特征 增加校正像差的折射元件举例 施密特望远镜 望远镜简要介绍 四 其他望远镜射电望远镜 双子望远镜 太阳望远镜 红外望远镜 数码望远镜 等等 天文望远镜的发展简史 意大利物理学家伽利略 1564 1642 1608年荷兰的眼镜商汉斯 里帕席根据学徒的偶然发现 制成了第一架望远镜 1609年 伽利略制成了两架最早的天文望远镜 伽利略把自制的口径4 5厘米 放大倍率33倍的望远镜指向天空 很快发现了月球上的环形山 围绕木星运转的四颗卫星 金星的盈亏现象 日面上的黑子 银河由无数暗弱恒星构成等现象 色差原理 1666年 牛顿证明天体的光并非单色光 而是由各种颜色的光混合而成 望远镜的色差是由于透镜对不同颜色的光具有不同的折射率而造成 科学巨匠牛顿 1642 1727 早期巨型折射镜 1673年 波兰的赫维留 1611 1687 制成了一架长达46米的望远镜 吊在30米高的桅杆上 要许多人用绳子拉着它起落升降 赫歇尔的望远镜 1781年3月13日 英国天文学家威廉 赫歇尔 1738 1822 用他自制的口径15厘米的反射镜发现了天王星 把太阳系的尺度扩大了一倍 发现了天王星后 赫歇尔磨制的望远镜口径越来越大 他是使反射镜大型化的始祖 1789年赫歇尔制成当时世界上最大的望远镜 口径1 22米 焦距12 2米 消色差折射镜的出现 牛顿从理论上弄清了色差的成因 但错误的做出折射物镜色差无法消除的结论 由于牛顿极高的威望 不少人盲从了他的观点 直到18世纪30年代 英国数学家C M 霍尔发现 用冕牌玻璃作凸透镜 用火石玻璃作凹透镜 所制成的复合透镜能消除色差 大型折射镜 19世纪下半叶是大型折射望远镜的时代 美国的光学制造家克拉克父子在1870年以后陆续磨制了口径66厘米 76厘米 91厘米 102厘米的折射镜 巨型反射镜 20世纪的上半叶巨型反射镜又占了上风 由于磨制材料的改进 用玻璃代替了金属 并发明了玻璃镀银技术 许多大口径反射镜相继建成 1948年口径508厘米的海尔反射望远镜交付使用 07年5月落成的云南天文台高美古观测站2 4米反射望远镜 即将竣工的LAMOST国家天文台兴隆观测基地主镜口径6米 最大的望远镜 位于夏威夷莫纳克亚山上的凯克I II望远镜 直径各10米 由36面1 8米的六角型镜面拼合而成 折反射望远镜 1930年德国的施密特制造出第一架折反射望远镜 同时使用反射镜和折射镜 反射镜是球面镜 放在球面曲率中心的形状奇特的透镜做 改正镜 可以补偿反射镜引起的球差 又不会产生彗差和明显的色差 下图 1940年苏联光学家马克苏托夫发明马克苏托夫望远镜 和施密特望远镜类似 它的改正镜是弯月形 两个表面都是球面 制作容易 和反射镜相比 折反射镜的视场可以做的较大 有利