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1、普通物理实验设计性实验方案实验题目：简单显微镜的设计班 级：物理学2011级（2）班学 号：2011433175姓 名：唐 洁指导教师： 陈广萍凯里学院物理与电子工程学院2013年3月简单显微镜的设计要求：1. 了解显微镜的基本光学系统及放大原理，以及视觉放大率等概念;2. 学会按一定的原理自行组装仪器的技能及调节光路的方法；3. 学会测量显微镜的视觉放大率；4. 简单显微镜的放大率为31.8；5. 物镜与目镜之间的距离为24cm，即光学间隔为16.6cm。序言显微镜是最常用的助视光学仪器，且常被组合在其他光学仪器中。因此，了解并 掌握它的构造原理和调整方法，了解并掌握其放大率的概念和测量方法
2、，不仅有助于加 深理解透镜的成像规律，也有助于正确使用其他光学仪器。一、实验原理（一）、光学仪器的视觉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目标，它们的作用都是 将被观测的物体对人眼的张角（视角）加以放大。显然，同一物体对人眼所张的视角与 物体离人眼的距离有关。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 0.050.07mm的两点。此时，这两点对人眼所张的视角约为1/，称为最小分辨角。当 微小物体（或远处物体）对人眼所张视角小于此最小分辨角时，人眼将无法分辨，因而 需借助光学仪器（如放大镜、显微镜、望远镜等）来增大物体对人眼所张的视角。这是 助视光学仪器的基本工作
3、原理，它们的放大能力可用视觉放大率r表示，其定义为(1)tan w / r =tan w式中，w为明视距离处物体对眼睛所张的视角，w /为通过光学仪器观察时在明视距离 处的成像对眼睛所张的视角。（二）、显微镜及其视觉放大率最简单的显微镜是由两个凸透镜构成的。其中，物镜的焦距很短，目镜的焦距较长。它的光路如图所示，图中的L为物镜（焦点在F和F / ），其焦距为f ； L为目镜， oo oo e其焦距为f。将长度为儿的被观测物AB放在L的焦距外且接近焦点F处，物体通过e1oo物镜成一放大的倒立实像&B/ （其长度为y2）。此实像在目镜的焦点以内，经过目镜放 湎，Fy 2 巧u2大，结果在明视镜D上
4、得到一个放大的虚像A/B/ （其长度为y。虚像A/B对 于被观测物AB来说是倒立的。显微镜物镜焦点F/到目镜焦点F之间的距离5 称为物镜和目镜的光学间隔。当显微镜中能看到物体清晰图像时，物镜前端面到 被测物的距离叫做显微镜的工作距离。为获得清晰的图像而调节显微镜与被观测 物的距离称之为调焦。由图可见，显微镜的视觉放大率为tan w /1 =tan wMD=. yyJD y2 yi（2）式中， = D机D = r，*2 fe 6大得多），为物镜的线放大率。为目镜的视觉放大率；土 = y1L -L=P （因 V 比 f 1 fo 01 （3）因而式（2）可改写成1 = =0 0.1o由式（3）可见
5、，显微镜的放大率等于物镜放大率和目镜视觉放大率的乘积。在fofe、5和D已知的情形下，可利用式（3）算出显微镜的视觉放大率。显微镜通常配有一套不同放大率的物镜和目镜，可供选用。例如，使用20 X物镜和5乂目镜的显微镜，它的视觉放大率= 20x5 = 100。一般显微镜的放 大率为几十倍到几百倍。根据式(3)可知，显微镜的镜筒越长，物镜和目镜的焦距越短，放大率就 越大。同时受光学底座尺寸的限制，故实验中所选的物镜焦距为45mm，目镜焦 距为29mm。简单显微镜设计光路的装置图和简图分别如图所示。1 一小照明光源S , 2一干版架，3一微尺M (1/10 mm), 4二维架或透镜架，51一物镜 L
6、o ( f0=45 mm), 6一二维架，7 一三维调节架，8目镜 Le ( f： =29 mm), 9 45玻璃架，10 一升降调节座，11双棱镜架，12 毫米尺M2 (l=30 mm)，13 三维 平移底座，14 三维平移底座，15 升降调节座，16通用底座，17白光源(图中未 画)二、实验仪器GSZ - IIB型光学平台，小照明光源S,微尺，45mm物镜,29mm目镜，玻璃 架，毫米尺，白光源，白屏，若干光学支架和底座。三、实验内容与步骤本实验的主要内容就是自组搭建简单显微镜光路，测量简单显微镜的放大率。（一）光路的调整1、将各光学元件沿着光学平台上的标尺固定在相应的支架上，夹好、靠拢，
7、调 同轴等高注意：各光学元件的高度通过目测调节好后，在固定前同时应确保各光学元件与 相应光学底座的某一边保持平行，便于调节光路。2、测物镜、目镜的焦距方法：物距像距法，如图所示。调节白屏在光轴上的位置，直至白屏上有如的 等大实像，则焦距为物与白屏之间距离L的,%。多次测量求平均值。（4）u = v = 2 f （/为焦距）3、按装置图装配显微镜根据要求将物镜L与目镜L的距离定为24cm；在L之后放置一与光轴成oee45角的平玻璃板，距此玻璃板25cm处放置一白光源（图中未画出）照明的毫4、微调微尺M 1的位置调整微尺M 1离物镜L。的距离，使它经显微镜系统成的像y3与毫米尺M2经45。玻璃板反
8、射的像S重合。要求反复调整直到微尺M 1的放大像七与毫米尺M2反射像S，之间没有视差为止。（二）测量显微镜的放大率1、观察 仔细观察微尺M 1的放大像和毫米尺M2的反射像，同时微调毫米尺M2的高度， 让其反射像中的某一格对准被测物放大像的某一格，便于读数。2、测量 读出微尺M 1放大像y3的格数b所对应的毫米尺M2反射像的格数a，需反复测量， 求平均视觉放大率。3、数据处理根据公式r = 恤计算出简单显微镜的视觉放大率。将D = 25cm和光学间隔a8= L - f - f（L、f和f前面已经测出）代入公式二 计算出简单显 e of f微镜的测量视觉放大率，并将计算结果与观测值作一比较，计算百分误差比。四、测量条件1. 微尺、物镜、毫米尺、目镜必须严格的同轴、等高；2. 物镜与目镜之间的距离为24cm；3. 毫米尺不能离物镜太远，只能是比物镜的焦距大一点点即可;4. 白光源要放到离45玻璃架25cm处。五、实验数据记录与数据处理1. 数据记录表格2、数据处理（1）简单显微镜视觉放大率的理论值（2）简单显微镜视觉放大率的测量值（3）物镜L。与目镜,之间的距离L：（4）光学间隔6为：（5）根据公式= 有：fe fo（6）简单显微镜视觉放大率的测量相对偏差
