自组显微镜实验报告
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自组显微镜
显微镜由一个透镜或几个透镜的组合构成的一种光学仪器,用来
放大微小物体的像,是放大虚像的透镜系统。当把待观察物体放在物镜焦点外侧靠近焦点处时,在物镜后所成的实像恰在目镜焦点内侧靠近焦点处,经目镜再次放大成一虚像,观察到的是经两次放大后的倒立虚像。
【实验目的】
1、了解显微镜的基本原理和结构,并掌握其调节、使用和测量放大率的一种方法。
2、了解视觉放大率的概念并掌握其测量方法。
3、进一步熟悉透镜的成像规律。
【实验仪器】
光学平台、带有毛玻璃的白炽灯光源S、1/10mm分划板F、显微物镜L0(焦距f 0=1.5cm)、显微目镜Le(去掉物镜头的读数显微镜,焦距f e=1.25cm)、读数显微镜架SZ-38、二维调整架SZ -07(2 个)、底座4 个。
【实验原理】
由于人眼分辩能力的限制,在观察远处物体或微小物体时,分辩
不清物体的细节。为此人们发明了望远镜、放大镜、显微镜等仪器以增大对眼的视角。仪器增大视角的能力用视角放大率来描述。若人眼通过光学仪器观察物体时(实际是物体的像)的张角为φ,不通过光学仪器直接观察物体的张角为ψ,则视角放大率M定义为:
tan
tan
显微镜的光学系统如图所示,它的物镜L0和目镜Le 都是会聚透镜。被观察的物体y1 位于物镜前面一倍焦距f 0和二倍焦距之间,经物镜L0后成倒立放大实像y2,y2 应成像在Le 的第一焦点f e 之内,经过目镜Le 后成一放大的虚像y3。y3 应该位于人的明视距离处。为了适合观察近处的小物体,显微镜物镜L0的焦距f 0应该选取比较小,一般在12.5-30.0mm 左右。目镜主要作为放大镜,观察中间像y2。
显微镜的视角放大率M定义为最后的虚像和物体在明视距离处对
人眼的张角之比。
由上式可知,显微镜的视角放大率等于它的物镜的垂轴放大率和 目镜的视角放大率的乘积。其中, D = 250mm 为明视距离,△为显微 镜的物镜与目镜焦点之间的距离,称为光学间隔。
【实验内容】
1、用已知焦距的透镜组组装显微镜
2、计算显微镜的放大倍数。
实验步骤】
1.带有毛玻璃的白炽灯光源 S ; 2. 1/10mm 分划板 F1;3.二 维调整架 SZ-07 ;4.物镜 Lo : f o =15mm ;5.5、二维调整架 SZ-07 ; 6.测微目镜 Le (去掉物镜头的读数显微镜) ; 7.读数显微镜架 SZ-38;8.三维底座 SZ-01;9.一维底座 SZ-03;10.一
M 0
?M
D 图 2 实验光路图
维底座SZ-03;11.通用底座SZ-04
1、根据组装显微镜对透镜焦距的要求,按图组装相应的器件。
2、把全部器件按图2 的顺序摆放在平台上,靠拢后目测调至共
轴。
3、固定透镜L0的位置,调节分划板F,位于透镜L0 的焦距外侧。
4、将光源紧挨F 装置。
5、沿标尺导轨前后移动Le,直至在显微镜系统中看清分划板F
的刻线。
6、记录F、L0、Le 的位置。
7、从显微镜中读出分划板的刻度。
【注意事项】
1、由于物镜的焦距f 0 较小,分划板尽量靠近物镜L0。
2、首先用白屏找到第一次成像的位置,再用目镜Le 替换,前后移动就可在显微镜系统中看清分划板F 的刻线。
【实验数据】
1、光学平台上光学器件的坐标读数长度单位:cm
位:mm
2、从读数显微镜中读出分划板刻度的读数长度单
(1)根据M ? D计算显微镜的视角放大率。
f 0 f e
d L o L
e f0
f e
(2)根据M x 20 计算显微镜的实际放大倍数。
5 0.05
【思考与练习】
1、为什么不能单用移动放大镜将微小物体的尺寸放大?
答:单用移动放大镜将微小物体的尺寸放大的放大倍数太小了。
2、为什么显微镜的物镜对像差的要求较高?答:物镜利用入射光线透过时被检物体进行第一次成像,得到物体放大的实像;目镜的作用是把物镜放大了的实像进行第二次放大,是将物镜放大的实像作为物体,进一步放大成虚像并把物像映入观察者的眼中。显微镜的分辨率是指能被显微镜清晰区分的两个物点的最小间距。当波长
λ一定时,分辨率取决于数值孔径的大小。数值孔径越大则能分辨的结构越细,即分辨率越高。数值孔径是显微物镜的一个重要性能指标,通常与放大倍率一起标注在物镜镜筒外壳上。分辨率和放大倍率是两个不同的但又互有联系的概念。当选用的物镜数值孔径不够大,即分辨率不够高时,显微镜不能分清物体的微细结构,此时即使过度地增大放大倍率,得到的也只能是一个轮廓虽大但细节不清的图像。
3、为什么显微镜的焦距要做得很短,相应的口径也要做得较
小?
答:因为显微镜的镜筒长度有限,物镜需要把标本折射成放大的实像,还需要离标本近一点使得成象可以明亮些,因此需要把物镜的焦距做得短一些。这样显微镜才有较大的放大倍数和分辨率。
4、若显微镜的出瞳位置与眼瞳不重合,将会出现什么现象?
答:模糊,失真。
【补充知识】显微镜是人类认识物质微观世界的重要工具,是现代科学研究工作中不可缺少的仪器之一。显微镜自1666 年问世以来已有300 多年的历史了,其间随着科学技术不断发展,显微镜的品种不断增加,结构和性能逐步得到完善和提高。根据不同的用途,光学显微镜可分为普通光学显微镜、暗视野显微镜、相差显微镜、荧光显微镜、倒置显微镜、体视显微镜、偏光显微镜等10 多种。目前,世界上许多国家都可以生产光学显微镜,牌名、种类繁杂,其中德国、日本等国制