望远镜与显微镜

人用肉眼观察物体有较大的局限性，如人眼不能看清很远处的物体，也不能看到微观领域的微生物等.望远镜的作用就是使远处的物体在近处成像以便看清，如用一架好的双筒望远镜可以清晰地看到月球上的环形山，还可以看到许多平时看不到的星星.显微镜则是将细微物体成放大若干倍的像，便于看清微生物、动植物细胞等微小的物体.

一、结构及成像原理

（一）望远镜

我们常见的望远镜，其光学系统通常可等效成由两块透镜组成.

1.开普勒望远镜

开普勒望远镜是由两块凸透镜组成.为了能看清远处的物体，物镜用较长焦距的凸透镜，目镜用较短焦距的凸透镜.物镜的后焦点与目镜的前焦点重合，其成像光路如图1，远处射来的光线（可视为平行光），经过物镜（左透镜）后，会聚在它的后焦点外离焦点很近的地方，成一个倒立、缩小的实像（一次成像）.因目镜的前焦点和物镜的后焦点是重合的，所以物镜的像作为目镜的物体，位于目镜的一倍焦距以内靠近焦点处，经目镜成一个正立放大的虚像（二次成像），相对于远处的物体而言，从目镜可看到远处物体倒立的虚像，由于增大了视角，故提高了分辨能力.

2.伽利略望远镜

伽利略望远镜是由一块凸透镜和一块凹透镜组成，物镜用焦距较长的凸透镜，目镜用凹透镜，物镜的后焦点与目镜的后焦点重合；其成像原理如图2，远处物体射来的光线，经过物镜后，在尚未会聚成像之前，遇到目镜（凹透镜）将会使光线发散，在这些发散光线的反向延长线的交点处形成正立的虚像，以便观察地面上远处的物体.

（二）显微镜

显微镜同样是由两块焦距不等的凸透镜组合而成.为了能获得微小物体或物体细微部分的放大的像，物镜采用焦距较短的凸透镜，目镜采用焦距较长的凸透镜，其成像原理如图3.物于物镜的焦点与两倍焦距之间，通过物镜成倒立放大的实像，该像位于目镜的焦点F2以内，作为目镜的物通过目镜再次成放大的虚像.经过物镜、目镜两次放大，从而可以看清细微物体倒立放大的像.

望远镜与显微镜的比较

望远镜主要是将远处物体成像在近处同时增大视角以便看清，显微镜主要是经过两块凸透镜两次放大将微小物体放大许多倍以便看清.

组装望远镜和显微镜

利用两块焦距不等的凸透镜和一块凹透镜可组装开普勒望远镜、伽利略望远镜及显微镜.参考器材：焦距为300mm及500mm的凸透镜各一块、75mm凹透镜一块.利用它们中的两块组合起来就可得到上述望远镜与显微镜，调整目镜即可清晰地看到要观察的物体.

如图４所示，两组透镜的焦点都重合，请完成光路图 .

二、主要性能

1.望远镜放大率

望远镜镜筒上，常见“7×30”、“8×40”、“10×50”等字样，每一组数字中，前一个数字表示望远镜的放大率，后一个数字表示物镜的直径毫米（mm）数，如“7×30”表示望远镜的放大率为七倍（即用此望远镜看远处的物体，觉得是肉眼所见大小的七倍），而物镜的直径为30mm.

放大率愈大，看目标就越精细，但所看到的视野就愈狭窄，故有见“一斑”而难窥“全貌”的弊端.

物镜的直径愈大，进入眼睛的光线就越多，故能看清楚阴暗的景物，但由于镜筒较大，望远镜就会变得笨重，不便于携带.

2.显微镜放大率

显微镜放大物体，首先经过物镜第一次放大成像，目镜在明视距离成第二次放大像.放大率就是最后的像和原物体两者体积大小之比例.因此，显微镜的放大率等于物镜放大率和目镜放大率的乘积.

比较精确的计算方法，可从下列公式求得

你能算出 =160mmF１=4mmD=250mmF２=150mm这一显微镜的放大倍数吗？