伊犁师范学院物理科学与技术学院
2013届本科毕业论文
论文题目：望远镜放大率的测定--自组望远镜
作者姓名：车安宁
班级：物理09-2A班
专业：物理学
学号：09070201103
指导教师：夏莉艳高级实验师
完成时间：2013年05月27日
物理科学与技术学院
二〇一三年五月
望远镜放大率的测定
――自组望远镜
内容摘要
望远镜通常分为开普勒望远镜和伽利略望远镜，开普勒望远镜由两个凸透镜组成，伽利略望远镜由一个凸透镜、一个凹透镜组成。本论文采用由两个凸透镜组成的开普勒望远镜，分别用比较板法、成像法、视角直接比较法三种方法测量望远镜的放大率，并在实验的基础上，通过参阅大量资料，以及考虑实际成像情况，对实验中各参量的取值及其对实验产生的影响加以分析和探究。该实验测量精度不是很高，但是实验性强，可将其运用到中学物理课程的学习中去，为今后关于放大率测定的学生实验提供好的借鉴。
关键词：透镜放大率实验
A measure of the telescope magnification--
Assemble the telescope byself
Abstract
Telescope is usually divided into Kepler and Galileo. Kepler is composed of two convex lenses, Galileo telescope is composed of a convex lens, concave lens. This paper adopts the Kepler telescope consists of two convex lenses, respectively, comparison board , imaging method and angle of direct comparison method and other three approaches to measuring the magnification telescope. And on the basis of experiment, through the refer to a large number of data, considering the actual imaging, analyze and explore the experiment values of each parameter and its influence on the experiment. The experiment measurement precision is not high, but the pilot is strong. It can be used in the middle school physics course studying, and for the future provide a good reference about student experiment for the determination of magnification.
keywords：telescope enlargement rate magnification
目录
引言 (1)
1、望远镜的构造及成像原理 (1)
1.1望远镜成像原理 (1)
1.2实验装置 (3)
2、比较板法测望远镜放大率 (4)
2.1实验装置及测量原理 (4)
2.2实验数据处理 (5)
3、成像公式法测望远镜放大率 (6)
3.1实验装置及测量原理 (6)
3.2实验数据处理 (8)
4、视角直接比较法测望远镜放大率 (9)
4.1实验装置及测量原理 (9)
4.2实验数据处理 (10)
5、实验分析与结论 (12)
5.1 比较板法 (12)
5.2 成像公式法 (13)
5.3 视角直接比较法 (13)
6、结束语 (14)
参考文献 (15)
致谢 (16)
引言
由于眼睛构造的自然条件, 我们的视力是有一定限度的, 因此在日常生活中,我们常常借助光学仪器来辅助眼睛, 扩大视力的范围，这类仪器称为助视仪器。
在观察细小的物体时，通常只要把细小的物体拿到近前就可以看清楚它了。这是因为这样做增大了视角。当物体小到眼睛看不清楚的距离以后，就不能再用这种方法来增大视角了，因而就需要我们使用望远镜了。
简易望远镜由物镜、物镜镜筒、目镜、目镜镜筒几部分组成。望远镜又分为伽利略望远镜和开普勒望远镜。伽利略望远镜是由一个凹透镜（目镜）和一个凸透镜（物镜）组成，优点是结构简单，能直接成正像,它是最早的望远镜。开普勒望远镜由两个凸透镜组成。由于两者之间有一个实像，可方便安装分划板,并且性能比伽利略望远镜优良，所以目前军用小型天文等专业级的望远镜都采用开普勒望远镜,然而一般望远镜都存在色差，这里指放大率色差，即使像带有彩色边缘。牛顿发明的反射望远镜，其物镜是凹面反射镜，无色差，而且将凹面制成旋转抛物面即可消除像面上形成的圆形弥散斑，即球差。反射望远镜镜筒较短，而且易于制造更大的口径，所以，现代大型天文望远镜几乎都使用牛顿望远镜。
放大率是反映助视仪器望远镜光学性质的一个重要参数，它的测量在生产生活及科学研究中具有重要的意义。测量放大率的方法很多种，如：视角直接比较法、比较板法、成像公式法、油码法等。本实验采用不同焦距凸透镜组成的透镜组，自组望远镜系统，通过测量望远镜的放大率、了解望远镜的构造及测量原理并与理论值比较。该实验测量精度不是很高，存在人为因素，但仪器易掌握，可操作性强。
1、望远镜的构造及成像原理
1.1望远镜成像原理
望远镜之所以能看见很远的物体，主要是透镜对光线的折射作用而形成的。以牛
顿望远镜为例，当远方天体发出的平行光线经过物镜后，在物镜焦点外，距焦点很近的地方，得到天体的倒立、缩小的实像。目镜的前焦点和物镜的后焦点是重合在一起的，所以实像位于目镜和它的焦点之间离焦点很近的地方，再经过目镜成像为一倒立
图1-1 望远镜成像原理
望远镜主要是帮助人眼观察远处的目标，增大被观测物体对人眼的张角，起着视角放大的作用。其视角放大率M 定义为：通过目视仪器观察物体时，其物体的像对人眼张角的正切（一般取像距为明视距离）与人眼直接观看物体时物体对人眼张角的正切之比。
测量放大率选用的望远镜基本结构，一般是开普勒望远镜。它由两块焦距不同的会聚透镜组成，其中焦距较大的一块作为物镜，焦距较小的一块作为目镜。物镜的第二焦点和目镜的第一焦点重合，组成共轴光学系统，最终成倒立的像，即物镜将远处物体发出的光经会聚后在目镜物方焦平面上生成一倒立的实像。而目镜起到放大镜的作用，把其物方焦平面上的倒立实像再放大成一虚像，供人眼观察。开普勒望远镜光路图如图1-2所示，O L 为物镜，e L 为目镜。远处物体PQ 经物镜O L 后在物镜的像方焦
图1-2 开普勒望远镜光路图
第一次成缩小的实像 相当于照相机
第二次成放大的像 相当于放大镜
点上成一倒立实像''O P ，像的大小决定于物镜焦距及物体与物镜间的距离。像''O P 一 般是缩小的，近乎位于目镜的物方焦面上，经目镜e L 放大后成虚像''''Q P 于观察者眼睛的明视距离与无穷远之间。
用望远镜观察物体时，一般视角均甚小，因此视角之比可用正切之比代替，于是视角放大率可近似写成：
E
O
E O l l M ==
ααtan tan （1-1） 式中，O l 是被测物的大小PQ ，E l 是在物体所处平面上被测物的虚像的大小Q P ''''。
对于望远镜，两透镜的光学间隔近乎为零，物镜的像方焦点与目镜的物方焦点近乎重合。即0=?，根据通过计算可得： e
o
f f M ''-
= （1-2） 1.2实验装置
在光具座上放置两个二维平移底座，分别加上两个凸透镜，构成开普勒望远镜。在光具座另一端放置目标刻度尺，使凸透镜组成的望远镜可以清晰的看到刻度尺Ａ上刻度，再进行测量，如图1-3所示。
（a ）
目 镜
比 较 板 B
目标刻度尺A
图1-3 实验仪器实物图
(b)
目镜 物镜
目
标刻度尺A
物 镜
2、比较板法测望远镜放大率
2.1实验装置及测量原理
①制作比较板
实验前,先分别在两块普通的玻璃片上制作蓝色比较板和红色比较板，以S 标记其长度(长度要依目镜的孔径大小而定, 一般5～10mm 为宜)。
实验时,先在光具座上用凸透镜组成望远镜,并对远处垂直于光具座的“目标刻度尺Ａ”调焦,如图1-3（a ）所示，然后把用小玻璃板制作的标有S 标记的“比较板”放在物镜和目镜之间。调节“比较板”的位置,使从目镜中看到的“目标刻度尺A ”和“比较板B ”像的刻度都清晰,且无视差，如图1-3（b ）所示。比较S 标记与刻度尺A(即放大的像)对应的长度,数据如表2-1至表2-6所示。
图2-1 比较板法测望远镜放大率的光路
②观察无限远处物体时放大率的计算
设“比较板”标记的S 长度与“目标刻度尺”像的A 刻度对应。如图2-1所示，物距1u 、2u 和像距1v 等可以从光具座上直接读出。
由 o f v u /1/1/111=+ 和 A S u v //11==β (2-1) 可得： 1)]/1/(1[v A S f o ?+= (2-2) 此时目标刻度尺距离望远镜较近, 虽然存在光学间距?, 即：
21u v f f e o +=?++ (2-3)
因为比较板的位置与目镜焦点非常接近,可以近似认为2u f e ≈,又因为理想状态下的
e o
f f M /=,所以可以估算观察无限远处物体时的放大率，即：
2f M o = (2-4)
所以,通过目镜观测比较板S 标记对应于目标刻度尺A 上的长度，记为A,从光具座上读出物距1u ,2u 和像距1v 等值,就可以由（2-4）式计算出望远镜的无限远处放大率。
2.2实验数据处理
采用比较板法在实验室测得自组望远镜的测量值及理论值见下表。 ①比较板（蓝色）
表2-1
原长S =0.94cm A =2.06cm
透镜组 镜片 焦距 物距1u 物距2u 像距1v 测值M ' 理M
相对误差 透镜组1
目镜e f （cm ） 5.00 87.60
5.00
40.10
5.51
5.60
1.6%
物镜o f （cm ）
28.00
表2-2
原长S =0.94cm A =6.18cm
透镜组 镜片 焦距 物距1u 物距2u 像距1v 测值M ' 理M
相对误差 透镜组2
目镜e f （cm ） 5.00 112.20
4.70
15.70
2.90
3.00
3.3%
物镜o f （cm ）
15.00
表2-3
原长S =0.94cm A =4.3cm
透镜组 镜片
焦距 物距1u 物距2u 像距1v 测值M ' 理
M 相对误差
透镜组3
目镜e f （cm ） 5.00 106.20 4.50 22.00 3.96 3.90 1.5%
物镜o f （cm ） 19.50
②比较板（红色）
表2-4
原长S =0.75cm A =1.56cm
透镜组 镜片
焦距 物距1u 物距2u 像距1v 测值M ' 理
M 相对误差
透镜组1
目镜e f （cm ） 5.00 87.60 5.00 40.10 5.42 5.60 3.2%
物镜o f （cm ） 28.00
表2-5
原长S=0.75cm A=5.36cm
透镜组镜片焦距物距1u物距2u像距1v测值M'理
M相对误差
透镜组2目镜
e
f（cm） 5.00
112.20 4.80 15.70 2.87 3.00 4.3% 物镜o f（cm）15.00
表2-6
原长S=0.75cm A=3.24cm
透镜组镜片焦距物距1u物距2u像距1v测值M'理
M相对误差
透镜组3目镜e f（cm） 5.00
106.20 4.50 22.0 3.97 3.90 1.8% 物镜o f（cm）19.50
3、成像公式法测望远镜放大率
3.1实验装置及测量原理
图3-1 成像公式法装置图
①望远镜对焦无穷远
将目标刻度尺Ａ放置远处，保持望远镜与平行基本水平共轴。眼睛通过望远镜目镜观察, 慢慢对望远镜调焦，当看到清晰的直尺上的刻度像时,物镜的像方焦点和目镜的物方焦点重合,这时望远镜对焦无穷远。
读数显微镜目镜物镜
当望远镜对焦无穷远时,望远镜的物镜与目镜之间的距离为e
o
f f '+',在物镜原
来的位置放一直径为1
l 的目的物，这里由于仪器限制，将物镜作为目的物，则1
l 为物
镜孔径的大小，近似认为是光阑长度
1,
如图3-2所示，设其像长为2l -,则根据透镜成像公式得：
d f f l l
e o /)()/(21'+'=- （2-6）
及
e
e o
f f f d '='+'+111 （2-7）
从（1）（2）两式中消去d ，得：
2
1
l l f f M e o =''-
= （2-8） 只要测出光阑的长度1l ，及其像长2l ，就可以算出望远镜放大倍数。
②用读数显微镜测光阑长度
通过用游标卡尺测量光阑的长度记为1l , 用读数显微镜测量像长记为2l 。用读数显微镜测量像长2l 测量的数都是客观的,而且测量精度达到mm 01.0, 最终测量出的结果比较准确。
用望远镜物镜的进光孔径作为目的物, 用读数显微镜在离目镜处看到清晰的进光孔径的像,如图3-3所示。调节读数显微镜的测量又丝与进光孔径的像的上
下边缘相切, 测量出进光孔径的像的直径。用游标卡尺测量出物镜进光孔径实际直径,
图3-3 读数显微镜测像长
代进公式算出望远镜放大倍数。
3.2实验数据处理
在实验室用成像公式法分别对透镜组2、3组成的开普勒望远镜进行测量。测量结果如下表所示：
表3-1
透镜组2： e f =5.00cm o f =15.00cm 测量次数
1 2 3 4 5 6 7 8 9 1l )(mm = 39.90 39.90 39.84 39.88 39.88 39.90 39.92 39.90 39.86 2l )(mm =
12.415 12.464 12.394 12.398 12.389 12.420 12.500 12.412 12.391
M 3.214
3.201
3.214
3.217
3.219
3.213
3.194
3.215
3.218 M （平均） 3.20 M 理论值 3.00
不确定度计算：
1L =39.887mm )(1L U A =0.005mm )(1L U B =0.02mm )(1L U C =0.02mm
2L =3.212mm )(2L U A =0.005mm )(2L U B =0.01mm )(2L U C =0.01mm
)(M U C =()()01.0220.3/01.02887.39/02.020.3=??
????+?
测量结果：M =3.20±0.01
相对误差：%100?-=
理
理
M M M E =
%10000
.300
.320.3?-=6.7%
表3-2
透镜组3： e f =5.00cm o f =19.50cm 测量次数
1 2 3 4 5 6 7 8 9 1l )(mm = 39.90 39.84 39.90 39.88 39.88 39.90 39.92 39.90 39.86 2l )(mm =
10.683 10.593 10.634 10.646 10.632 10.643 10.685 10.609 10.655
M 3.735
3.761
3.752
3.746
3.751
3.749
3.736
3.761
3.741 M （平均） 3.75 M 理论值 3.90
不确定度计算：
1L =39.887mm )(1L U A =0.005mm )(1L U B =0.02mm )(1L U C =0.02mm
2L =3.212mm )(2L U A =0.005mm )(2L U B =0.01mm )(2L U C =0.01mm
)(M U C =()()01.0275.3/01.02887.39/02.075.3=??
????+?
测量结果：M =3.75±0.01
相对误差：%100?-=
理
理
M M M E =
%10090
.390
.375.3?-=3.8%
4、视角直接比较法测望远镜放大率
4.1实验装置及测量原理
图4-1 视角直接比较法测放大率
在实验中，为了把放大的虚像l 与o l 直接比较，常用视角直接比较法来进行测量。如图4-1所示。设长为o l 的标尺（目的物PQ ）直接置于观察者的明视距离处，其视角为e α，用一只眼睛直接观察标尺Ａ（物PQ ），另一只眼睛通过望远镜观看标尺B 的虚像（Q P ''''）亦在明视距离处，如图4-2所示。其长度为l -，视角为0α-，调节望远镜的目镜，使标尺Ａ和标尺Ｂ的像重合且没有视差，读出标尺和标尺像重合区段内相对应的长度，即可得到望远镜的放大率：
标尺B
标尺A
E
O
E O l l M ==
ααt a n t a n （4-1）
图4-2 标尺对应刻度示意图
因此只要测出目标物的长度0l 及其像长l ，即可算出望远镜的放大率。
4.2实验数据处理
①根据已知透镜的焦距确定一个为物镜、另一个为目镜，并将标尺直接置于观察者的明视距离处（约25cm ）。
②将物镜、目镜放在一起，调节高低、左右方位，使其中心大致在一条与光学平台平行的直线上，同时，各光学元件互相平行，垂直于光学平台。
③按照图4-1的光路组成开普勒望远镜，向约3米远处的标尺Ｂ调焦，并对准两个红色指标间的刻度（距离0l =0.50cm ）。
④一只眼睛对准虚像标尺B 两个红色指标间的距离，另一只眼睛直接注视标尺A ，经适应性练习，在视觉系统同时看到被望远镜放大的标尺倒立的虚像和实物标尺，微移目镜，直到将目镜放大的虚像推移到标尺的位置处。
⑤分别测出虚像标尺B 中两个红色指标在实物标尺A 中对应的位置1x 和2x ，计算出放大的红色指标内直观标尺A 的长度l （注：21l x x =-）。
求出望远镜的测量放大率o l l M =，并与理论值e o f f 作比较。
望远镜放大率的测量数据记录
表4-1
cm f o 00.5= cm f e 00.28= 0l =0.50cm 理M =5.60cm
被测物理量名称 标尺中两个红色指标在实物标尺A 中对应的位置
红色指标内直观标
尺的长度l
测量放大率
测量次数
1x (cm)
2x (cm)
21l x x =-(cm)
o l l M =(cm)
1 3.30 6.30 3.00 6.00
2 3.60 6.65 3.05 6.10
3 4.20 7.15 2.95 5.90
4 4.80 7.90 3.10 6.20
5 4.50 7.41 2.91 5.82 6
5.10 8.12 3.02
6.04
由表中数据测得放大率平均值M =6.01 , 相对误差=?=
%100-理
理M M M E 7.3%
表4-2
cm f o 00.5= cm f e 00.15= 0l =0.50cm 理M =3.00cm
被测物理量名称 标尺中两个红色指标在实物标尺A 中对应的位置
红色指标内直观标
尺的长度l
测量放大率
测量次数
1x (cm)
2x (cm)
21l x x =-(cm)
o l l M =(cm)
1 2.50 3.9
2 1.42 2.84 2 2.60 3.91 1.41 2.82
3 2.75 4.18 1.43 2.86
4 3.20 4.61 1.41 2.82
5 3.10 4.52 1.42 2.84 6
3.60 5.03 1.43
2.86
由表中数据测得放大率平均值M =2.84 , 相对误差=?=
%100-理
理M M M E 5.3%
表4-3
cm f o 00.5= cm f e 50.19= 0l =0.50cm 理M =3.90cm
被测物理量名称 标尺中两个红色指标在实物标尺A 中对应的位置
红色指标内直观标
尺的长度l
测量放大率
测量次数
1x (cm)
2x (cm)
21l x x =-(cm)
o l l M =(cm)
1 6.10 7.94 1.84 3.68
2 6.20 8.07 1.87 3.74
3 6.50 8.31 1.81 3.62
4 6.30 8.16 1.86 3.72
5 7.12 8.95 1.83 3.6
6 6
7.05 8.96 1.91
3.82
由表中数据测得放大率平均值M =3.73 , 相对误差=?=%100-理
理M M M E 4.4%
5、实验分析与结论
5.1 比较板法
通过表2-1至表2-6数据，分别测量红色比较板、蓝色比较板在三组透镜组合下的放大率。将透镜组1、2、3测得值对比发现，无论是测红比较板还是蓝比较板，透镜组3的误差较小；再将测蓝板和红板的数据纵向对比，发现用透镜组测蓝色比较板时误差较小。经查阅相关资料证实:在大量实验的基础上，透镜组合目镜为50mm 、物镜为200mm ，组成的开普勒望远镜更适宜作为放大率测量选取仪器。而透镜组3的焦距组合恰与其值最为接近，与实验结果相符；并且生物学中认为在人眼的视网膜中有三种视锥细胞，每一种视锥细胞含有一种感光色素，分别对蓝光、绿光、黄光最敏感，所以蓝色比较板测得数据误差较小也经证实。
实验中存在引起误差的因素：
（1）首先，比较板的制作是人为的过程，依据目镜的孔径大小而定，比较板边缘处的光滑度会对读数造成一定的误差影响；
（2）其次，实验中需要使从目镜中看到的“目标刻度尺”和“比较板”的像的刻度都清晰，且无视差，而实验中，由于光线的强弱，光照的方向以及眼睛的疲倦度，都会使实验有略微视差影响；
（3）通过对比比较板及目标刻度尺的读数，读数时的姿势是否正确直接影响所读数据的准确度；
（4）所用实验仪器（凸透镜）聚光程度、直尺刻度的清晰度及整体仪器的精密程度都会产生系统误差；
（5）当目镜焦距很小，其像则在目镜附近，滑块厚度会制约比较板的位置，“比较板”将无法达到这一位置，则将不能找到最清晰的像，所测放大率的值必有偏差。比较板放在目镜与物镜之间，即放在目标刻度尺由物镜成实像的位置处，所以目镜的焦距应略大于滑块厚度为好，否则不能完成实验。
5.2成像公式法
用读数显微镜测量目的物在目镜中的孔径大小，与游标卡尺直接测得的孔径大小进行对比，从而得出组装望远镜的放大率。在此方法中，采用分别采用透镜组2和透镜组3完成实验，对比数据发现，透镜组3误差小于透镜组2，较适宜作为测量仪器，此法较之比较板误差稍大。“成像公式法”需借助读数显微镜对望远镜所成实像测量，此方法实际是在有限距离测量无限远的理想情况下的望远镜的放大率，其缺点是实像不易找到。
实验中存在引起误差的因素：
（1）此方法最先是要对焦无穷远，当没有找到最清晰的像时，则并未对焦无穷远，此会引起后面操作时像不易找到，或者找到的像边缘不清晰而影响读数；
（2）通过读数显微镜找到的物镜进光孔的像，测量时需准确找到物镜孔径的像的即使找到了实像，会因实像边缘的模糊段而很难找准实像位置，以影响测量数值；
（3）由于人眼左右度数相差较大，从而测量时像达到边缘的观感不同则引起读数偏差；
（4）利用游标卡尺测量物镜进光孔径实际直径时由于横向测量和竖向测量的方式不同且物镜边缘绝对的光滑程度造成读数偏差；
（5）读数显微镜、游标卡尺等仪器的精密程度及刻度清晰度会带来系统误差。5.3视角直接比较法
分别采用三组透镜组进行实验，根据数据分析，透镜组3的误差是三组中最小的，是视角比较法测放大率较合适的透镜组合。与前两种方法对比，可知此法较之比较板法、成像公式法误差较大。
实验中存在引起误差的因素：
（1）本次实验中，可能因透镜中所成的像并未达到最佳状态，就开始读取数据，从而造成实验误差；
（2）实验中因透镜的磨损等原因造成透镜的实际焦距与实验室所给的焦距有所偏差，在计算中造成实验数据错误；
（3）当在读取实验数据时，要求人眼相对于目镜的位置不得发生改变，同时眼
睛的仰角等不得发生改变，一旦观察状态发生改变，将会产生十分大误差，可能直接导致实验失败；
（4）因本次实验易使眼睛产生疲劳，所以在疲劳状态测得数据产生误差；
（5）望远镜是通过透镜折射成像的，我们看见的光是复色光，会发生色散现象，透镜折射光线的同时由于不同颜色光的色散率和折射率不同，没有办法汇聚在一个焦点上,而是一个模糊段，所以也会引起读数偏差。
6、结束语
日常生活中我们一般使用成品望远镜进行观测物体。但是作为学生实验，应该自行组装望远镜，通过测量望远镜的放大率从而了解望远镜的构造及原理，体现实验探究的价值。
本校物理实验中还未曾开设望远镜放大率的测定这一课题，本次实验运用三种方法测定望远镜放大率，并对测量过程中影响放大率的各因素进行了讨论，希望能给未来该实验的开展提供一些借鉴。
在以后的研究和运用中，需要进一步改进实验仪器，改善实验方法，希望能通过此举找寻更加精密准确的测定望远镜放大率的方法。本次实验只采用了三种方法，事实上，排除实验室仪器的条件限制，测量望远镜放大率的方法还有很多，在以后的研究中，将尽可能去找到多的方法，来比对望远镜放大率的测定值。对于中学物理课改中，对学生物理知识的深度与广度有了更高的要求。说望远镜的制作及其放大率的测定是大学生所研究的内容，但考虑到其理论和实验操作相对简单，可将其运用到中学物理课程的学习中去，在学习相关理论的同时，引发学生学习物理的兴趣，培养其探究问题的能力和动手实验操作能力。
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致谢
毕业之季，转瞬即到，懵懂的、快乐的、辛酸的、成长的四年的大学生活在这个季节即将划上一个句号，而于我的人生只是一个小小落幕。我将面对人生中新的起点。四年求学之路，有父母的支持与鼓励，师友的帮助与理解，虽也曾走些弯路，受些挫折，但充实饱满，我感到很幸福。论文汇报之际，思绪万千。生命中有太多需要感激的人，我唯一能立即就做的，就是好好提升自己，同时帮助需要的人。
在本文的撰写过程中，夏莉艳老师作为我的指导老师，她治学严谨，学识渊博，视野广阔，为我营造了一种良好的学术氛围。置身其旁，倍感幸福，潜移默化中学习了全新的思想观念，树立了明确的学术目标，领会了基本的思考方式，掌握了通用的研究方法，而且还明白了许多待人接物与为人处世的道理。正是由于她在百忙之中多次审阅全文，对细节进行修改，并为本文的撰写提供了许多中肯而且宝贵的意见，本文才得以成型。
在此特向夏老师致以衷心的谢意！向夏莉艳老师严谨认真的治学态度、深厚的专业修养和平易近人的待人方式表示深深的敬意！
另外，我要忠心的感谢母校--伊犁师范学院为我们营造良好的生活和学习环境，使我在四年的大学学习生活中逐渐成长成熟起来。同时，没有身边同学的热心相助、理解关心，我不会这么快的成长，四年里的风风雨雨我们一起走过，这是我人生的一段美好历程。再一次感谢所有在毕业论文设计中曾经帮助过我的良师益友，以及在论文设计中被我引用或参考的论著的作者。
忠心感谢各位老师、专家参加我的论文评审。
伊犁师范学院物理科学与技术学院 2013届本科毕业论文 论文题目：望远镜放大率的测定--自组望远镜 作者姓名：车安宁 班级：物理09-2A班 专业：物理学 学号：003 指导教师：夏莉艳高级实验师 完成时间：2013年05月27日 物理科学与技术学院 二〇一三年五月 望远镜放大率的测定 ――自组望远镜 内容摘要 望远镜通常分为开普勒望远镜和伽利略望远镜，开普勒望远镜由两个凸透镜组成，伽利略望远镜由一个凸透镜、一个凹透镜组成。本论文采用由两个凸透镜组成的开普勒望远镜，分别用比较板法、成像法、视角直接比较法三种方法测量望远镜的放大率，并在实验的基础上，通过参阅大量资料，以及考虑实际成像情况，对实验中各参量的取值及其对实验产生的影响加以分析和探究。该实验测量精度不是很高，但是实验性强，可将其运用到中学物理课程的学习中去，为今后关于放大率测定的学生实
验提供好的借鉴。 关键词：透镜放大率实验 A measure of the telescope magnification-- Assemble the telescope byself Abstract Telescope is usually divided into Kepler and Galileo. Kepler is composed of two convex lenses, Galileo telescope is composed of a convex lens, concave lens. This paper adopts the Kepler telescope consists of two convex lenses, respectively, comparison board , imaging method and angle of direct comparison method and other three approaches to measuring the magnification telescope. And on the basis of experiment, through the refer to a large number of data, considering the actual imaging, analyze and explore the experiment values of each parameter and its influence on the experiment. The experiment measurement precision is not high, but the pilot is strong. It can be used in the middle school physics course studying, and for the future provide a good reference about student experiment for the determination of magnification. keywords：telescope enlargement rate magnification 目录 引言 (1) 1、望远镜的构造及成像原理 (1) 1.1望远镜成像原理 (1) 1.2实验装置 (3) 2、比较板法测望远镜放大率 (4) 2.1实验装置及测量原理 (4) 2.2实验数据处理 (5) 3、成像公式法测望远镜放大率 (6)
放大镜望远镜 古人曰：“以铜为镜，可以正衣冠；以人为镜，可以明品行；以史为镜，亦可通世事矣。”不同的镜可以佐以不同的事，起不同的作用。 镜家族中有两个怪胎，这便是放大镜与望远镜，虽怪胎，但仍很常见。 放大镜与望远镜，都起着放大的作用吗，但用途却截然不同。放大镜的用途无非是赏玉、观雕、阅卷等，总的来说，放大镜生来就是从完美中找出不完美，从无暇辨出瑕疵，找出缺陷，放大，直至使发现。 而望远镜用途则大不一样，只用于惯性、赏景等。与放大镜一样，他也会将物体放大，但他放大的是美景。用望远镜观景，你锁定的定是奇峰、幽林；用望远镜观星，你对准的必是星空中最闪亮的一颗。 两种镜子，两种看法，两种人生。 试试用放大镜看自己，尝试用望远镜看别人。 罗丹说：“常把自己看作未经打磨的大理石。” 人不可能时刻完美，时刻完美的不称之为人。上帝把亚当和夏娃赶出伊甸园之时，注定人类不可十全十美。是人，总有不足与缺点，怕别人发现缺点，就要及时改正不足之处。 人人都有不足：一个孩子年少口吃，一位少年20岁之前不能奔跑，一名学生被老师断定只能做泥水匠。
但是，孩子日夜喊石头练习发音，少年努力学习站立，学生12点才抱着书睡觉。 这三个人大家都很熟悉，那孩子名叫罗斯福，美国最有为总统；那少年叫葛汉宁，人们称他“跑步记录创造者”；那学生叫林清玄，20世纪著名作家。 他们发现了不足，并悉心改正，最后他们成功了。 与自己一样，别人也不会时刻完美，优点与缺点是时刻并存的，人们爱把优点挂在胸前，把缺点藏在身后。你要时刻关注自己的背后，让背后变轻；同时你也要注意别人的胸前变重与否。 小圈给自己，大圈给别人。 用望远镜去发现对方的闪光点。 用一颗宽容之心、欣赏之心去观察别人，世界会美好许多。用放大镜看自己，用望远镜看别人。 两种镜子，两种看法，两种人生； ——以及两种选择。
实验二 望远系统的参数测量 一、实验目的 1．掌握望远系统的入瞳和出瞳距的测量方法 2．掌握望远系统放大率的测量方法 二、实验内容 掌握测量方法，做好测量前的准备工作，测量给定的望远镜的入瞳D，出瞳D′及出瞳距p′，计算望远系统的放大率r。 三、实验原理 1．入瞳D的测量 测量入瞳D。对于简单望远镜来说，孔径光阑和入射光瞳就是物镜镜框，其直径D可用量规或卡尺直接量出，也可采用测量显微镜如图2－1那样来进行测量，测量时注意要对镜框直径的两端逐个调焦、显微镜的横向移动量，就是入瞳光瞳的直径D。 图2－1 2．出瞳D′的测量： 测量原理如图所示，出瞳D′的大小用测量显微镜或倍率计进行测量，首先将待测望远镜调焦于无限远，再将待测望远镜安置在光具座上，接通平行光管电源，作为无穷远光源照亮望远物镜的外框，则在望远镜目镜后面可看到一亮斑，即为出瞳D′，用测量显微镜或倍率计测出D′的大小。测量原理如图2－2所示。
图2－2 3．出瞳距p′的测量： 在用测量显微镜测出瞳D′的大小时，记下测量显微镜在光具座导轨上的位置A，再移动显微镜至到能看清望远镜后表面（此时看到目镜后表面上有许多灰尘），记下显微镜在导轨上的位置B，则两位置差即为出瞳距p′。 则： p′＝A－B 测量装置如图2－3所示 图2－3 4．望远镜放大率的测量： 望远系统放大率即为可见放大率或称为视角放大率，由几何光学可知r 表示视角放大率有如下关系： （2－2） 式中： w——望远镜物方视场角 w′——望远镜象方视场角
D——望远镜的入瞳直径 D′——望远镜的出瞳直径 f物——望远镜的物镜直径 f′ 目——望远镜的目镜直径 根据以上公式，只要任意测得对应的一组数据即能计算出望远系统的放大率P值。 四、实验设备 光具座、待测望远镜 五、实验步骤 1．测量入瞳和出瞳：由公式（2－2）可知视角放大率等于入瞳和出瞳之比。本法与前面望远镜的D和出瞳D′ 测量方法相同。 2．测量物方视场角w，和象方视场角w′ 利用公式E＝tgw′/tgw而求出望远镜的视场角放大率，测量装置原理如图2－5所示。 图2－5 平行光管装有已知距离y的分划板。前置镜上装有角度置的分划板。前置镜上装有角度值的分划板，由于平行光管的分划板极准确的安装在就焦平面上。根据公式： tgw = y/2f′ 式中：f′——为已知平行光管的焦距。 y为已知刻线间隔的分划板上线距。故w就是被测望远镜的物方视场角。经被测望远镜后，通过前置镜可看到平行光管两条刻线的象。其夹角为2w′ 即为两倍的象方视场角。
大家应该都知道视场是双筒望远镜的一个很重要的技术指标。我们经常说的视场其实包括两个概念：实际视场和表观视场。他们之间的关系是：实际视场＝表观视场/放大倍数。实际视场一般用角度或者千米外的视场跨度来表示，借助三角函数可以很容易地进行换算。在这里麦田以艾斯基望远镜8X30为例，它的视场标注是：150/1000m,换算成角度是8.5度，表观视场为8.5×8＝68度（可能会有少许误差）。表观视场是相对于人眼的张角大小，通俗地讲就是视场看起来有多大。由于是人眼的直接感觉，所以对于使用者来说还要重要些。望远镜的表观视场如果大于60度（也有别的标准），可以称为广角。 望远镜作为一个串列的光学系统，每个部分都会影响它的性能，同时也存在着瓶颈效应，比如一个广角的目镜装在很小的接口上视场还是大不了。在这里麦田给大家详细介绍影响望远镜市场的几个因素：
首先是目镜，目镜对于表观视场的影响是最直接的，特别是对高倍望远镜，实际视场比较小，物镜和棱镜的影响是可以忽略不计的。目镜的结构主要有几种：最低档的望远镜用的是两片两组冉司登结构R（为方便说明其结构，用1-1表示其构成,以下同），可用视场为35-45度，色差和像散都很大。稍好一点的有凯尔纳目镜K（2-1，或者1-2），视场有40-50度。阿贝无畸变Or（3-1），普罗素目镜PL（2-2）在表观视场不大的较好望远镜里也有采用。其中俄罗斯全天候望远镜的目镜就是阿贝无畸变的变种，但是好像人眼反而不太适应这种边缘不变形的感觉。在中高档望远镜里采用最多的是ER 爱乐弗目镜（2-1-2），可以有60-75度的视场，但是边缘像散较大。 其次是物镜和棱镜对于望远镜视场的影响。相对而言，物镜和棱镜对望远镜视场的影响时次要的，但是在中低倍时却往往起着制约作用。这是由于在低倍时实际视场比较大的缘故。物镜出射的光束向后逐渐收缩，在焦平面上形成一个和实际视场对应的亮圆。如果实际视场很大，那么这条光路就会收到棱镜的遮挡，而增大棱镜就会使望远镜的体积和重量都增大很多。美国海军曾经少量装备过一种视场为10度，表观视场为70度的广角7×50的高倍望远镜，用了很大号的棱镜，物镜焦距也比较短。结果就是体积（宽度和厚度）要比一般的望远镜大了很多，重量更不必说。如果一个7×5010
测定望远镜的角放大率 【实验目的】 1．熟悉望远镜的构造及其放大原理 2．学会一种测定望远镜放大率的方法 【实验仪器】 望远镜、米尺及标尺 【实验原理】 望远镜是用途极为广泛的助视光学仪器。主要用来帮助人眼观察远处的目标。它的作用在于增大被观察物体对人眼的张角，起着视角放大的作用。望远镜的视角放大率定义为 M =用仪器时虚像所张的视角/不用仪器时物体所张的视角 （1） 望远镜的的光学系统是由物镜和目镜两部分组成的。如图所示，实物PQ 经过物镜L 0成倒立实像P'Q ’，于目镜Le 的物方焦点F E 的内侧，再经目镜L E 成放大的虚像P ’’Q ’'于人眼的明视距离处。理论计算可得显微镜的放大率为: M=M 0M e （2） 式中M 0是物镜的放大率，Me 是目镜的放大率，f 0',f E '分别是物镜和目镜的像方焦距，⊿是显微镜的光学间隔(=F 0'F E ，现代显微镜均有定值，通常是17或19cm),s 0=-25cm ，为正常人眼的明视距离。一般f 0'取得很短(高倍的只有1--2mm)，而f E '在几个厘米左右。通常物镜和目镜的放大率，是标在镜头上的。 图1
组成望远镜的两透镜的光学间隔近乎为零，即物镜的像方焦点与目镜的像方焦点几乎重合。望远镜可分两类：若目镜和物镜的像方焦距均为正，即两个都是凸透镜，则为开普勒望远镜；若物镜的像方焦距为正，（凸透镜）目镜的像方焦距为负（凹透镜），则为伽利略望远镜。如图2所示为开普勒望远镜的光路示意图。远处物体ｐQ经物镜L0后在物镜像方焦平面上成一个倒立的实像P'Q',像的大小决定于物镜焦距及物体与物镜间的距离。像P'Q'一般是缩小的，近乎位于目镜的物方焦平面上，经目镜L E放大后成虚像P’’Q’’于观察者眼睛的明视距离与无穷远之间。 图2 由理论计算可得望远镜(⊿=0)的放大率为： M=-f0'/f e' （3）上式表明，物镜的焦距越长、目镜的焦距越短，望远镜的放大率越大。对开普勒望远镜（f0'>0，f E'>0），放大率M为负值，系统成倒立的像；而对伽利略望远镜（f0'>0，f E'<0），放大率M 为正值，系统成正立的像。因为实际观察时，物体并不真正位于无穷远，像也不无穷远，但(3)式仍然近似适用。 用望远镜观察物体时，一般视角都非常小，因此视角之比可用其正切值之比代替，于 是光学仪器的放大率M可以近似的写成 M = tgα0/tgαE（4）测定望远镜放大率的最简便的方法如图3所示。设长度为l0的目的物PQ直接置于观察者的明视距离处，其视角为αE，从显微镜中最后看到的虚像P’’Q’’亦在明视距离处，其长度为-l，视角为-α0,于是 M = tgα0/tgαE=l/l0（5）
《放大镜》教案 教学目标： 过程与方法 1、学会做凸透镜成像的实验； 2、尝试制作望远镜。 知识与技能 1、了解凸透镜和凹透镜可以改变光的传播路线； 2、了解凸透镜的应用； 3、初步了解望远镜的构造。 情感、态度与价值观 1、体验到人类对光学规律的认识与利用会为我们带来许多方便； 2、乐于用所学的知识改善生活； 3、意识到科学技术的发展会给人类和社会发展带来好处。 教学过程设计 一、玩水游戏，激趣导入 1、谈话：同学们，喜欢玩水吗？我们来玩几种新的关于水的游戏，好吗？ 2、讲解玩水游戏方法（实物投影）： △用滴管滴一滴水在画报纸的一个字上，透过水滴看字有什么变化？ △透过盛水的玻璃杯看画报纸上的字有什么变化？ △把装水的玻璃透明碟放在有字的画报纸上，观察纸上的字有什么变化？ 3、学生进行玩水游戏。 4、学生交流在游戏过程中的发现及问题。 5、提问：在生活中，你还见过类似的现象吗？ 二、亲密接触，认识凸透镜 1、谈话：大家都见过放大镜吗？你知道它是什么样的吗？ 2、学生描述自己所知道的放大镜。 3、学生观察各种凸透镜片：用看、摸等多种方法。 4、学生汇报观察结果。 5、认识凸透镜：这样中间厚、边缘薄的透明镜片叫放大镜。 三、亲手实践，认识凸透镜的作用 1、提问：你们知道凸透镜有什么作用吗？ 2、学生讨论、汇报。 3、学生分组实验：凸透镜成像实验。
4、学生汇报交流实验结果：凸透镜既可形成放大的像，又可形成缩小的像。 5、提问：现在，你知道凸透镜有哪些作用？ 6、讨论：凸透镜为什么会有这样神奇的作用呢？ 7、小结：光线射入凸透镜时，方向发生了偏折。 四、联系生活，认识凸透镜的用途 1、谈话：小小凸透镜真神奇，那在生活中哪些地方需要用到它呢？ 2、学生讨论交流。 3、出示图像资料：凸透镜的应用。 4、出示照相机实物，重点介绍凸透镜成像作用在照相机中的应用。 五、制作望远镜，拓展延伸 1、谈话：刚才，我们观察研究了凸透镜，认识了它的外形特点和作用，那大家再来看看这个透镜（出示凹透镜），比较一下，它与凸透镜有什么不同？你能给它起个名字吗？ 2、学生观察、比较。 3、学生汇报、起名。 4、学生活动：透镜组合看事物。 5、汇报、交流活动结果。 6、结合望远镜实物，小组讨论、制作一架望远镜。
望远镜的放大倍数 很多人觉得望远镜的放大倍数应该越大越好，其实望远镜的放大倍数是由很多因素决定的，实践证明，最适合手持观察的望远镜倍数应该是6-10倍，而以7，8倍为最多。市面上的望远镜倍数一般不会超过20倍，如果标出了几百倍，几千倍，那么是假的无疑。为什么倍数不做高些呢？事实上，高倍数的望远镜在技术上没有什么难点，只要愿意，做到任意高倍数都可以，但是，高倍数会带来很多负面影响。首先是亮度，倍数越高，物体的表面亮度会越差，因为物体面积被放大到正比于二次方放大倍数，亮度下降会非常明显。当然如果望远镜口径大，倍数可以适当高些，但是手持望远镜的口径一般不超过50mm.还有更重要的就是高倍带来的抖动，手持望远镜会有轻微的抖动，但是这种轻微的抖动被放大以后会变得非常明显。 一些厂家也以虚假的高倍来吸引消费者，实际上一架望远镜的合理倍数是与望远镜的口径和观测方式相关的：口径大的，倍数可以适当高些，用三角架固定观测的可以比手持观测高些。若选购手持观测的双筒望远镜，7－10倍之间足够用，最高不要超过12倍，否则倍数越高，观测视场就越小、越暗，观测效果反而下降，尤其是高倍带来的抖动也大大增加，使观测的景物无法稳定下来，很难正常观测。 所以作为我们日常户外用的望远镜，建议选择7-10倍。超过10倍尽量就不要选择呢了。如果超过10倍就建议使用三角架。 我们从国外最流行的望远镜就能看到望远镜应该选择什么倍数。全球超高清望远镜连续三年销售冠军- 美国博士能精英系列的倍率就是7-10倍。 博士能奖杯系列应该所有知道望远镜的地球人都知道，博士能奖杯234210是全球400-600美元中高级望远镜销售冠军。而奖杯8X32是全球迷你望远镜销售冠军。刚才说了望远镜的倍数与视野成反比，但是不同的望远镜，同样倍率，同样口径的视野相差很大。 放大倍率8倍棱镜玻璃Bak-4棱镜结构屋脊 口径32mm旋升眼罩有最近对焦3米 防水防雾有出瞳距离16.5mm脚架接口有 对焦方式中心调焦出瞳直径4mm千米视野131 米 内部充氮有防水防雾是镀膜完全多层镀膜 镀膜技术PC-3重量420g质量保修2年
[实验五] 望远镜放大率的测定 [实验目的] 1．掌握望远镜的构造及其放大原理； 2．学会测定望远镜放大率的方法； [实验仪器] 望远镜 （编号： ） 石英刻度尺（300mm 、500mm ） [实验原理] 望远镜式用途极为广泛的助视仪器，主要是帮助人眼观察远处的目标，其作用在于增大被观察物体对 人眼的视角，起视角放大作用，其视角放大率定义为： e a a M 视角不用仪器时物体所张的角用仪器时虚物所张的视0 = （5－1） 望远镜的光学系统是由物镜和目镜组成，两透镜的光学间隔几乎为零，即物镜的像方焦点和目镜的物方焦点几乎重合。望远镜分两类，若物镜和目镜的像方焦距均为正，称为开普勒望远镜，若物镜的像方焦距为正，目镜的像方焦距为负，则称为伽利略望远镜。图5－1为开普勒望远镜的原理光路图，图5－2为伽利略望远镜原理光路图。 由理论计算，望远镜的放大率M 为： ' 'e o f f M ＝－ (5－2) 1、投影法测放大率 由于望远镜的视角很小，故视角之比可以用视角的正切之比来代替，故5－1式可用5－3式来表达： 0 l l tga tga M e o == （5－3） 上式中的l 和0l 分别为物AB 的长度和像B A ''投影到物屏上的投影B A ''''的长度。 2、光阑法测放大率
当望远镜对无穷远调焦时，望远镜筒的长度可以认为是' +'e o f f ，这时将望远镜的物镜卸下，在他的原来位置放一长度为1l 的目的物（十字叉丝光阑），则在离目镜d 处得到该物所成的实像，设像长为2l －，如图5－3所示，根据透镜成像原理可得 d f f l l e ' +'=-021 （5－4） '='+'+e e f f f d 1110 （5－5） 从（5－4）和（5－5）两式消取d 得到： 2 1 l l f f M e o = ''- = （5－6） [实验内容及步骤] 1、 把望远镜调焦到无穷远处，也就是使望远镜能清楚地看到远处的景物。 2、 卸下望远镜的物镜，并在原物镜的位置装一个十字叉丝光阑。 3、 利用移测显微镜测出望远镜目镜所成十字叉丝像的长度，并用移测显微镜直接测出光阑上十字叉丝 的长度。 4、 设十字叉丝的长度分别为21l l 和，他们镜望远镜目镜所成的像的长度分别为' '21l l 和，则望远镜的 放大率为）2 2 11(21l l l l M '+'= [实验数据处理]：测量5组数据，计算)(M U M M A ±= [实验评估分析]：
实验15 测量显微镜和望远镜的放大率 显微镜和望远镜是最常用的助视光学仪器，常被组合在其他光学仪器中。因此，了解并掌握它们的构造原理和调整方法，不仅有助于加深理解透镜成像规律，也有助于加强对光学仪器的调整和使用训练。 一 测量显微镜的放大率 ［学习重点］ 1．了解显微镜的构造原理，掌握其正确使用方法。 2．测量显微镜的放大率。 ［实验原理］ 1．光学仪器的角放大率 显微镜被用于观测微小的物体，望远镜被用于观测远处的物体，它们的作用都是将被观测物体对眼睛光心的张角（视角）加以放大。显然，同一物体对眼睛所张的视角与物体离眼睛的距离有关。在一般照明条件下，正常人的眼睛能分辨在明视距离处相距为0.05～0.07毫米的两点。（人眼长时间地观察太近或太远的物体会感到疲劳不适，经验表明，正常人的眼睛观看物体时，最为清晰而又不易疲劳的距离为25厘米。这个距离称为明视距离。）此时，这两点对眼睛所张的视角约为1′，称为最小分辨角。当微小物体（或远处物体）对眼睛所张视角小于此最小分辨角时，眼睛将无法分辨。因而需借助光学仪器（如放大镜、显微镜、望远镜等）来增大对眼睛所张的视角。它们的放大能力可用角放大率m 表示。其定义为 ? ψ tg tg m = (4-15-1) 式中 为明视距离处物体对眼睛所张的视角， 为通过光学仪器观察时，在明视距离处所成 的像对眼睛所张的视角。下面以凸透镜为例，讨论它的放大率。 如图4-15-1所示，当L 为凸透镜，被测物 AB 长为y 1，到眼睛的距离为D 时，y 1对眼睛 的视角为 ；当将物体置于透镜焦平面以内的 位置时，可得到放大的虚像A B ，像长为y 2。 调整物距u ，使像到眼睛的距离为明视距离D ， 对眼睛所张视角为 ，则此凸透镜的放大率为 u D D y u y D y D y tg tg m ==== 1112?ψ (4-15-2) 当透镜焦距较小时，u f ，则 f cm f D m ) (25=≈ (4-15-3) 图 4 -15-1 凸透镜放大示意图
望远镜的基本原理 望远镜是一种用于观察远距离物体的目视光学仪器，能把远物很小的张角按一定倍率放大，使之在像空间具有较大的张角，使本来无法用肉眼看清或分辨的物体变清晰可辨。所以，望远镜是天文和地面观测中不可缺少的工具。它是一种通过物镜和目镜使入射的平行光束仍保持平行射出的光学系统。一般分为三种。 一、折射望远镜 折射望远镜是用透镜作物镜的望远镜。分为两种类型：由凹透镜作目镜的称伽利略望远镜；由凸透镜作目镜的称开普勒望远镜。两种望远镜的成像原理如图1所示。 图1 伽利略望远镜是物镜是凸透镜而目镜是凹透镜的望远镜。光线经过物镜折射所成的实像在目镜的后方（靠近人目的后方）焦点上，这像对目镜是一个虚像，因此经它折射后成一放大的正立虚像。伽利略望远镜的放大率等于物镜焦距与目镜焦距的比值。其优点是镜筒短而能成正像，但它的视野比较小。把两个放大倍
数不高的伽利略望远镜并列一起、中间用一个螺栓钮可以同时调节其清晰程度的装置，称为“观剧镜”；因携带方便，常用以观看表演等。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。其优点是结构简单，能直接成正像。 开普勒望远镜由两个凸透镜构成。由于两者之间有一个实像，可方便的安装分划板，并且各种性能优良，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。但这种结构成像是倒立的，所以要在中间增加正像系统。正像系统分为两类：棱镜正像系统和透镜正像系统。我们常见的前宽后窄的典型双筒望远镜既采用了双直角棱镜正像系统。这种系统的优点是在正像的同时将光轴两次折叠，从而大大减小了望远镜的体积和重量。透镜正像系统采用一组复杂的透镜来将像倒转，成本较高。 因单透镜物镜色差和球差都相当严重，现代的折射望远镜常用两块或两块以上的透镜组作物镜。其中以双透镜物镜应用最普遍。它由相距很近的一块冕牌玻璃制成的凸透镜和一块火石玻璃制成的凹透镜组成，对两个特定的波长完全消除位置色差，对其余波长的位置色差也可相应减弱，如图2所示。 图2
望远镜的主要技术性能 1、通光孔径： 限制通过望远镜光能的图形框子（一般是物镜框）叫做入射瞳孔（简称入瞳），亦即望远镜物镜的通光孔径D。 2、放大率（放大倍数） 眼睛通过望远镜所看到物体像的张角和眼睛直接看物体时的张角之比即为放大率。如果已知物镜和目镜的焦距，则可由物镜的焦距F除以目镜的焦距f可得放大率r： r=F/f 望远镜的放大率也可由入射瞳孔的直径D除以出射瞳孔的直径d得到，即： r =D/d 放大率越大，一般观察的物体越清晰。 双筒望远镜的基本性能通常用数字表示在它的外盖上，例如：8x42第1个数字表示望远镜的放大率为8倍，后一个数字表示物镜的通光孔径为∮42毫米。3、视场： 当眼睛在出瞳点观察时看到的物体范围叫做视场。广角或超广角望远镜（视场大于60度）的观察范围比一般望远镜的观察范围要大。 双筒望远镜的视场一般用数字表示在它的外置上，例如122/1000表示用望远镜观察，在1000米的距离上可观察到直径122米范围的视场。有时亦可用英尺和角度表示。 4、分辨率： 望远镜的分辨率用它所能分辨的物方无限远两个物点对望远镜物镜中心的张角
∝表示（单位：秒）。望远镜的分辨率直接与入射瞳孔直径有关。入射瞳孔直径（一般为物镜通光孔径）越大，望远镜分辨率就越高，观察的物体就越清晰。5、出射瞳孔直径： 入射瞳孔在目镜后面的像叫做出射瞳孔。出射瞳孔位于目镜后，只有当眼睛与出射瞳孔相重合时才能观察到望远镜的全视场。 出射瞳孔直径越大，用望远镜观察物体的主观亮度就越高。据此，在傍晚及光线较弱的条件下观察需要用大出射瞳孔直径的望远镜。 望远镜的出射瞳孔直径等于入射瞳孔直径D除以望远镜的放大率r：d=D/r 6、出射瞳孔距离： 出射瞳孔到目镜靠近人眼最后一个表面顶点的距离即为出射光瞳距离。出射瞳孔距离大于16毫米时常称为长出瞳距离，它便于戴眼镜观察。 7、透过率： 望远镜的透过率影响所观察物体的亮度。透过率与多种因素（如玻璃对光的吸收，光学表面透射时的反射损失，光散射等）有关。特别是光学表面透射时的反射损失对透过率影响最大同时也影响成像清晰度。因此，望远镜的光学镜片与空气接触的表面都要渡减反射膜（增透膜）。镀的膜系不同望远镜的透光效果会不一样（单层透过率约50%、双层透过率约65%、多层膜透过率可达85%以上），以镀宽带增透膜效果最佳。但考虑价格因素一般只在光学零件数目较多或在较高档的望远镜中镀制宽带增透膜。判别一个望远镜的透过特性，可以观察镜片反光情况，若反光严重，则透光差，成像就模糊。 本文来自：重庆美华光电有限公司网
望远镜和显微镜组装和放大率的测定 摘要：本论文主要从望远镜和显微镜的组装，以及其放大率的测量方向作探究。本实验开始讲了显微镜，开普勒望远镜以及伽利略望远镜的原理，随后陈述了实验的过程，分析了实验理论中的缺陷，并提出了一定的改进方案。 关键词： 望远镜，显微镜，凸透镜，凹透镜，放大倍数。 引言：显微镜和望远镜是最常用的助视仪器常被组合在其他的仪器中使用。因此，了解并掌握它们的结构原理和调节方法，了解并掌握其放大率的概念和测量方法，不仅有助于加深理解透镜成像规律，也有助于正确使用其他光学仪器。毋庸置疑，前人已经对这些仪器研究得十分出色了，他们创造了一系列的测量仪器放大率的方法，并对其不断改进。但是，现在测量望远镜和显微镜的放大率仍然是个十分棘手的问题。于是，我们做了这个实验并做出了一定的改进。 【实验原理】 1、望远镜构造及其放大原理 望远镜通常是由两个共轴光学系统组成，我们把它简化为两个凸透镜，其中长焦距的凸透镜作为物镜，短焦距的凸透镜作为目镜。图1所示为开普勒望远镜的光路示意图，图中L 0为物镜，Le 为目镜。远处物体经物镜后在物镜的像方焦距上成一倒立的实像，像的大小决定于物镜焦距及物体与物镜间的距离，此像一般是缩小的，近乎位于目镜的物方焦平面上，经目镜放大后成一虚像于观察者眼睛的明视距离与无穷远之间。 物镜的作用是将远处物体发出的光经会聚后在目镜物方焦平面上生成一倒立的实像，而目镜起一放大镜作用，把其物方焦平面上的倒立实像再放大成一虚像，供人眼观察。用望远镜观察不同位置的物体时，只需调节物镜和目镜的相对位置，使物镜成的实像落在目镜物方焦平面上，这就是望远镜的“调焦”。 图1 图2 望远镜可分为两类：若物镜和目镜的像方焦距均为正（既两个都为会聚透镜），则为开普勒望远镜，此系统成倒立的像；若物镜的像方焦距为正（会聚透镜），目镜的像方焦距为负（发散透镜），则为伽利略望远镜，此系统成正立的像。 望远镜主要是帮助人们观察远处的目标，它的作用在于增大被观测物体对人眼的张角，起着视角放大的作用。望远镜的视角放大率M 定义为： e M αα= 用仪器时虚像所张的视角不用仪器时物体所张的视角 （1） 用望远镜观察物体时，一般视角均甚小，因此视角之比可以用正切之比代替，于是，光学仪器的放大率近似可以写为： 0 e tg M tg αα= （2）
怎样引导项目用显微镜放大镜望远镜去管控安 全 集团公司文件内部编码：（TTT-UUTT-MMYB-URTTY-ITTLTY-
怎样引导项目用“显微镜、放大镜、望远镜”去管控安全安全生产是施工企业常抓不懈的主题，常言道：“千里之堤，溃于蚁穴。”“基础不牢，地动山摇。”对于施工企业而言，安全生产是企业的头等大事,意味着安全的生产就是提高生产力、增强竞争力、提升战斗力的基础和保证，就能创造良好的经济效益和社会价值。笔者认为，施工企业要抓好安全生产，关键在于怎样引导项目用“显微镜、放大镜、望远镜”去管控安全，使企业的安全生产始终处于可控状态。 用“显微镜”控安全，就是要仔细排查现场施工安全隐患，把安全隐患排查工作做小、做细、做到实处，不忽略任何蛛丝马迹，不存在任何侥幸心理，不轻视任何细小环节。要从小事和细微处入手，不以安全行为的事小而不为，也不以破坏安全行为的事小而为之，高度重视每一个细小的隐患，往深处想，往细处做，因此，安全小事都要“小题大做”，任何小问题务必引起我们高度重视，由于它存在隐蔽性，往往容易麻痹我们的注意力，所以更需要花大力气、动真功夫、用“显微镜”的理念去处理和解决，将不易察觉的隐患苗头消灭在萌芽状态，从而以达到防微杜渐的效果。 用“放大镜”控安全，就是要善于把施工生产中存在的任何细小问题及坏现象无限放大，举一反三，放开来想，往宽出做，时刻保持居安思危的心态。对安全生产发现的问题，要尽量把安全生产隐患剖析得渗透一
些，把问题产生的后果尽量放大一些，把预案措施拟订得细致周到一些，把处理隐患的手段做得更实一些，自己放大问题，自己提醒自己，从而让我们时刻保持敬畏心态，保持一种如履薄冰、如临深渊、如坐针毡的状态，促进我们更快、更好、更实地处理安全隐患。 用“望远镜”控安全，就是要我们对安全生产有超前的风险意识，对每个项目的施工季节和环节都要提前设防将来存在的风险源，仔细深入排查隐患和风险点，培养一种自觉朝远处想，保持长久安全生产的意识。倘若超前考虑往往能以最小的成本，把潜在风险消灭在萌芽期。在现实工作中，往往一些员工没有超前意识，视细小隐患为无大碍、麻烦的习惯性违章，久而久之，安全生产中的“小事”酿成了“大祸”。因此，我们要求每位员工都要牢记“安全第一，以人为本”的理念，时时登高望远，养成朝前看的良好工作习惯，才能有效杜绝事故的发生。 “麻痹是最大的隐患，失职是最大的祸根。”“安全来于警惕，事故出于麻痹。”事故的发生往往由于人们缺乏风险防范安全意识、精益求精的工作态度和如履薄冰的精神状态，对近在眼前的安全隐患熟视无睹、视而不见，最终酿成“大祸”。而用“三镜”管理理念管控安全正是解决安全隐患的利剑，能让我们从思想上、行动上和认识上高度重视，警钟长鸣，从而真正实现企业安全生产、长久生产及稳定生产，推进企业和谐健康发展。
望远镜倍数 文章简介 很多人在购买望远镜时，对望远镜倍数的理解有误，导致对购买的望远镜不是很满意。本文将详细教你正确理解望远镜的倍数，同时教你选择一款适合自己需要的倍数的望远镜。 文章详细内容 很多人在购买望远镜时，对望远镜倍数的理解有误，导致对购买的望远镜不是很满意。本文将详细教你正确理解望远镜的倍数，同时教你选择一款适合自己需要的倍数的望远镜。 每架望远镜上都标有主要参数，如7x35表示该镜为7倍，物镜口径35mm。一般6倍以下为低倍率，6－10倍为中倍率，10倍以上为高倍率。现在主要讨论双筒望远镜的倍数。 很多人总认为倍数越高越好，一些厂家也以虚假的高倍来吸引消费者，实际上一架望远镜的合理倍数是与望远镜的口径和观测方式相关的：口径大的，倍数可以适当高些，用三角架固定观测的可以比手持观测高些。若选购手持观测的双筒望远镜，7－10倍之间足够用，最高不要超过12倍，否则倍数越高，观测视场就越小、越暗，观测效果反而下降，尤其是高倍带来的抖动也大大增加，使观测的景物无法稳定下来，很难正常观测。 望远镜的倍数，在理论上与望远镜的视野成反比，倍数越高，视野越小。所以望远镜的倍数不适宜太大。50MM口径的双筒望远镜，如果到了20倍就基本上到了极限了，如果倍数在大，视野就太小了。基本无法使用。 世界各国如美国、俄罗斯装备部队的望远镜品种虽很多，但大多以6－10倍为主，一些世界名牌如美国博士能、施华洛世奇、德国蔡司等所产望远镜同样也是以中倍率为多，这是因为一个清晰而稳定的成像是最重要的。 目前世界上的顶级望远镜，如博士能精英系列，一般都采用42MM口径，8-10倍的倍率就行了。 所以作为我们日常户外用的望远镜，建议选择7-10倍。超过10倍尽量就不要选择呢了。如果超过10倍就建议使用三角架。 我们从国外最流行的望远镜就能看到望远镜应该选择什么倍数。全球超高清望远镜连续三年销售冠军- 美国博士能精英系列的倍率就是7-10倍。 博士能奖杯系列应该所有知道望远镜的地球人都知道，博士能奖杯234210是全球400-600美元中高级望远镜销售冠军。而奖杯8X32是全球迷你望远镜销售冠军。刚才说了望远镜的倍数与视野成反比，但是不同的望远镜，同样倍率，同样口径的视野相差很大。
望远镜组装及其放大率的测量 望远镜是用途极为广泛的助视光学仪器，望远镜主要是帮助人们观察远处的目标，它的作用在于增大被观测物体对人眼的张角，起着视角放大的作用，它常被组合在其他光学仪器中。为适应不同用途和性能的要求，望远镜的种类很多，构造也各有差异，但是它的基本光学系统都由一个物镜和一个目镜组成。望远镜在天文学、电子学、生物学和医学等领域中都起着十分重要的作用。 【实验目的】 1、熟悉望远镜的构造及其放大原理； 2、掌握光学系统的共轴调节方法； 3、学会望远镜放大率的测量。 【实验仪器】 光学平台、凸透镜若干、标尺、二维调节架、二维平移底座、三维平移底座。 【实验原理】 1、望远镜构造及其放大原理 望远镜通常是由两个共轴光学系统组成，我们把它简化为两个凸透镜，其中长焦距的凸透镜作为物镜，短焦距的凸透镜作为目镜。图1所示为开普勒望远镜的光路示意图，图中L 0为物镜，Le 为目镜。远处物体经物镜后在物镜的像方焦距上成一倒立的实像，像的大小决定于物镜焦距及物体与物镜间的距离，此像一般是缩小的，近乎位于目镜的物方焦平面上，经目镜放大后成一虚像于观察者眼睛的明视距离于无穷远之间。 物镜的作用是将远处物体发出的光经会聚后在目镜物方焦平面上生成一倒立的实像，而目镜起一放大镜作用，把其物方焦平面上的倒立实像再放大成一虚像，供人眼观察。用望远镜观察不同位置的物体时， 图1 图2 只需调节物镜和目镜的相对位置，使物镜成的实像落在目镜物方焦平面上，这就是望远镜的“调焦”。 望远镜可分为两类：若物镜和目镜的像方焦距均为正（既两个都为会聚透镜），则为开普勒望远镜，此系统成倒立的像；若物镜的像方焦距为正（会聚透镜），目镜的像方焦距为负（发散透镜），则为伽利略望远镜，此系统成正立的像。 2、望远镜的视角放大率 望远镜主要是帮助人们观察远处的目标，它的作用在于增大被观测物体对人眼的张角，起着视角放大的作用。望远镜的视角放大率M 定义为： e M αα= 用仪器时虚像所张的视角不用仪器时物体所张的视角 （1） 用望远镜观察物体时，一般视角均甚小，因此视角之比可以用正切之比代替，于是，光学仪器的放大率近似可以写为： 0 e tg M tg αα= （2） 在实验中，为了把放大的虚像l 与l 0直接比较，常用目测法来进行测量。如图2所示。设长为0l 的标
怎样引导项目用“显微镜、放大镜、望远镜”去管控安全 安全生产是施工企业常抓不懈的主题，常言道：“千里之堤，溃于 蚁穴。”“基础不牢，地动山摇。”对于施工企业而言，安全生产 是企业的头等大事,意味着安全的生产就是提高生产力、增强竞争力、提升战斗力的基础和保证，就能创造良好的经济效益和社会价值。 笔者认为，施工企业要抓好安全生产，关键在于怎样引导项目用 “显微镜、放大镜、望远镜”去管控安全，使企业的安全生产始终 处于可控状态。 用“显微镜”控安全，就是要仔细排查现场施工安全隐患，把安全 隐患排查工作做小、做细、做到实处，不忽略任何蛛丝马迹，不存 在任何侥幸心理，不轻视任何细小环节。要从小事和细微处入手， 不以安全行为的事小而不为，也不以破坏安全行为的事小而为之， 高度重视每一个细小的隐患，往深处想，往细处做，因此，安全小 事都要“小题大做”，任何小问题务必引起我们高度重视，由于它 存在隐蔽性，往往容易麻痹我们的注意力，所以更需要花大力气、 动真功夫、用“显微镜”的理念去处理和解决，将不易察觉的隐患 苗头消灭在萌芽状态，从而以达到防微杜渐的效果。
用“放大镜”控安全，就是要善于把施工生产中存在的任何细小问 题及坏现象无限放大，举一反三，放开来想，往宽出做，时刻保持 居安思危的心态。对安全生产发现的问题，要尽量把安全生产隐患 剖析得渗透一些，把问题产生的后果尽量放大一些，把预案措施拟 订得细致周到一些，把处理隐患的手段做得更实一些，自己放大问题，自己提醒自己，从而让我们时刻保持敬畏心态，保持一种如履 薄冰、如临深渊、如坐针毡的状态，促进我们更快、更好、更实地 处理安全隐患。 用“望远镜”控安全，就是要我们对安全生产有超前的风险意识， 对每个项目的施工季节和环节都要提前设防将来存在的风险源，仔 细深入排查隐患和风险点，培养一种自觉朝远处想，保持长久安全 生产的意识。倘若超前考虑往往能以最小的成本，把潜在风险消灭 在萌芽期。在现实工作中，往往一些员工没有超前意识，视细小隐 患为无大碍、麻烦的习惯性违章，久而久之，安全生产中的“小事”酿成了“大祸”。因此，我们要求每位员工都要牢记“安全第一， 以人为本”的理念，时时登高望远，养成朝前看的良好工作习惯， 才能有效杜绝事故的发生。 “麻痹是最大的隐患，失职是最大的祸根。”“安全来于警惕，事 故出于麻痹。”事故的发生往往由于人们缺乏风险防范安全意识、
望远镜的各种常识和常见问题 一、什么是望远镜的放大倍数？ 就是用肉眼观察一个物体的张角与用望远镜在同一个地点观察相同物体的角度放大倍数。例如，肉眼看一只鸟的角度为6角分，而用一个望远镜观察为60角分，则该望远镜的放大倍数为10倍。望远镜的放大倍率指的是角放大率，等于物镜和目镜的焦距之比：G=F/f 二、放大倍数是如何计算的？ 放大倍数 = 物镜焦距 / 目镜焦距。如果望远镜没有标明物镜焦距，可以实际测量一下。例如，量出太阳成像的直径，并根据太阳每米焦距成像直径为8.7mm计算即可。另外，物镜焦距一般能够从镜筒的长度估计出来。对于一些结构特殊的望远镜，光路有可能经过内部棱镜或平面镜折射会缩短实际镜筒的长度，屋脊形折射甚至在外面不易观察出来。还有，长焦的摄影镜头由于采用了特殊结构，尽管没有反射，也可以使得镜筒的长度远小于焦距。 三、是不是放大倍数越大越好呢？ 不是的。望远镜的放大倍数要适中才好，主要有如下限制： 1、放大倍数太大，不宜稳定。双筒望远镜一般用手持，超过10倍左右晃动厉害，不利于观察，眼睛容易疲劳，甚至引起恶心。固定望远
镜倍数太大也会因为风吹草动引起震动。对于自己，12倍为手持极限，而且观察时最好肘部有依托，身体或望远镜依附某些固定物体。 2、放大倍数大，则实际视野相应减少。一般来讲，倍数越大，可同时观察的区域就越小。这不仅仅是因为目镜的原因，即便目镜在焦距变化时能够保持视在视角不变（例如60度），也会因观察区域的减小使得视野与放大倍数成反比变小。这样，就不利于发现和寻找目标，对于经常变换目标的观察观测尤其不利。即便是找好了目标，架子稍有晃动就容易失去目标。对于没有自动跟踪装置的，要经常手动调节才能使目标保持在视野之内。 3、在相同物镜口径的情况下，倍数越大，亮度成平方反比越低。例如口径50mm，7倍时亮度（指数）为50，10倍为25、15倍为11、25倍为4，而物体的亮度的减小会直接影响人眼的观察效果（人眼的分辨能力、色彩能力均随着亮度的减小而变得越来越差）。一般来讲，白天亮度小于5、夜间亮度小于20时，观察暗弱物体就很难。大口径的望远镜在这一点上就具备优势，例如，口径300mm的反射镜，放大50倍时，亮度仍为36（非常亮）。另外，观察太阳系亮天体时，由于亮度高，基本不受此限制。 4、大倍数的取得一般通过短焦距的目镜来进行的。目镜焦距短，会造成镜目距离（即出瞳距离）小、视在角度小等遗憾，造成观察不舒服、不适合戴眼镜者等问题。
放大镜和望远镜下的世界 __________________________________________________________________________________ __________________________________________________________________________________ 1、理解使用放大镜观察的意义。 2、增强用放大镜观察身边世界的兴趣。 3、认识到从肉眼观察到发明放大镜是人类的一大进步。 4、两个凸透镜组合起来可以使物体的图像放得更大。 5、显微镜的发明拓宽了观察领域，显微镜是人类认识微小世界的重要观察工具。 6、认识到人类发明显微镜是一个了不起的进步。 第二课放大镜下的昆虫世界 一、奇特的身体构造 1、苍蝇的复眼：有几千个小眼组成，观察范围广，易于发现周围的敌害； 2、昆虫的触角：是他们的“鼻子”，可以分辨各种气味，是嗅觉器官； 3、蟋蟀的“耳朵”在头上吗? 不是，蟋蟀的耳朵长在足的内侧，可以迅速感知来自周围的动静。 4、蝴蝶的翅膀上的彩色鳞片，其实是扁平的细毛。 5、苍蝇落在竖直的光滑的玻璃上，不但不滑落而且还能爬行，主要和他的脚的构造有关。 二、蚜虫的天敌——草蛉（草蛉是怎样消灭蚜虫的？） 草蛉的幼虫用“镰刀”勾住蚜虫，把尖尖的嘴刺入蚜虫的体内，只用大约20多秒就可以把蚜虫的体内的汁液吸食一空；草蛉还会把蚜虫的空壳背在自己的背上伪装自己。 第三课放大镜下的晶体 一、美丽的晶体 1、食盐的晶体的形状是正方体；白糖的晶体形状是长方体； 碱面的晶体是颗粒；味精的晶体形状是长柱体。 2、晶体的概念：像食盐、白糖、碱面、味精的颗粒都是有规则几何外形的固体，人们把这样的固体物质叫做晶体。（P8 ） 3、制作晶体方法有减少水分和降低温度两种方法。