深圳大学望远系统的搭建和参数测量

1、深 圳 大 学 实 验 报 告 课程名称： 工程光学（1） 实验项目名称： 望远系统的搭建和参数测量 学院： 光电工程学院 专业： 光电信息科学与工程 指导教师： 于斌 报告人： 学号： 组别： 实验时间： 2015年12月22日 实验报告提交时间： 教务处制一、 实验目的与要求：1）学习了解望远镜的构造及其原理；2）学习测定望远镜放大倍数的方法；3）理解分辨本领的含义。二、 实验器材：1）标尺；2）干板架；3）磁力表座；4）物镜（40.0，f 150.0；40.0，f 200.0）；5）一维调节滑块；6）一维调节滑块；7）目镜（20.0，f 30.0；20.0，f -40.0）；8）导轨，滑

2、块，支杆，调节支座等三、实验原理：。望远镜可用来观测远处的物体。最简单的望远镜由两块凸透镜组成。望远镜的前面有一块直径大、焦距长的凸透镜，名叫物镜；后面的一块透镜直径小焦距短，叫目镜。物镜把来自远处景物的光线，在它的后面汇聚成倒立的缩小了的实像，相当于把远处景物一下子移近到成像的地方。而这景物的倒像又恰好落在目镜的前焦点处，这样对着目镜望去，就好像拿放大镜看东西一样，可以看到一个放大了许多倍的虚像。这样，很远很远的景物，在望远镜里看来就仿佛近在眼前一样。伽利略发明的望远镜在人类认识自然的历史中占有重要地位。它是由正光焦度的物镜和负光焦度的目镜组成的，其视觉放大率大于1，形成正立的像，不需加转像

3、系统，但无法安装分划板，应用较少，可应用于观剧，倒置伽利略望远镜可用于门镜。开普勒望远镜是由两个正光焦度的物镜和目镜组成，因此成倒像。为使经系统形成的倒像转变成正立的像，需加入一个透镜或棱镜转像系统。因开普勒望远镜的物镜在其后焦平面上形成一个实像，故可在中间像的位置放置一分划板，用作瞄准或测量。由于开普勒望远镜各种性能优良，所以目前军用望远镜，小型天文望远镜等专业级的望远镜都采用此种结构。图3-1 开普勒望远镜光路示意图 为能观察到远处的物体，开普勒望远镜的物镜用较长焦距的凸透镜，目镜用较短焦距的凸透镜。远处射来光线（视为平行光），经过物镜后，会聚在它的后焦点外离焦点很近的地方，成一倒立、缩小

4、的实像。目镜的前焦点和物镜的后焦点是重合的。所以物镜的像作为目镜的物体，从目镜可看到远处物体的倒立虚像，由于增大了视角，故提高了分辨能力，见图3-1。当观测无限远处的物体时，物镜的焦平面和目镜的焦平面重合，物体通过物镜成像在它的后焦面上，同时也处于目镜的前焦面上，因而通过目镜观察时成像于无限远，此时望远镜的视觉放大率为： （3-1）由此可见，望远镜的视觉放大率等于物镜和目镜焦距之比。若要提高望远镜的视觉放大率，可增大物镜的焦距或减小目镜的焦距。当用望远镜观测近处物体时，其成像的光路图可用图3-2来表示。图中、和、分别为透镜和成像时的物距和像距，是物镜和目镜焦点之间的距离，即光学间隔（在实用望远

5、镜中是一个不为零的小数量）。由图3-2可得图3-2 观察近处物体时望远镜的光路图故观察近处物体时望远镜的视觉放大率为 （3-2）在满足近轴光线和薄透镜条件前提下，利用透镜成像公式，可得为了把放大的虚像与物体直接比较，必须使和处于同一平面内，即要求。同时引入望远镜镜筒长度，并利用和两个表达式，得 （3-3） 在测出、和后，由式（4-3）可算出望远镜的放大率。显然当物距时，因式(4-3)中括号内的量接近于1，式（4-3）变回式（4-1）。望远镜的分辨本领用它的最小分辨角j来表示。由光的衍射理论，按瑞利判断可知：式中，为照明光波的波长，D为望远镜物镜的孔径，角度j的单位是弧度。即两个物体如果对望远镜

6、的张角小于j（理论）值。则望远镜将无法分辨它们是两个物体（两个物体重叠成一个像）。四、实验内容与步骤：要求：简要列出实验要求的内容和主要步骤。1）按照图3-3组装成开普勒望远镜（物镜选择f150，目镜选择f30），调整光学元件同轴等高；图3-3 望远镜系统装配示意图 2）将标尺安放在距离望远镜物镜大于1米处，用一只眼睛直接观察标尺，同时用另外一只眼睛通过望远镜的目镜看标尺的像，并对准标尺上两个红色标记间的区间，长度为L。经适应性练习，获得被望远镜放大的和直观的标尺的叠加像；3）测出红色标记内标尺的长度，多次重复测量，则其视觉放大率为；4）测量出望远镜的镜筒长度和物距，按照公式（3-3）计算其放大率，并与实验观察出来的放大率进行比较； 5）替换物镜（f200）和目镜（f-40），搭建伽利略望远镜，重复（2）（3）（4）步；6）由波长和物镜孔径，理论计算望远镜的最小分辨角j。五、实验数据记录：组号：_ 姓名：_ _内容一： f 0= 150.0mm f e= 30.0mm 测量次数L（mm）L（mm）l（mm）l1（mm）12345内容二： f 0= 150.0mm f e= -40.0mm 测量次数L（mm）L（mm）l（mm）l1（mm）12345六、实验数据分析及思考题：要求：对实验数据进行分析，回答实验讲义或实验现场遇到的思考题。七、实验结论： 要求：简要总结