1、论文：生物显微镜放大原理的实验研究我们在物理课本上学习了显微镜知识，对于光学显微镜已经有了大致的了解，在生物课上我们曾亲手使用生物显微镜观察到被放大的植物的标本。为什么生物显微镜能将物体放大呢？为了探索其中的原理，我们开展了研究性学习活动。带着许多的疑惑我们再次走进了实验室，对以下问题进行了研究和探索。一、生物显微镜的放大倍数数与什么因素有关？为了研究显微镜的放大倍数与什么因素有关，我们用生物显微镜仔细观察了双子叶植物茎横切（向日葵）标本，我们采用控制变量法分析、研究生物显微镜的放大倍数记录数据如下：资料显示：标本的实际大小约 0.04 毫米物 镜 目 镜次 数放大倍数 焦距（mm）放大倍数
2、焦距（mm）标本虚像大小（mm）10* 16 5* 50 2110* 16 10* 25 410* 16 5* 50 2240* 4 5* 50 8实验表明：当物镜不变、改变目镜时，目镜（焦距越短）放大倍数越高，生物显微镜的放大倍数越高；当目镜不变、改变物镜时；物镜（焦距越短）放大倍数越高，生物显微镜的放大倍数也越高。这说明生物显微镜的放大倍数不仅与物镜放大倍数有关，而且还与目镜放大倍数有关。由于显微镜不容易拆开，我们看不到其中的奥秘。于是我们通过一个模拟的光学显微镜来帮助分析其中的原理。二、显微镜的物距范围我们将两枚焦距已知且不同的凸透镜分别插在光具座上，以点燃的蜡烛为物体用光屏来接收物镜所
3、成的实像，这时我们看到屏幕上出现了一个相对于蜡烛倒立而放大的实像A1B1，由 此推断并测量出显微镜的物距范围在物镜的一倍焦距和二倍焦距之间。三、组合透镜成像是怎样成像的？观察显微镜的结构我们发现，显微镜原来是由两只凸透镜组成的透镜组。我们用它来模拟显微镜探讨显微镜的成像原理。我们将光屏移走，在焦距是 5 厘米的凸透镜（物镜）后插入一块焦距为 10 厘米的凸透镜（目镜） ，移动目镜的位置，在目镜后的光屏上成了一个相对于蜡烛正立放大的实像，这就是第二次放大。为什么会造成第二次放大呢？究竟是谁是第二次成像的物呢？是蜡烛吗？因为目镜所成的是放大的实像，它前面的物应当在靠近目镜的焦点外侧，但我们测量蜡烛
4、到目镜的距离后发现，蜡烛并不在这个位置，这说明蜡烛并不是目镜前面的物，那么目镜前面的物究竟在哪里呢？为了弄清这个问题，我们在物镜所成实像 A1B1处安放了一片半透明的薄膜，以此来代替光屏，在半透明的薄膜上出现了原来所成的实像 A1B1，这时我们在目镜后的光屏上又重新观察到原来所成的放大的实像。其原因是因为薄膜是半透明的，光线可以通过，这时薄膜相当于一张透明的幻灯片，薄膜上的实像正是我们寻找的目镜前的“物” 。既然薄膜上的实像能作为“物” ，通过目镜成放大的实像，那么它能否通过目镜成放大的虚像呢 ？这是我们下面要研究的问题。四、目镜的位置在哪里？要通过目镜观察到放大的虚像，目镜的位置应该在哪里呢
5、？根据放大镜的原理我们知道物体应在透镜的焦距之内靠近焦点处，因此目镜离 A1B1的距离应略小于目镜的焦距。我们按照这个设想又做了一次实验，透过目镜我们果然观察到了放大的虚像 A2B2，这个像对于 A1B1来说是正立的。成像光路如图所示。图由以上问题的研究可知，显微镜能够将物体放大的原因是：物镜将其焦点外侧附近的物体放大成倒立的实像 A1B1，A 1B1离目镜的距离略小于目镜焦距时，通过目镜形成放大倒立的虚像 A2B2。实际上物体通过物镜和目镜得到了两次放大。五、问题讨论：1、生物显微镜的物镜和目镜哪个焦距长？哪个焦距短？我们先后用焦距不同的凸透镜当作物镜来试验，当采用焦距短的凸透镜时（一般为几
6、几十毫米） ，由于蜡烛离物镜较近，从蜡烛射入镜筒的光线较多，最后成的虚像较明亮，所以显微镜的物镜焦距较短。一般来说，镜筒长度不宜太长，为了保证第一次成的实像落在目镜的焦距内，所以目镜的焦距应长一些。2、为什么物镜要成放大的实像，目镜要成放大的虚像？在模拟显微镜实验中，我们试探着将蜡烛放在物镜的焦点内，让蜡烛在物镜中先成一个放大的虚像，移动目镜后在目镜中观察不到二次放大的虚像，这说明要保证二次成像第一次成像必须成实像。实验的同时我们还发现，显微镜二次成像也可以在目镜后的光屏上成一放大的实像，但是这样观察起来没有观察虚像方便，因此目镜要成放大的虚像。3、关于显微镜的放大倍数。现在我们再回到最初的问题上，显微镜的放大倍数与什么有关呢？因为显微镜利用透镜组对物体进行了两次放大，如果第一次物镜把物体放大了 10 倍，第二次目镜又把物镜放大了 10 倍的像又放大了 5 倍，那么最后显微镜就将物体放大了10*5 倍，也就是 50 倍。所以生物显微镜的放大倍数是物镜和目镜放大倍数的乘积。显然，这个结论和我们最初通过显微镜观察生物标本的放大情况是一致的。（本文发表在 研 究 性 学 习 背 景 材 料 和 示 例 一 书 ）
