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
2、法，了解并掌握其放大率的概念和测量方法，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 ，称为最小分辨角。当/1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
3、视角。这是助视光学仪器的基本工作原理，它们的放大能力可用视觉放大率 表示，其定义为wtan/（1）式中， 为明视距离处物体对眼睛所张的视角， 为通过光学仪器观察时在明视距离/w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 为物镜（焦点在 和 ）,其焦距为 ； 为目oLoF/ ofeL镜，其焦距为 。将长度为 的被观测物 放在 的焦距外且接近焦点 处，物体通过ef1yABLF物镜成一放大的倒立实像 (其长度为 )。此实像在目镜的焦点以内，经过目镜/ 2y放图 1 大，结果在明视镜 上得到
4、一个放大的虚像 (其长度为 )。虚像 对D/BA3y/BA于被观测物 来说是倒立的。显微镜物镜焦点 到目镜焦点 之间的距离AB/Fe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（2）12313/tanyDyw式中， ，为目镜的视觉放大率； （因 比efuy23 012ofuvy1v大得多） ，为物镜的线放大率。of因而式（2）可改写成（3）eoefD0由式（3）可见，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、 和 已知的情形下，可利用式
5、（3）算出显微镜的视觉放大率。ofeD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物镜和 5目镜的显微镜，它的视觉放大率 。一般显微镜的放1052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。 9B8LeF50713Lo32M11S141645 M21204cm图 2 1小照明光源 ，2干版架，3微尺 M1（1/10 mm） ，4二维架或透镜架，S5物镜 Lo （ =45 mm） ，6二维架，7
6、三维调节架，8目镜 Le （ =29 mm） ，0f ef945玻璃架，10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）图 3 二、实验仪器型光学平台，小照明光源 S，微尺，45mm 物镜,29mm 目镜，玻璃IBGSZ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，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
7、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，直至白屏上有物的等大实像，则焦距为物与白屏之间距离 的 。多次测量求平均值。S L41（4）)(2为 焦 距fvu图 43、按装置图装配显微镜根据要求将物镜 与目镜 的距离定为 24cm；在 之后放置一与光轴成oLe eL45角的平玻璃板，距此玻璃板 25cm 处放置一白光源（图中未画出）照明的毫米尺 。2M4、微调微尺 的位置1调整微尺 离物镜 的距离，使它经显微镜系统成的像 与毫米尺1oL3y经 45玻璃板反射的像 重合。要求反复调整，直到微尺 的
8、放大像 与2MS1M3y毫米尺 反射像 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 的放大像和毫米尺 的反射像，同时微调毫米尺 的高度，1M2M2M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 放大像 的格数 所对应的毫米尺 反射像的格数 ，需反复测13yb2a量，求平均视觉放大率。3、数据处理根据公式 计算出简单显微镜的视觉放大率。将 和光学间隔ab10 cmD25（ 、 和 前面已经测出）代入公式 计算出简单显oefLefo eoDf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 与目镜 之间的距离 L：oLe（4）光学间隔 为：（5）根据公式 有： eoDf（6）简单显微镜视觉放大率 的测量相对偏差
