大张伟模仿易中天台词:求望远镜的制作

1. 折射式望远镜
折射式望远镜的光学系统, 实质上与显微镜一样.二者都是由目镜观看物镜所造成的像.它们的差别是:望远镜是用来看长距离的大物体,而显微镜是用以观看眼前的小物体.
下图说明天文望远镜的构造和原理.物镜使物体O行成缩小的实像I.I'是I经由目镜所造成的虚像.与显微镜的情况相同,I'可以呈现於眼睛之近点与远点间的任一位置上.实际上,望远镜所观看的物体离仪器非常远,所以它造成的像I之位置几乎就在物镜的第二焦点上.此外,若I'这个像在无穷远处,则I位於目镜的第一焦点.因此,目镜与物镜间的距离(亦即望远镜的镜筒长度)便等於物镜与目镜的焦距之和.
望远镜的角放大率之定义为:最后的像I'对眼睛所张之角与物体对裸眼所张的角之比值.这比值可表为物镜与目镜的焦距之比,其推理方式如下.上图中,通过物镜第一焦点F1,并通过目镜第二焦点F2'的光线,用粗线画出以示强调.物体(未画出)对物镜所张的角是u,他对裸眼所张的角度也是这个值.此外,由於观察者的眼睛在焦点F2'右侧不远处,所以最后的像对眼睛所张的角等於u'.ab与cd这两段距离显然相等,并等於像I的高度y'.由於u与u'都很小,可以用它们的正切值代替它们(u=tanu).由F1ab与F2'cd两个直角三角形可得
因此,
於是,望远镜角放大率等於物镜焦距除以目镜焦距之商.负号显示所成的像是倒像.
2. 双筒望远镜
若这望远镜是用来做天文观测的,那麼倒像并非缺点;可是我们希望望远镜能形成正立的像.稜镜双筒望远镜(prism binocular)可以达成这目的,下图显示其剖视图,其中的物镜与目镜之间,有一对45°-45°-90°全反射稜镜.在稜镜斜面上发生的四次反射,把像倒过来,而成为正立像.
3. 反射式望远镜
反射式望远镜里,一凹面镜代替透镜作为物镜,如下图所示.这种装置在大型望远镜方面,有许多理论上及实际上的优点.反射面镜根本不会有色像差,而且消除它的球面像差比消除透镜的要容易多.镜面不须采用透明材料,而且反射镜可以做的比透镜坚固,因为透镜只能由边缘支持.世界上最大的反射式望远镜之镜面直径超过5公尺.由於像形成於入射光线所经区域的一部份,所以只有把入射光束的一部份挡掉,才能用目镜直接观看这个像;只有最大的望远镜才适於这麼做(否则光量太弱).图(b)及(c)显示别的装置法,它们是用反射面镜把像向侧方,或是经由原镜上的小孔反射出去.
4. 鉴别率 (resolution)
照相机镜头的鉴别率可定义为:像的每1 cm中,勉强可变认为分开的线之线数.假设某镜头之焦距为50 cm,鉴别率为100 条线/cm.则100 m外一物体上的分开2 cm的线条仍能辨识!
材料: 大凸透镜(物镜),小凸透镜(目镜),手电筒,厚纸板,胶水,尺等
步骤一: 将大凸透镜(物镜)固定,在透镜后方放置一纸片,以手电筒照射透镜,移动纸片观测透镜焦点.
步骤二: 重复步骤一,将大凸透镜(物镜)换成小凸透镜(目镜),观测透镜焦点.
步骤三: 设计一可变焦之望远镜.
步骤四: 以自制之望远镜观看尺之最小格线(0.1 cm),移动尺与望远镜间之距离,观察最远可辨识尺之格线的距离.
问题一: 试描述自制望远镜的成像图.
问题二: 请问两透镜的焦距为何 望远镜倍率为何
问题三: 请计算望远镜的鉴别率为何
请将上述问题分别进行实验并以制式格式撰写报告,并於第十五周上各时缴交.
注意:下课时,请将透镜取下,留给下组使用;望远镜筒可寄放在实验室.