深圳大学《工程光学》工光4罗菁菁

1、得分教师签名批改日期深圳大学实验报告课程名称：工程光学 几何光学与光学设计实验名称：实验四 显微镜搭建与光学系统分辨率检测学院：光电工程学院专业：测控技术与仪器班级：一班组号：15指导教师报告人:学号实验地点：金工坊207实验时间：2012 年 12 月 17 日星期 一、实验引言显微镜主要是用来帮助人眼观察近处的微小物体，显微镜与放大镜的区别是二级放大。通过本实验 使学生更了解显微镜的原理，自己搭建显微镜，测量相关参数。二、实验目的（1）学习显微镜的原理及使用显微镜观察微小物体的方法;（2）学习测定显微镜放大倍数的方法；（3）测量显微镜的分辨木领。三、实验原理最简单的显微镜是由两个凸透镜构成

2、。其中，物镜的焦距很短，目镜的焦距较长。它的光路如图41所示。图中的l。为物镜（焦点在你和町），其焦距为九；le为目镜，其焦距为将长度为yi的被观测物体ab放在lo的焦距外且接近焦点f。处，物体通过物镜成一放人倒立实像mb'（其长度为y2）, 此实像在fl镜的焦点以内，经过口镜放大，结果在明视距离d上得到一个放大的虚像前（其长度为 y3）o虚像对于被观测物ab来说是倒立的。由图41可见，显微镜的放大率为tan。 儿/一 /2(5-1)式中，=（因一 i； = d ）,为目镜的放大率; 儿-l2 fe江=5 = -二=氏（因人比九大得多），为物镜的放大率。 x h fo为显微物镜焦点町到

3、目镜焦点你之间的距离，称为物镜和目镜的光学间隔。因此式（51）可改写成(5-2)由式（5-2）可见，显微镜的放人率等于物镜放人率和目镜放人率的乘积。在£'、化、和d为 己知的情形下，可以利用式（5-2）算出显微镜的放大率。四、实验仪器1. 白光点光源2. 光源探头夹持器3. 干板架4. 分辨率板（详见附录）5. 显微物镜（20.0,f50.0）6. 开口式二维调节透镜/反射镜支架 导轨，滑块，支杆，调节支座等1. 显微冃镜（10x,带分划板）2. 支杆底座（gcm5305m）3. 齿轮齿条移动台（光路方向移动）4. 一维调节滑块5. 一维调节滑块五、实验内容和步骤（1）参照图

4、41和图42布置各器件，调整光学元件同轴等高。1234567（2）将透镜l。和le之间的距离定位195mm。（3）观测分辨率板上线数对为10的区间，从目镜分划板上读出此区间的长度。（4）计算显微镜的物镜放大率。（5）观察分辨率板，记录能够清晰分辨的分辨率板区间。附录：分辨率板说明。100120140160fon on on80巴60 <180 鏗烫鏗鏗氏01 丄卷口220 200口 口口 口 口24040 20h218 16141. 在40x40区域内共刻25组分划线，并用数字标记每毫米的线数。2每组分划线分4小个部分，方向分别为0。,45° ,90。和135。,每个小部分线数

5、相同。3刻线区域线数从大到小在分划板上按顺时针排列，前7组边长3mm,中间14组边长2mm,最后4组边长1mm,具体尺寸 见放大视图。六、数据记录组号：15次 数10号分辨率板线数像大小（mm）一条线数的像大小（mm）备注11033.13.31021446.33.30732066.13.30542479.43.308530100.23.340观察分辨率板，记录能够清晰分辨的分辨率板区间：2200七、数据处理：数据处理根据实验数据，分辨板的每条线数的像的平均值为x= (33+46.3+66+79.4+100.2) / (10+14+20+24+30) =3.31mm又因为实验观察10号分辨板的线

6、数一共有30条， 因此 y3 =30x3.3l=99.52mm由已知得10号分辨率板的边长为3mm7_tanp_ 旳仏_旳乃tan。产 yx显微镜的放大率为*=y3/yl=99.52mm/3mm=33.17mm因此显微镜的放大倍数为33.17x根据己知显微冃镜的放大倍数为10x,xqw'由公式得 bo= y/pe=33.17/10=3.31所以显微镜的物镜放大率为3.31x标准误差平均值的标准误差(即a类不确定度)爲(x _ *广h|)ho®/根号=根号(0.000938/4) =0.01535=0.00684mm次 数10号分辨率 板线数像大小(mm)显微镜放大率物镜放大率

7、物镜放大率绝对误差物镜放大率相 对误差e11033.133.103.3100.0000.00%21446.333.073.307-0.0030.09%32066.133.053.305-0.0050.15%42479.433.083.308-0.0020.06%530100.233.403.3400.0300.91%实验结果1. 通过对显微镜的搭建和观测10号分辨率板上线数对应的区间长度，得出显微镜的放大率为33.17x,己知显微 目镜的放大倍数为10x,则显微镜的物镜放大率为3.31x,实验讨论1.实验存在误差的原因:(1)(2)(3)(4)2. 通过光学系统分辨率检测，得出能够清晰分辨的分

8、辨率板区间为2200显微镜的搭建不够完善，造成视野内不够清晰，读数与真实值有所差别； 没把目镜分划板调节成可以水平或竖直，因为倾斜造成了读数偏差； 实验读目镜分划板的刻度吋，只能精确到厘米小数点后两位，精确度有限，存在误差; 操作屮目镜和物镜的距离不严格为195mm,存在操作误差；（5） 光学成像系统光学畸变误差以及温度变化引起的误差相对与前面所分析的误差，可忽略不计2. 减小误差的方法：（1）细心调节各元件的共轴，直到视野最清晰时候方能读数；（2）将目镜分划板调节成自己方便读数且不会造成偏差的情况；（3）读取目镜分划板刻度时，尽量多读几遍，求平均值；（4）目镜和物镜的距离调节成严格的195mm；3. 通过实验，确定先读取分辨率板内不同线数的像大小，然后求平均值的方法可行性最高，误差最小，如果读取相 同线数的像大小，反复读取可能存在同一种干扰，存在较大误差；4. 调不出像的原因：光学元件没有调节成同轴等高；八、实验结果与讨论九、思考题1、显微镜的放大率与哪些