简易望远镜的设计与组装

简易望远镜的设计与组装

班级:XXXX 学号:XXXXXXXXXXXXXX姓名:XXX 联系方式:XXXXXXXXX实验时间:XXXXXXXX

摘要:望远镜是生活中常见的光学仪器,它能够是人们看见更远的东西。但很多人并不清楚

望远镜的制作原理及其制作的过程,因此通过本次实验,简单初步了解望远镜的成像原理及构造。

关键词:凸透镜 焦距 倍率 光学仪器

一、 引言

望远镜是一种助视仪器,用来帮助人们观察远处物体,当位于远处的物体的细节对眼睛的视角小于人眼的分辨极限时,人们必须借助此仪器才能分辨它。因此,了解并掌握他们的构造原理和调整方法,不仅有助于理解透镜的成像规律,也有助于加强对光学仪器调整好使用的训练。

二、实验任务

通过实验室提供的实验仪器和实验设备,测量出凸透镜焦距,根据物镜与目镜焦距测出自制望远镜的放大倍率.

三、实验仪器

1、 光学平台一个 2、 GY-1型溴钨灯一个 3、 平面镜各一个 4、 凸透镜两个

5、 物屏、白屏各一个 6、 二维架两个

7、 三维调节架一个

8、 SZ-02型二维平移底座一个 9、 SZ-01型三维平移底座一个 10、SZ-04型通用底座两个 11、升降调节座一个 12、标尺一把

四、实验原理

1、目前所学知识中,有两种测焦距的方法,一是自准法,二是共轭法。

(1)、自准法测焦距

图1 自准法测焦距

如图1所示,物A在凸透镜L的焦平面时,他发出的光经凸透镜后会变成一束平行光,若用与主光轴垂直的平面镜M将此光反射回去,反射光再次透过凸透镜,仍会会聚在凸透镜的焦平面上,这是发光点与透镜之间的距离就近似等于改透镜的焦距。

(2)、共轭法测焦距

共轭法测定薄透镜焦距

当物(“1”字屏)与像(白屏)之间的距离L保持不变时,待测透镜在“1”字屏与白屏之间移动位置,在屏上可得到一个放大的倒像及一个缩小的倒像。根据物、像共轭关系,透镜成放大像时的物距等于成缩小像时的像距,即u1=v2,u2=v1,如图5.4-3所示。图中A为透镜成放大像的位置,B为透镜成缩小像的位置。由图可知,

L=u1+v1 d=v1-v2=v1-u2 将上两式相加和相减,得出

将u1及v1代入透镜成像公式,则

2、开普勒望远镜的放大原理

图中可见开普勒望远镜也是由物镜与目镜构成,与显微镜不同的是望远镜的光学间隔为0,平行光入射平行光射出。其系统的视觉放大倍率为:Γ=fo/fe 式中, fo 为物镜的焦距;fe 为目镜的焦距。

五、实验步骤

图2 共轭法测焦距装置图

1、选择两块凸透镜

2、选择其中一块凸透镜,按图2所示所示安放仪器并使物屏与像屏间距大于4f,记录物屏坐标y1,像屏坐标y4,则l=|y4-y1|

3、将凸透镜沿米尺从物屏侧开始缓慢移动,到像屏上出现放大倒立的实像时,采用左右逼近,使像屏上的放大倒立实像最为清晰,记录此时凸透镜的位置y2

4、继续向像屏移动,用同样的方法测出像屏上呈现清晰缩小倒立的实像时,记录此时凸透镜的坐标y3,则d=|y3-y2|

5,改变L,重复三次,利用公式计算凸透镜的焦距,求其平均值 6,重复上述过程,测出另外一块凸透镜的焦距

图3 自制开普勒望远镜

7、将测出焦距的的凸透镜,以焦距大的作为物镜,焦距小的为目镜,再将望远物镜、目镜,标尺按图3所示的位置固定住,目镜与物镜距离为两面凸透镜的焦距之和,标尺放在距目镜3米左右,在标尺中选择一个“E”,记录下长度X1。

8、在目镜这端,一只眼睛透过目镜观察标尺中的一个“E”,另一只眼睛观察标尺上的红色卡盘,然后调节卡盘使卡盘之间的距离等于透过目镜看见的“E”的大小,记录下卡盘之间的距离X2

9、计算放大率为Γ=X2/X1,然后调节标尺的距离,重复测三次,求平均数,并求出其不确定度。

六、数据处理和分析

单位:

cm

表一 共轭法测焦距实验数据1

表二 共轭法测焦距实验数据2

单位:cm

表三 自制望远镜实验数据

X1=5cm

七、误差分析

1、系统误差

(1)、实验仪器本身存在误差。 (2)、实验方法不够精确 2、偶然误差

(1)、读数不够精确。 (2)、像与像重合点的判断不够准确。 (3)、计算不够准确。

八、结束语

为了提高实验精度,我希望本次实验的凸透镜焦距可以更大一点,比如说使用焦距为45和225的凸透镜,然后,通过这次实验,我提高了我对实验的设计能力,对望远镜的成像原理也有了系统的了解,更重要的是我对光学仪器的使用有了更深的理解,熟练程度也大大提高,此次实验让我获益匪浅。

九,参考文献

[1] 书籍:赵丽华等.新编大学物理实验[M].浙江大学出版社.2007.3

[2] 网页: http://wenku.baidu.com/view/676c3c36a32d7375a417804b.html

http://www.zonpon.com/wuli/gaozhongwulishiyan/03xuesheng/56/56.htm


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