自组望远镜和显微镜教学讨论的文献综述

1、自组望远镜和显微镜教学讨论的文献综述摘要:显微镜和望远镜都是用途极为广泛的助视光学仪器,显微镜主要是用来帮助人眼观察近处的微小物体,而望远镜主要是帮助人眼观察远处的目标.他们都是增大被观察物体对人眼的张角,引起视角放大的作用.根据不同的使用目的,它们又分为不同的种类.在物理实验中经常使用的有读书显微镜、测量望远镜及自准望远镜等。由于这两种光学仪器应用非常广泛，因此了解它的工作原理，掌握其组装及调节过程，进一步掌握更复杂的光学仪器的使用是非常必要的。关键词:显微镜；望远镜；工作原理；组装 一、正文显微镜的发明和应用提高了人的视觉功能，为人们观察和研究与认识微观世界、分辨物体细节提供了有力工具。经

2、过近四百年的发展演变，显微镜与显微技术获得了日益广泛的应用。如今，适用于不同科学领域与研究对象的各种原理与结构形式的显微镜，已构成了一个规格完备、性能优良的完整体系。近代的显微技术普遍要求扩大功能。对应用于实验研究的较高级的显微镜，除目视观察外，还增加附件的组合式结构来实现多功能，如进行显微摄影、显微投影以及电视显示等。随着新原理、新结构、新辐射源、新接收器以及光电转换技术的发展，现代显微镜已成为光、机、电、微机相结合的现代化精密光学仪器。【1】本文主要介绍光学显微镜的基本理论、结构理论、光学原理、光学系统的性能要求与基本组成。望远镜是一种用于观察远距离物体的目视光学仪器，能把物方很小的物体张

3、角按一定的倍率放大，使之在像空间具有较大的张角，使本来无法由肉眼看清或分辨的物体变得清楚可见或明细可辨。望远镜是天文观察和天体测量中不缺少的工具，在军事上指挥、观察、瞄准和测距等方面无不需要，在大地测量和一些其他光学仪器中也大量的应用望远镜系统。【2】 孙晶华的操纵物理仪器 获取实验方法物理实验教程对望远镜和显微镜的背景及应用给出了大篇幅的介绍，得知望远镜是由一眼镜商在17世纪的一天偶然发现的，并研究发明了第一个双筒望远镜，经历漫长的历史长流后现如今望远镜不但在天文方面推进着人类对宇宙的认识，而且在军事上也用于观察战场、研究地形地物和侦察目标等。【4】显微镜则是在公元1世纪人们就已发现通过球形

4、透明物体去观察微小物体时，可以使其放大成像，后面继续加以研究意大利的伽利略和德国的开普勒在研究望远镜的同时，改变物镜和目镜之间的距离，得出合理的显微镜光路结构。到近年，随着科学技术的突飞猛进，显微镜的应用也也越来越广，它可广泛应用于解剖学、生物学、细菌学、地质学、土壤研究、射线学、兽医学、水污染研究等。【4】对望远镜和显微镜的背景和应用的学习及了解，可增加学习及实验的兴趣，为实验做情感铺垫。李晓彤，岑兆丰的几何光学像差光学设计对显微镜进行了详细的介绍。其中说明了由于显微镜在使用中要经常调换物镜和目镜，它必须满足齐焦条件，即当调换物镜后，不需重新调焦就能看到物体的像。为此，不同倍率的物镜需有不同

5、的光学筒长，并在光学和机构尺寸上满足如下要求：1、不同倍率的物镜有相同的物像共轭距；2、物镜的像面到镜筒的上端面，即目镜的支承面的距离固定；3、为在调换目镜后也不需重新调焦，目镜的物方焦面要与物镜的像面重合。同时也对望远镜有详细的介绍。望远镜系统是一种使入射的平行光束仍保持平行射出的光学系统。望远镜的放大率还可表示为物镜焦距与目距焦距之比、入瞳直径与出瞳直径之比。开普勒望远镜成倒像，伽利略望远镜成正像。从视觉放大率公式可知当物镜的焦距大于目镜的焦距时，望远镜有视觉放大作用；当目镜的焦距一定时，倍率越大，物镜的焦距就越大，导致望远镜长度增大；当像方视角一定时，倍率越大，物方视场就越小；当入瞳直径

6、一定时，倍率越大，出瞳直径就越小1。为我们的实验奠定思想基础。迟泽英 ，陈文建的应用光学与光学设计基础讲了望远镜的光学特性及望远镜的类型及各类望远镜的优缺点。显微镜光学系统的基本组成的光学特性及放大倍率及适用放大倍率，为组装做知识储备。杨述武，赵立竹，沈国土主编的普通物理实验3光学部分以大学物理实验的形式简单介绍了显微镜和望远镜。本实验的目的是熟悉显微镜和望远镜的构造及放大原理；让学生学会一种测定显微镜和望远镜放大率的方法；掌握显微镜的使用方法，并学会利用显微镜测量微小长度。书中就给出了视角放大率M的定义。并通过实验：将显微镜国定好，在垂直显微镜光轴方向距离目镜25厘米处放置1毫米分度的米尺B

7、，在物镜前放置另1毫米的短尺A，调节显微镜，使从显微镜中能看到短尺的像，用一只眼睛通过显微镜观察短尺的像，另一只眼睛直接看米尺，经过多次观察，调节眼睛使得显微镜看到的像投影到靠近米尺B时，选定A尺的像上某一分度l0,记录其相当于B尺上的分度l1,即得放大率 ，重复几次，取其平均值。【3】通过此方法学习了测量显微镜的放大率。对于望远镜放大率的测定则是采取：把望远镜调焦到无穷远处，即使望远镜能清楚地看到远处的物体；卸下望远镜物镜，并在原物镜位置装十字叉丝光阑；利用移测显微镜测出望远镜目镜所成十字叉丝像的长度l1、l2,并用移测显微镜直接测出光阑十字叉丝的长度l1、l2；最后算出放大率，并与标称值比

8、较。 【3】通过本实验练习了测定望远镜和显微镜的放大率。孙晶华,梁艺辉,崔金辉的大学物理实验一书中不但说明了实验原理，同时从实验内容上丰富了很多。首先自组了一台聚焦于无穷远处的望远镜，该实验第一步及进行了物镜焦距的测量。其次用自组的聚焦于无穷远处的望远镜测量另一凸透镜的焦距。同时用自组的聚焦于无穷远的望远镜测量凹透镜焦距。最后是自组显微镜的实验。二、总结显微镜主要用于观察近处的微小物体，望远镜主要用于观察远处的目标，他们的作用都是增大被观察物对人眼的张角，起着视角放大的作用。两者的光学系统比较近似，都是由物镜和目镜组成，物体首先通过物镜成一中间像，再通过目镜来观察。两者对物体的放大能力都是通过

9、视放大率来表示。我们开发的这个设计性实验最大的亮点为：学生可以自由选择不同焦距的透镜进行显微镜和望远镜的组装。选择不同的焦距，就意味着组装成的望远镜和显微镜具有不同的视角放大率，这就要求学生具备良好的判断意识，能够从不同的焦距组合中选取适宜实验要求的，符合日常生活规律的透镜组合。这样的实验要求使学生在得到实验题目后，必须通过自行阅读实验材料,熟悉常用仪器的原理、结构，才能够自主的、正确的筛选透镜和实验方法，有了正确的透镜组合作为基础和铺垫，才能保证实验设计方案的正确性和正式实验的顺利进行。在此过程中，发挥了学生们各自的思维与想象力,使学生的创新意识和综合能力受到启发和锻炼，可以培养学生坚韧不拔的意志品质、实事求是的科学态度及相互帮助的协作精神。参考文献1尹德都.WSZ系列光学平台综合性设计性实验研究D.云南：云南师范大学图书馆，2011. 2杨述武，赵立竹，沈国土.普通物理实验3光学部分M.北京：高级教育出版社，2007,44-46.3李晓彤，岑兆丰.几何光学像差光学设计M浙江：浙江大学出版社，2003,190-198.4迟泽英，陈文建.应用光学与光学设计基础M南京：东南大学出版社，2008,