助视仪放大率测量实验题目

实验题目 助视仪器放大率测量【实验目的】1、熟悉显微镜和望远镜的构造及其放大原理.2、学会测定显微镜和望远镜放大率的方法.3、掌握显微镜的正确使用方法,并学会利用显微镜测定微小长度.【实验仪器】1、生物显微镜一台(XSP-16A).2、低倍望远镜一只.3、可调单缝(附铁架).4、石英标准尺.5、光源(台灯).6、读数显微镜一台(JXD-Bb NO.005150).7、测微目镜(附铁架).8、待测样品(光刻板、光栅波片 ).【实验原理】肉眼通常无法分辨远处物体的细节及近处的微小物体.在一般照明情况下,正常人的眼睛只能分辨在明视距离 处相距大于 的两个光点,也就是只能分辨对于人眼球中心的张角大于 的两个点.物25Dcm0.5m1体或物体所成的像对人眼所张的角度称为视角.如果两光点间距小于 或视角小于 ,则肉眼是无法分0.5m辨的,我们把这个极限称为人眼的分辨本领.观察远处物体的细节和微小物的最简单的方法是扩大视角,显微镜、望远镜、目镜等就是这类扩大人眼视角的助视光学仪器.显微镜、望远镜、目镜等是帮助人眼观察的助视光学仪器,观察者是以对助视光学仪器像空间的观察代替物空间的观察,所以观察像并不一定比原物大,但增大了视角.线状物通过助视光学仪器然后在视网膜上所成的像长度为 .直接将此线状物放在通过助视光学仪器所观l察到像的位置,然后通过眼睛直接观察,此线状物在视网膜上所成的像长度为 ,那么 与 的比值称为助视光ll学仪器的放大率.通常助视光学仪器的放大率也可认为是两视角的比值.1、显微镜的放大原理显微镜是观察微小物体的光学仪器,由物镜 和oL目镜 构成,一般物镜焦距 很短,目镜焦距 较eLofef长,具有较大的光学间隔 .显微镜成像的基本光路图如右.如图,位于显微镜物方焦点外的微小物 ,通过物镜形成一个放大倒立的实像 . 位于显微镜目镜ABAB的一倍焦距以内, 通过目镜形成一个正立放大的虚像 .也就是人眼观察的微小物体 经过显微镜ABAB系统放大后,在明视距离 上得到一个倒立放大的虚像 .显微镜的放大率( 亦即视角 显微D镜成像的基本光路图放大率) 为M/tanOAB上式可化为 ABM式中, , 为目镜的放大倍数; , 为物镜的放大倍数.即2eABDuf1ovMufooeeDMf从上式可知,显微镜的放大倍率即为目镜放大倍率与物镜放大倍率的乘积.2、望远镜的放大原理望远镜是用来远距离目标的助视光学仪器,常见的望远镜有开普勒望远镜和伽利略望远镜两类.开普勒望远镜中的目镜和物镜均为凸透镜;伽利略望远镜的目镜使凹透镜,而物镜是凸透镜.在计量仪器中常用的是开普勒望远镜.如右图,上下分别为开普勒型及伽利略型望远镜的原理图.现以开普勒望远镜来说明望远镜的原理.望远镜也是由物镜 和目镜 构成,物镜焦距 较长 开普勒望远镜原理图 oLeof而目镜焦距 较短.光学间隔为 .ef0无穷远处的物体经过物镜 后成倒立缩小的实像o于物镜的像方焦平面上,同时也处于目镜的物方焦平AB面上, 经目镜成像于无限远处.在这种情况下,望远镜的放大 伽利略望远镜原理图率为/tanoeABOfM由上式可知,在观察无限远处物体时望远镜的放大倍率为物镜和目镜的焦距之比.在通常情况下,望远镜所观察的物体并非无限远.如右图.有限远处的物体 经物镜形成一个倒立缩小的AB实像 于目镜的物方焦平面附近,而 又经过目镜成像为 .像 远比实物小,但是靠 ABAB观察有限远物体时望远镜的光路图近了观察者,放大了视角.望远镜的作用是把远处的物体”拉近”其光路.该望远镜的放大率为 /tanOM式中, , ,则上式可化为 eABABfO eABfOeof由上式可知,观察有限远物体时,望远镜的放大倍率仍为物镜和目镜的焦距之比.3、目镜的放大原理目镜是将光学系统中物镜所成像放大后供眼睛观察的光学部件.目镜是放大视角的仪器,是望远镜、显微镜等目视光学仪器的组成部分.目镜通常由不相接触的两个薄透镜组成,面向物体的透镜称为场镜,靠近眼睛的透镜称为视镜.目镜的种类很多,如惠更斯目镜、拉姆斯登目镜、凯尔纳目镜、阿贝无畸变目镜、爱勒弗广角目镜、普罗素目镜、Nagler 目镜等.惠更斯目镜由两个同种玻璃的平凸透镜组成,两透镜的凸面均向着物镜.场镜的焦距等于视镜焦距的 3 倍,两者之间的距离等于视镜焦距的 2 倍.如右图为惠更斯目镜的原理图.拉姆斯登目镜由两个焦距相等的平凸透镜组成,两个凸面相对,两者间距 等于焦d距的 .拉姆 惠更斯目镜原理图23斯登目镜的球差,轴向色差和畸变等均小于惠更斯目镜,但垂轴色差较大.拉姆斯登目镜的工作原理图如左.拉姆斯登目镜原理图 目镜的种类繁多,下面不在赘述.4、助视光学仪器放大率的测量显微镜放大率的测量 本次实验对于生物显微镜放大率的测量,采用了目测法.主体做法是将石英标准尺放置于显微镜的载物台上,通过测微目镜测量出标准尺上相邻的两条刻线宽度并与标准尺实际值进行对比,以测出显微镜的放大倍率.望远镜放大率的测量将望远镜对准无限远调焦后,望远镜镜筒的长度即为物镜与目镜的焦距之和 .将调焦后的望远oef镜物镜卸下,在物镜的位置放置一长度为 的狭缝,然 望远镜放大率测量1l后在距离目镜 处得到狭缝经目镜所成的实像通过移测目镜测量其像的长度为 ,根据透镜成像公式有d 2l12/()/oelfd1oedff联立二式,有 12oeflM由上式可知,利用移测目镜测出狭缝的宽度 及其像长 就可以得到望远镜的放大率.1ll5、光栅常数的测量光栅常数,是光栅两刻线之间的距离 ,本次实验利用显微镜进行对其的测量 .将光栅置于载物台上,利用测微目镜测出相邻 对光栅常数的总距离 ,则5l5ldM式中, 为显微镜的放大倍率.M【实验步骤】1、显微镜放大率的测量拿出待测生物显微镜并组装上物镜与测微目镜,打开台灯,调节反光镜使视野明亮.调节测微目镜,使视野中的十字叉丝清晰.将石英标准尺放置于载物台上,缓慢调节样品夹持器使标准尺成像在视野中央.先后调节粗、细准焦螺旋,使标准尺在视野中成像清晰.转动测微目镜使目镜中十字叉丝与标准尺刻度平行,后固定测微目镜.选定石英标准尺中每 (即两刻线之间的距离) 测量一次 ,并记录 组数据.0.1m8将测量值与实际值进行对比,计算出待测显微镜的放大倍率.2、光栅常数的测量将载物台上的石英标准尺取下并放好,取出待测光栅置于载物台上.、调节样品夹持器使显微镜物镜对准宽度最大的缝.调节粗、细准焦螺旋使视野中出现清晰可见的光栅的像.移动测微目镜,测量出相邻 组光栅常数之间的距离并记录数据.5重复步骤直到得出八组数据.利用公式 ,代入所测得的数据计算出待测光栅的光栅常数.5ldM3、望远镜放大倍率的测量取下望远镜,在实验室外将待测望远镜对准远处调焦,使视野清晰.调节可调狭缝宽度约为 .2m打开手电筒型光源,并调节到最亮.在光具座上,将可调狭缝与读数显微镜依此摆放,并调节各光学仪器的等高共轴.调节可调狭缝与读数显微镜之间的距离,使视野中出现狭缝的像.调节显微镜的焦距,使狭缝清晰,边缘锋利.利用读数显微镜测量狭缝的实际宽度 并记录数据,一共测量 组.1l8将待测望远镜放置在可调狭缝与读数显微镜之间,并调节等高共轴.取下待测望远镜的物镜,调节狭缝、待测望远镜与读数显微镜之间的距离,使视野中再次出现狭缝的像.后调节读数显微镜的焦距,使视野中的狭缝边缘锋利.利用读数显微镜再次测量此时视野中狭缝的宽度 并记录数据,一共测量 次.2l8利用公式 ,代入测量数据计算出待测望远镜的放大倍率.12oeflM4、实验结束,收拾仪器.【数据处理】1、显微镜放大率的测量显微镜石英尺定标数据表格石英刻度/mm 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7目镜读数/mm 0.337 1.530 2.729 3.938 5.140 6.344 7.551 8.758测量间距 /mma1.193 1.199 1.209 1.202 1.204 1.207 1.207每当石英尺走过 时,测得显微镜中像走过的宽度分别为1m,1.530.7.93,29a,3.8.21.0,45103m,6.4.a,71207,8.5.m则, , （P=0.68）,71/.203iam271()0.iiapaUt mn即, （P=0.68）,(.)倍 , 0231Ma 0.2aM2、光栅常数的测量组数 n1 2 3 4 5 6 7 8左/mm 0.769 0.763 0.779 0.778 0.746 0.744 0.749 0.744右/mm 7.976 7.966 7.973 7.971 7.948 7.951 7.950 7.9495 组间距/mml7.198 7.203 7.194 7.193 7.202 7.207 7.201 7.205,17.960.7.198l m,232,3.4l,47910879m,5.6.2l,64,7.90.7.01l m,8525则 , （P=0.68）,81/7.0iill281()0.iilplUt mn即, （P=0.68）.(.2.)lm光栅常数 , （P=0.68）,0.125ldM224()10lMdU即 .3、望远镜放大倍率的测量狭缝宽度的测量表格组数 n1 2 3 4 5 6 7 8左/mm 24.763 24.758 24.761 24.759 24.761 24.763 24.769 24.770右/mm 22.969 22.966 22.964 22.962 22.971 22.969 22.972 22.971/mm1l1.794 1.792 1.797 1.797 1.790 1.794 1.797 1.799,124.763.91.74l m,582,13.l42796179m,15.0l,634,1724.9.721.9l m,80, （P=0.68）,81/.795il1821()0.1iilplUt mn即 .1(.0.)lm望远镜中狭缝宽度的测量表格组数 n1 2 3 4 5 6 7 8左/mm 27.428 27.428 27.429 27.434 27.427 27.429 27.431 27.430右/mm 26.842 26.842 26.841 26.842 26.843 26.837 26.842 26.843/mm2l0.586 0.586 0.588 0.592 0.584 0.592 0.589 0.587,17.486.20.58m,2l,3.9.1.,247.36.8420.59l m,5,26.9.7.l,7431682059m,28.l, （P=0.60）,821/0.58il2821()0.1iilplUt mn即 .2(.1)lm倍123.05lM【实验结论】1、通过本次实验,测得待测显微镜的放大倍率 倍.122、通过本次实验,测得待测光栅的光栅常数 .0dm3、通过本次实验,测得待测望远镜的放大倍率 倍.3M4、通过本次实验,加深了对助视光学仪器的理解,得知了助视光学仪器并不一定把物体放大了,而是通过扩大视角让人得以分辨.【注意事项】1、在进行望远镜焦距测量时,所有元件之间的距离应尽量靠近.2、取下望远镜物镜时,应尽量小心,以免损坏.3、显微镜调焦时,只能从下向上调节镜筒,不允许从上向下调节,以防物镜和待测物相碰.4、光学实验应注意等高共轴的调节.5、使用读数显微镜时,测量时手轮应避免回转,以排除回程差.【思考题】1、怎样简单地判别显