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1、光学器械（原理）1 放大镜的原理1) 身边使用透镜的例子有放大镜。用一个凸透镜放大物体来看的透镜叫放大镜。显微镜或望远镜可以理解认为是目镜的放大镜来观察用物镜所形成的像（物体）。如下图看物体时，物体如果在那个透镜的焦点内侧时，就可见物体被放大。物焦点虚像焦点2) 物体在比焦点更靠近透镜的位置上时，曲折了的光实际上并不集中，而是在其延长之处（离眼睛25cm，如上图）。此时的像因是虚像，故像的方向各物体相同（正立虚像）。这是以放大镜的原理放大了图像。25cmF：焦距物焦点像 象这样的像称为正立虚像。 能够成像的25cm称为明视距离。 是为了眼睛不易疲劳能够清楚看见的距离。 放大的倍率以（25F）来
2、表示。倍率(25F)虽然眼睛离开透镜看物体可看见物体被放大，但眼睛靠近时能一时看见较广的范围。已用一个凸透镜说明过了，然而也有为了矫正像差而胶合的透镜和为了缩短焦点距离而构成复数透镜。3) 明视距离用我们的眼在感觉不太疲劳的情况能看见大约离眼睛25cm之远的物体的距离叫做明视距离。4) 放大镜的倍数 AB 明视距离（250mm） 倍率= = AB 透镜的焦点距离（mm）例倍率10倍的放大镜的焦点距离为25mm。 焦点距离50mm的放大镜的倍率为5倍。5) 放大镜的条件 凸透镜。 焦点短。焦距越短倍率越高。 （但是倍率也有限度，最高到20倍左右，10倍左右比较好使用）2 显微镜1) 原理显微镜放
3、大像的原理。左图为物镜、目镜构成的一个例子。a) 显微镜是由一组透镜构成的。其中一个是接近要观察标本（P、O）的物镜，另一个是接近眼睛的目镜。b) 如上图所示，标本（P、Q）如果放在物镜前的焦点稍微向外之处，就能够因物镜而成为放大的空间倒立像（PQ）。c) 如果使PQ在目镜前焦点的稍微内侧成像时，目镜与放大镜起着同样的作用。在离眼睛25mm的位置处可形成PQ放大了的虚像 PQ。（通过该种显微镜看倒立的虚像）d) 显微镜虽然有生物显微镜、金属显微镜等许多种类，但根据要看的标本（物体）而照明方法不同，且称呼的方法也不一，可是作为光学显微镜的原理都是一样的。e) 显微镜的综合倍率为物镜的倍率目镜的倍
4、率。2) 种类（主要内容和特征）a) 生物显微镜（动植物组织、细胞）通常是用最一般的普遍普遍使用的显微镜，将标本用透光的薄片或微小体染色，加上像的反差比较进行观察。b) 金属显微镜（金属组织、表面化学）金属即使通过物镜对标本照射的垂直光来观察。通常是采用抛光金属表面进行叫做腐刻法的腐蚀处理。生物显微镜接眼透镜光源标本集光透镜(眼)金属显微镜(眼)接眼透镜HM(半透镜)光源物镜标本物镜c) 相位差显微镜（生物细胞）细菌、微生物虽然透明但就这原样子却看不见，如果有折射率的差，这就是用改变这个差的明暗而能够进行观察的显微镜。因此，它是能够观察在（生存）活着状态下的细菌或微生物的显微镜。对各种透明的用
5、途较广,此外也有作为特殊用途的金属相位差。d) 偏光显微镜（岩石、陶瓷工业、化学）利用偏光，使用研究物体特有之光学性质的显微镜，其用途在岩石、陶瓷工业之外还应用于化学纤维、动、植物组织食品等的光学研究。e) 双目实体显微镜在立体的状态下帕罗棱镜可看见像的正立。是能够一边以680左右的放大倍率进行观察一边进行工作操作的显微镜。使用于生物、医学领域的解剖观察和工业领域的精密操作等。根据左右独立的光学系论，因为双目看视，故可看见立体的像。f) 其它有萤光显微镜、暗视界显微镜、测定显微镜等等。3) 物镜显微镜的能力（不论多么微细都能看得见）由物镜而定。由于目镜只起放大作用，故物镜不能分解的物体仅用目镜
6、、即使倍率再高也看不见。a) 消色差物镜使用了一般最为广泛应用的物镜，且进行了二色色光的消色差（校正像差）。b) 复消色差物镜进行了三色色光的消色差，没有色像差，分解能优越，是能获得清晰的像的高级物镜。c) 消色差物镜用校正了像面弯曲像差（和中心的焦点对合时周围就模糊）的消色差物镜，特别是在相片拍摄了的时候，画面全部变成同一的焦点。3 望远镜1) 原理a) 望远镜是作为放大镜处的物体来看的装置。望远镜有各种各样的形式，但只举其中的一种开普勒型来说明。b) 望远镜也是由物镜和目镜所构成的，由于都是凸透镜而形成倒立像，但不妨碍天体观察，所以作为天体望远镜而使用。地面望远镜必须是正立像，所以装入正立
7、透镜或正立棱镜变换为正立像使用于地面。双眼镜使用了正立棱镜（帕罗棱镜），用双目看并列了两个望远镜的东西因而可见立体像。O2F1F1O1ABAL1L2BAB天体望远镜的原理c) 参照上图远方的物体(AB)因物镜(L1)而连结成AB像(倒立实像)。这个像因接眼透镜(L2)而可见AB(倒立虚像)。 如果物体(AB)无限远的话，AB就在物镜焦点F1处连结成像。2) 倍率望远镜的倍率以用眼直接看见的物体视角和通过望远镜所看见的物体像的视角来比较表示。倍率=以望远镜看到的视角=可见视界实见视界用眼直接看到的视角 或设fo对物的焦点距离、fe为接眼的焦点距离，M为倍率，则有 M=fo/fe 之关系，可知倍率
8、。 以上面的算式关系，要加大倍率时就加长物镜的焦点距离，缩短目眼的 焦点距离。但是，自然加长焦点距离时也会发生有效径扩大等等各种制 约。3) 其它望远镜fo是对物的焦距fe是接眼的焦距L是两个透镜的间隔a) 伽利略望远镜是由物镜（凸）和凹透镜的目镜所构成的望远镜。这样的透镜可就这样简单地得到正立像。虽然倍率和视界有限，但是因其简便和小型，可为小型望远镜来使用（剧院）。望远镜全部的长度（镜筒长）可用下式来表示：开普勒式 L= fo fe伽利略式 L= fo fe b) 反射望远镜不用物镜，利用了凹面镜（抛物面）的集光力的望远镜叫做反射式望远镜。根据透镜式，能够做成大口径反射望远镜。因有表面反射，
9、而具有无色像差的优点，故可用于大型的天体望远镜。4 照相像1) 原理a) 照相机也应用了透镜的成像作用。透镜之前先有叫做针孔照相机的东西。在下图，“人”AB的光通过针孔在后方的屏幕上形成“人”AB的逆像。BAB像的倒映b) 由透镜所成的像下图林在一定距离a处物体发出的光曲折后分别集中在AB，在这个空间b处的物体AB和相似的形(像)以倒逆再现。这里将白纸或毛玻璃放置在光轴和直角上就能够确认。这里使用了透镜的原理。ABbaAB2) 构造a) 成像机构是调节各种透镜所成的像，这种机构的镜框、焦点调节装置等等是主体。b) 感光材料保持机构保持机构因感光材料种类的不同而不同，35微型照相机等由于使用滚筒
10、胶卷为感光材料，这时保持机构就是胶卷上卷，胶卷张数的表示、胶卷平面性的维持，胶卷返卷等等。c) 曝光量调节机构是根据拍照物体给感光材料加以适当的光量的机构，由光圈、快门、曝光计、闪光装置等构成。d) 取景机构是预先确认摄影范围的装置，以此决定照相机的位置、姿势、方向来摄影。e) 暗箱机构可可称为照相机本体，使得只有透过透镜的光到达感光材料的面，遮挡住除此以外的光。3) 照相透镜是可称为照相机心藏部分的透镜。实际上有许多种类，有的根据用途、焦点距离分类，有的以透镜个数分类。这里以视角分类，说明有代表性的内容。在此，照相透镜以一片凸透镜来说明。初期时有只有一片透镜的照相机，但是，以补正透镜特有的像
11、差，多机能化为目的，又做成了由多透镜构成的10片透镜的照相机。a) 标准透镜焦距与摄影画面（2436）的对角线，其长度约相等的透镜叫做标准透镜。35mm照相机即使是43mm，焦距在4055 mm以下也叫做标准透镜，使用频度也多，照片接近“人的视觉”，是自然的、有远近感、亲切感的透镜。其视场角为53有三角透镜、特沙尔型、高斯型等等。b) 望远透镜焦点是其摄影画面的对角线长约1.5倍以上的透镜叫做望远镜。是用于放大了远处照相物体的一部分的摄影，是拍摄不能靠近的物体、鸟行医等等在离开了一定距离处时所使用的焦距在60mm以上的长焦距透镜。视场角狭窄，在30度以下。c) 广角透镜焦距是其摄影画面的对角线在0.9倍以下的透镜叫做广角透镜。用于摄取范围广阔的照相物体中的一部分画面是焦距，在40mm以下的短焦距透镜。视场角宽在60以上。
