临床医学大学物理实验光学仪器的设计PPT课件

1、 显微镜显微镜为人类为人类打开了打开了“近在眼前近在眼前”的微小的微小世界的大门世界的大门望远镜望远镜则帮助人类揭示则帮助人类揭示了了“远在天边远在天边”的星球世界的星球世界的奥秘的奥秘第1页/共30页学会透镜焦距的测量方法。掌握光学仪器系统的设计、测试的基本方法应用提供的透镜、光具座及基本的测试工具，设计并组装望远镜、显微镜实验目的重点难点第2页/共30页实验仪器 光具座，凸透镜2个（作望远镜用），物屏1个、光屏1个，光源1套，透镜夹2个，卷尺1个，干板夹1个，游标卡尺1把，过渡架1个，有机玻璃直尺1把，显微测微尺1个，显微镜目镜1个，显微镜物镜1个等。第3页/共30页一、预备知识一、预备知

2、识凸透镜焦距的测量方法凸透镜焦距的测量方法1、自准直法（平面镜法）当物距等于透镜的焦距时，物体任一点发出的光经过透镜折射后成为平行光，经平面镜反射，会聚光线在透镜的焦平面上成一个与原物大小相等的倒立实像。注意共轴调节第4页/共30页2、二次成像法（共轭法或位移法）测焦距的原理 首先确定物象间的距离D4f。 如果透镜在这个距离之间能有两个成像（一个放大的，另一个缩小的），且两次透镜位置间的距离为d，则DdDf422第5页/共30页3、物距像距法测量焦距（高斯公式法）vuf111移动像屏得到一个清晰的与物相似的倒立像第6页/共30页二、望远镜的组装 光学望远镜的分类： 反射式望远镜 折反射望远镜

3、折射式望远镜第7页/共30页1、反射望远镜：用凹面反射镜作物镜的望远镜 。主要优点是不存在色差 。牛顿用2.5cm直径的金属，磨制成一块凹面反射镜，并在主镜的焦点前面放置了一个与主镜成45度角的反射镜 1672年卡塞格林所发明。 由两块反射镜组成的一种反射望远镜，卡塞格林望远镜牛顿望远镜第8页/共30页2、折反射望远镜 。在球面反射镜的基础上，再加入用于校正像差的折射元件 ,以消除球面差。1931年美国施密特发明1940年苏联光学家马克苏托发明施密特望远镜马克苏托望远镜第9页/共30页3、折射望远镜：用透镜作物镜的望远镜。 第10页/共30页 伽利略望远镜由凹透镜当目镜。 优点：观察的是正立的

4、像，结构简单、轻便，光能损失少，镜筒短，成正立虚像。 缺点：放大倍数小，观察视野窄，倾角大的光线不能进入眼睛，无中间像，不好装叉丝或分划板。 21ffffUUM 21总的视角放大率:0021 , ff第11页/共30页焦点重合oefymfy1612年发明德国天文学家Johannes Kepler，1571-1630 第12页/共30页4、开普勒望远镜的设计要点（1）物镜的焦距大于目镜的焦距。（2）物镜的像方焦点与目镜的物方焦点重合。（3）物体经大焦距的物镜后在焦平面上成缩小的实像。(物镜的作用是将远处的物体聚焦在目镜物方的焦平面上）（4）小焦距的目镜将物镜所成的实像放大到无穷远处。（目镜起放大

5、镜的作用，将目镜物方焦平面上的倒立实像放大为一虚像）注意共轴调节第13页/共30页三、显微镜的组装第14页/共30页扫描显微镜荧光倒置显微镜相差显微镜暗视野显微镜偏光显微镜微分干涉差显微镜激光共聚焦显微镜普通光学微镜荧光正置显微镜原子力显微镜电子显微镜第15页/共30页手术用显微镜透射电子显微镜扫描电子显微镜第16页/共30页显微镜的设计1、显微镜的光学原理图和视角放大率M=MeMe025 cmelMff 物镜的放大率目镜的放大率明视距离光学镜筒长FoFeFo、Fe25cm25cm光学筒长eoFFl靠近焦点第17页/共30页2、显微镜的设计要点（1）显微镜的fofe。（2）目镜和物镜之间的距离

6、比fo , fe大得多。（3）分划板位于物镜像方焦平面上。（4）物体位于物镜（objective）物方焦点前附近。（5）物体经物镜后，在目镜（eyepiece）的物方焦面内侧成一个倒立放大的实像I1。（6）再经大焦距的目镜后在大于明视距离外成一放大的虚像I2供眼睛观察。注意共轴调节第18页/共30页物像共轭法测量 物镜和目镜之间的距离等于两透镜焦距之和。 在物镜前方加上直尺，在目镜后方插上光屏。 将无穷远处的物体（直尺）逐渐移至物镜前方，在光屏上成一缩小的像y3，并量之。 计算望远镜的角放大率。四、望远镜角放大率的测量方法3112/tantanyyfffyfyMeo注意共轴调节第19页/共30

7、页五、显微镜的调节和角放大率的测量(物像共面法测量计算) （1）显微测微尺安放在距物镜略大于焦距处 （2）调节目镜，使测微尺的像通过显微镜清晰地观察到。注意共轴调节微尺的大小微尺像在直尺上的示数M第20页/共30页显微测微尺第21页/共30页 （3）选一个直尺如图中的有机玻璃直尺，将其置于距目镜25cm处（明视距离） （4）调节显微镜的目镜，使测微尺的像落在直尺上且没有视差， （5）读出测微尺的像落在直尺上（重合区段内）相对应的长度，即可得到显微镜的放大率 第22页/共30页六、实验数据记录 表1 用高斯公式法测量望远镜用透镜焦距原始数据(单位：mm)12sf 1sf 2第23页/共30页 表

8、2 共轭法测望远镜视角放大率的数据（单位：mm，fo= fe=） 测量次数测量次数物的大小物的大小像的大小像的大小Mi12345im 物的大小备注：像的大小第24页/共30页 表3 显微镜视角放大率测量数据(f0=1.6cm fe=2.5cm，光学筒长l=16cm 目镜放大率10，物镜放大率10)NO.微尺格数微尺格数0.01（或（或0.05）mm微尺像在直尺上的格数微尺像在直尺上的格数1mmMi12345第25页/共30页像的大小物的大小M望远镜的角放大率测量值 望远镜角放大率理论值eoffMtantan0SMM望远镜角放大率的测量结果百分误差%10000MMME七、数据处理第26页/共30页微尺的示数小微尺示数对应直尺的大M显微镜的角放大率测量值显微镜角放大率理论值10010105 . 26 . 12516250eoffcmlMSMM望远镜角放大率的测量结果百分误差%10000MMME第27页/共30页八、注意事项八、注意事项 1、轻拿轻放，勿使仪器或光学元件受到冲击或震动，特别要防止摔落。 2、光学元件应随时装入专用盒内并放入平台的箱子内，最好放入干燥器中保存。 3、切忌用手接触元件的光学表面。如必需用手拿光学元件时，只能接触其磨沙面，如透镜的边缘、棱镜的上下底面等。 第28页/共30页 4、光学表面上如有灰尘，用实验室专备的干燥脱脂棉轻轻拭去或用橡皮球吹掉。 5、光学