助視儀放大率測(cè)量實(shí)驗(yàn)題目

實(shí)驗(yàn)題目 助視儀器放大率測(cè)量【實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹?、熟悉顯微鏡和望遠(yuǎn)鏡的構(gòu)造及其放大原理.2、學(xué)會(huì)測(cè)定顯微鏡和望遠(yuǎn)鏡放大率的方法.3、掌握顯微鏡的正確使用方法,并學(xué)會(huì)利用顯微鏡測(cè)定微小長(zhǎng)度.【實(shí)驗(yàn)儀器】1、生物顯微鏡一臺(tái)(XSP-16A).2、低倍望遠(yuǎn)鏡一只.3、可調(diào)單縫(附鐵架).4、石英標(biāo)準(zhǔn)尺.5、光源(臺(tái)燈).6、讀數(shù)顯微鏡一臺(tái)(JXD-Bb NO.005150).7、測(cè)微目鏡(附鐵架).8、待測(cè)樣品(光刻板、光柵波片 ).【實(shí)驗(yàn)原理】肉眼通常無(wú)法分辨遠(yuǎn)處物體的細(xì)節(jié)及近處的微小物體.在一般照明情況下,正常人的眼睛只能分辨在明視距離 處相距大于 的兩個(gè)光點(diǎn),也就是只能分辨對(duì)于人眼球中心的張角大于 的兩個(gè)點(diǎn).物25Dcm0.5m1體或物體所成的像對(duì)人眼所張的角度稱為視角.如果兩光點(diǎn)間距小于 或視角小于 ,則肉眼是無(wú)法分0.5m辨的,我們把這個(gè)極限稱為人眼的分辨本領(lǐng).觀察遠(yuǎn)處物體的細(xì)節(jié)和微小物的最簡(jiǎn)單的方法是擴(kuò)大視角,顯微鏡、望遠(yuǎn)鏡、目鏡等就是這類擴(kuò)大人眼視角的助視光學(xué)儀器.顯微鏡、望遠(yuǎn)鏡、目鏡等是幫助人眼觀察的助視光學(xué)儀器,觀察者是以對(duì)助視光學(xué)儀器像空間的觀察代替物空間的觀察,所以觀察像并不一定比原物大,但增大了視角.線狀物通過(guò)助視光學(xué)儀器然后在視網(wǎng)膜上所成的像長(zhǎng)度為 .直接將此線狀物放在通過(guò)助視光學(xué)儀器所觀l察到像的位置,然后通過(guò)眼睛直接觀察,此線狀物在視網(wǎng)膜上所成的像長(zhǎng)度為 ,那么 與 的比值稱為助視光ll學(xué)儀器的放大率.通常助視光學(xué)儀器的放大率也可認(rèn)為是兩視角的比值.1、顯微鏡的放大原理顯微鏡是觀察微小物體的光學(xué)儀器,由物鏡 和oL目鏡 構(gòu)成,一般物鏡焦距 很短,目鏡焦距 較eLofef長(zhǎng),具有較大的光學(xué)間隔 .顯微鏡成像的基本光路圖如右.如圖,位于顯微鏡物方焦點(diǎn)外的微小物 ,通過(guò)物鏡形成一個(gè)放大倒立的實(shí)像 . 位于顯微鏡目鏡ABAB的一倍焦距以內(nèi), 通過(guò)目鏡形成一個(gè)正立放大的虛像 .也就是人眼觀察的微小物體 經(jīng)過(guò)顯微鏡ABAB系統(tǒng)放大后,在明視距離 上得到一個(gè)倒立放大的虛像 .顯微鏡的放大率( 亦即視角 顯微D鏡成像的基本光路圖放大率) 為M/tanOAB上式可化為 ABM式中, , 為目鏡的放大倍數(shù); , 為物鏡的放大倍數(shù).即2eABDuf1ovMufooeeDMf從上式可知,顯微鏡的放大倍率即為目鏡放大倍率與物鏡放大倍率的乘積.2、望遠(yuǎn)鏡的放大原理望遠(yuǎn)鏡是用來(lái)遠(yuǎn)距離目標(biāo)的助視光學(xué)儀器,常見的望遠(yuǎn)鏡有開普勒望遠(yuǎn)鏡和伽利略望遠(yuǎn)鏡兩類.開普勒望遠(yuǎn)鏡中的目鏡和物鏡均為凸透鏡;伽利略望遠(yuǎn)鏡的目鏡使凹透鏡,而物鏡是凸透鏡.在計(jì)量?jī)x器中常用的是開普勒望遠(yuǎn)鏡.如右圖,上下分別為開普勒型及伽利略型望遠(yuǎn)鏡的原理圖.現(xiàn)以開普勒望遠(yuǎn)鏡來(lái)說(shuō)明望遠(yuǎn)鏡的原理.望遠(yuǎn)鏡也是由物鏡 和目鏡 構(gòu)成,物鏡焦距 較長(zhǎng) 開普勒望遠(yuǎn)鏡原理圖 oLeof而目鏡焦距 較短.光學(xué)間隔為 .ef0無(wú)窮遠(yuǎn)處的物體經(jīng)過(guò)物鏡 后成倒立縮小的實(shí)像o于物鏡的像方焦平面上,同時(shí)也處于目鏡的物方焦平AB面上, 經(jīng)目鏡成像于無(wú)限遠(yuǎn)處.在這種情況下,望遠(yuǎn)鏡的放大 伽利略望遠(yuǎn)鏡原理圖率為/tanoeABOfM由上式可知,在觀察無(wú)限遠(yuǎn)處物體時(shí)望遠(yuǎn)鏡的放大倍率為物鏡和目鏡的焦距之比.在通常情況下,望遠(yuǎn)鏡所觀察的物體并非無(wú)限遠(yuǎn).如右圖.有限遠(yuǎn)處的物體 經(jīng)物鏡形成一個(gè)倒立縮小的AB實(shí)像 于目鏡的物方焦平面附近,而 又經(jīng)過(guò)目鏡成像為 .像 遠(yuǎn)比實(shí)物小,但是靠 ABAB觀察有限遠(yuǎn)物體時(shí)望遠(yuǎn)鏡的光路圖近了觀察者,放大了視角.望遠(yuǎn)鏡的作用是把遠(yuǎn)處的物體”拉近”其光路.該望遠(yuǎn)鏡的放大率為 /tanOM式中, , ,則上式可化為 eABABfO eABfOeof由上式可知,觀察有限遠(yuǎn)物體時(shí),望遠(yuǎn)鏡的放大倍率仍為物鏡和目鏡的焦距之比.3、目鏡的放大原理目鏡是將光學(xué)系統(tǒng)中物鏡所成像放大后供眼睛觀察的光學(xué)部件.目鏡是放大視角的儀器,是望遠(yuǎn)鏡、顯微鏡等目視光學(xué)儀器的組成部分.目鏡通常由不相接觸的兩個(gè)薄透鏡組成,面向物體的透鏡稱為場(chǎng)鏡,靠近眼睛的透鏡稱為視鏡.目鏡的種類很多,如惠更斯目鏡、拉姆斯登目鏡、凱爾納目鏡、阿貝無(wú)畸變目鏡、愛勒弗廣角目鏡、普羅素目鏡、Nagler 目鏡等.惠更斯目鏡由兩個(gè)同種玻璃的平凸透鏡組成,兩透鏡的凸面均向著物鏡.場(chǎng)鏡的焦距等于視鏡焦距的 3 倍,兩者之間的距離等于視鏡焦距的 2 倍.如右圖為惠更斯目鏡的原理圖.拉姆斯登目鏡由兩個(gè)焦距相等的平凸透鏡組成,兩個(gè)凸面相對(duì),兩者間距 等于焦d距的 .拉姆 惠更斯目鏡原理圖23斯登目鏡的球差,軸向色差和畸變等均小于惠更斯目鏡,但垂軸色差較大.拉姆斯登目鏡的工作原理圖如左.拉姆斯登目鏡原理圖 目鏡的種類繁多,下面不在贅述.4、助視光學(xué)儀器放大率的測(cè)量顯微鏡放大率的測(cè)量 本次實(shí)驗(yàn)對(duì)于生物顯微鏡放大率的測(cè)量,采用了目測(cè)法.主體做法是將石英標(biāo)準(zhǔn)尺放置于顯微鏡的載物臺(tái)上,通過(guò)測(cè)微目鏡測(cè)量出標(biāo)準(zhǔn)尺上相鄰的兩條刻線寬度并與標(biāo)準(zhǔn)尺實(shí)際值進(jìn)行對(duì)比,以測(cè)出顯微鏡的放大倍率.望遠(yuǎn)鏡放大率的測(cè)量將望遠(yuǎn)鏡對(duì)準(zhǔn)無(wú)限遠(yuǎn)調(diào)焦后,望遠(yuǎn)鏡鏡筒的長(zhǎng)度即為物鏡與目鏡的焦距之和 .將調(diào)焦后的望遠(yuǎn)oef鏡物鏡卸下,在物鏡的位置放置一長(zhǎng)度為 的狹縫,然 望遠(yuǎn)鏡放大率測(cè)量1l后在距離目鏡 處得到狹縫經(jīng)目鏡所成的實(shí)像通過(guò)移測(cè)目鏡測(cè)量其像的長(zhǎng)度為 ,根據(jù)透鏡成像公式有d 2l12/()/oelfd1oedff聯(lián)立二式,有 12oeflM由上式可知,利用移測(cè)目鏡測(cè)出狹縫的寬度 及其像長(zhǎng) 就可以得到望遠(yuǎn)鏡的放大率.1ll5、光柵常數(shù)的測(cè)量光柵常數(shù),是光柵兩刻線之間的距離 ,本次實(shí)驗(yàn)利用顯微鏡進(jìn)行對(duì)其的測(cè)量 .將光柵置于載物臺(tái)上,利用測(cè)微目鏡測(cè)出相鄰 對(duì)光柵常數(shù)的總距離 ,則5l5ldM式中, 為顯微鏡的放大倍率.M【實(shí)驗(yàn)步驟】1、顯微鏡放大率的測(cè)量拿出待測(cè)生物顯微鏡并組裝上物鏡與測(cè)微目鏡,打開臺(tái)燈,調(diào)節(jié)反光鏡使視野明亮.調(diào)節(jié)測(cè)微目鏡,使視野中的十字叉絲清晰.將石英標(biāo)準(zhǔn)尺放置于載物臺(tái)上,緩慢調(diào)節(jié)樣品夾持器使標(biāo)準(zhǔn)尺成像在視野中央.先后調(diào)節(jié)粗、細(xì)準(zhǔn)焦螺旋,使標(biāo)準(zhǔn)尺在視野中成像清晰.轉(zhuǎn)動(dòng)測(cè)微目鏡使目鏡中十字叉絲與標(biāo)準(zhǔn)尺刻度平行,后固定測(cè)微目鏡.選定石英標(biāo)準(zhǔn)尺中每 (即兩刻線之間的距離) 測(cè)量一次 ,并記錄 組數(shù)據(jù).0.1m8將測(cè)量值與實(shí)際值進(jìn)行對(duì)比,計(jì)算出待測(cè)顯微鏡的放大倍率.2、光柵常數(shù)的測(cè)量將載物臺(tái)上的石英標(biāo)準(zhǔn)尺取下并放好,取出待測(cè)光柵置于載物臺(tái)上.、調(diào)節(jié)樣品夾持器使顯微鏡物鏡對(duì)準(zhǔn)寬度最大的縫.調(diào)節(jié)粗、細(xì)準(zhǔn)焦螺旋使視野中出現(xiàn)清晰可見的光柵的像.移動(dòng)測(cè)微目鏡,測(cè)量出相鄰 組光柵常數(shù)之間的距離并記錄數(shù)據(jù).5重復(fù)步驟直到得出八組數(shù)據(jù).利用公式 ,代入所測(cè)得的數(shù)據(jù)計(jì)算出待測(cè)光柵的光柵常數(shù).5ldM3、望遠(yuǎn)鏡放大倍率的測(cè)量取下望遠(yuǎn)鏡,在實(shí)驗(yàn)室外將待測(cè)望遠(yuǎn)鏡對(duì)準(zhǔn)遠(yuǎn)處調(diào)焦,使視野清晰.調(diào)節(jié)可調(diào)狹縫寬度約為 .2m打開手電筒型光源,并調(diào)節(jié)到最亮.在光具座上,將可調(diào)狹縫與讀數(shù)顯微鏡依此擺放,并調(diào)節(jié)各光學(xué)儀器的等高共軸.調(diào)節(jié)可調(diào)狹縫與讀數(shù)顯微鏡之間的距離,使視野中出現(xiàn)狹縫的像.調(diào)節(jié)顯微鏡的焦距,使狹縫清晰,邊緣鋒利.利用讀數(shù)顯微鏡測(cè)量狹縫的實(shí)際寬度 并記錄數(shù)據(jù),一共測(cè)量 組.1l8將待測(cè)望遠(yuǎn)鏡放置在可調(diào)狹縫與讀數(shù)顯微鏡之間,并調(diào)節(jié)等高共軸.取下待測(cè)望遠(yuǎn)鏡的物鏡,調(diào)節(jié)狹縫、待測(cè)望遠(yuǎn)鏡與讀數(shù)顯微鏡之間的距離,使視野中再次出現(xiàn)狹縫的像.后調(diào)節(jié)讀數(shù)顯微鏡的焦距,使視野中的狹縫邊緣鋒利.利用讀數(shù)顯微鏡再次測(cè)量此時(shí)視野中狹縫的寬度 并記錄數(shù)據(jù),一共測(cè)量 次.2l8利用公式 ,代入測(cè)量數(shù)據(jù)計(jì)算出待測(cè)望遠(yuǎn)鏡的放大倍率.12oeflM4、實(shí)驗(yàn)結(jié)束,收拾儀器.【數(shù)據(jù)處理】1、顯微鏡放大率的測(cè)量顯微鏡石英尺定標(biāo)數(shù)據(jù)表格石英刻度/mm 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7目鏡讀數(shù)/mm 0.337 1.530 2.729 3.938 5.140 6.344 7.551 8.758測(cè)量間距 /mma1.193 1.199 1.209 1.202 1.204 1.207 1.207每當(dāng)石英尺走過(guò) 時(shí),測(cè)得顯微鏡中像走過(guò)的寬度分別為1m,1.530.7.93,29a,3.8.21.0,45103m,6.4.a,71207,8.5.m則, , （P=0.68）,71/.203iam271()0.iiapaUt mn即, （P=0.68）,(.)倍 , 0231Ma 0.2aM2、光柵常數(shù)的測(cè)量組數(shù) 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 組間距/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則 , （P=0.68）,81/7.0iill281()0.iilplUt mn即, （P=0.68）.(.2.)lm光柵常數(shù) , （P=0.68）,0.125ldM224()10lMdU即 .3、望遠(yuǎn)鏡放大倍率的測(cè)量狹縫寬度的測(cè)量表格組數(shù) 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望遠(yuǎn)鏡中狹縫寬度的測(cè)量表格組數(shù) 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【實(shí)驗(yàn)結(jié)論】1、通過(guò)本次實(shí)驗(yàn),測(cè)得待測(cè)顯微鏡的放大倍率 倍.122、通過(guò)本次實(shí)驗(yàn),測(cè)得待測(cè)光柵的光柵常數(shù) .0dm3、通過(guò)本次實(shí)驗(yàn),測(cè)得待測(cè)望遠(yuǎn)鏡的放大倍率 倍.3M4、通過(guò)本次實(shí)驗(yàn),加深了對(duì)助視光學(xué)儀器的理解,得知了助視光學(xué)儀器并不一定把物體放大了,而是通過(guò)擴(kuò)大視角讓人得以分辨.【注意事項(xiàng)】1、在進(jìn)行望遠(yuǎn)鏡焦距測(cè)量時(shí),所有元件之間的距離應(yīng)盡量靠近.2、取下望遠(yuǎn)鏡物鏡時(shí),應(yīng)盡量小心,以免損壞.3、顯微鏡調(diào)焦時(shí),只能從下向上調(diào)節(jié)鏡筒,不允許從上向下調(diào)節(jié),以防物鏡和待測(cè)物相碰.4、光學(xué)實(shí)驗(yàn)應(yīng)注意等高共軸的調(diào)節(jié).5、使用讀數(shù)顯微鏡時(shí),測(cè)量時(shí)手輪應(yīng)避免回轉(zhuǎn),以排除回程差.【思考題】1、怎樣簡(jiǎn)單地判別顯