通过简单的实验操作,直观地展示望远镜的基本原理,帮助大家理解望远镜是如何实现对远处物体进行观测的。
两个焦距不同的凸透镜(可以从放大镜中获取,一个焦距较短,一个焦距较长,例如焦距分别为5厘米和10厘米);一个纸筒(可以使用卫生纸筒或者自制的硬纸筒,长度约为20-30厘米,直径根据凸透镜大小适当选择);黑色卡纸或遮光胶带;剪刀;胶水或胶带。
(一)制作物镜筒
选取焦距较长的凸透镜作为物镜。
用黑色卡纸或遮光胶带将纸筒的一端完全包裹,确保不透光。这一步是为了防止外界光线干扰实验效果。
在包裹好的纸筒一端的中心位置,用剪刀小心地剪出一个圆形小孔,小孔的直径略小于凸透镜的直径。
将物镜用胶水或胶带固定在纸筒有小孔的一端,使凸透镜的凸面朝向纸筒外,确保安装牢固且凸透镜的中心与小孔中心重合。
(二)制作目镜筒
选取焦距较短的凸透镜作为目镜。
取另一段纸筒(长度可以根据实际操作时眼睛观察的舒适度来确定,一般为10-15厘米),按照制作物镜筒的方法,将纸筒的一端用黑色卡纸或遮光胶带包裹并剪出一个稍小的圆形小孔。
将目镜以同样的方式固定在纸筒的小孔端,凸面朝向纸筒外。
(三)组装望远镜
将制作好的物镜筒和目镜筒对齐,使两个纸筒的轴线在同一条直线上。可以用胶水或胶带将两个纸筒轻轻固定在一起,注意不要影响它们的相对位置调整。
调整物镜筒和目镜筒之间的距离。可以先将距离拉大一些,然后逐渐缩短,同时通过目镜观察远处的物体(如窗外的树木、建筑物等),直到看到清晰、放大的像为止。这个过程中需要耐心地微调两个镜筒之间的距离,因为不同的焦距组合和观察距离可能需要不同的间距来获得最佳的观测效果。
望远镜的原理主要基于光的折射。物镜是一个焦距较长的凸透镜,它的作用是将远处物体发出的平行光线汇聚到一个焦点上,形成一个倒立、缩小的实像。这个实像位于物镜的焦点和目镜之间的某个位置。
目镜是一个焦距较短的凸透镜,它的作用相当于一个放大镜。当我们通过目镜观察时,目镜会将物镜形成的实像再次放大,并且将倒立的像转变为正立的像,使得我们最终看到一个放大、正立的虚像,就好像物体被拉近了一样。
通过调整物镜筒和目镜筒之间的距离,我们实际上是在调整物镜所成实像与目镜的位置关系,以满足目镜能够对实像进行合适的放大,从而获得清晰的观测图像。
在实验过程中,要注意保护凸透镜,避免刮花或弄脏镜片,以免影响实验效果。
操作剪刀时要小心,防止意外伤害。
调整镜筒间距时要轻缓,避免用力过猛导致镜筒损坏或镜片位置偏移。
实验结束后,将实验材料妥善保管,以便下次使用或进行其他光学实验。
通过这个简单的光学科普实验,我们可以亲身体验到望远镜的神奇原理,更加深入地理解光学知识在实际中的应用。希望大家在实验中感受到科学的乐趣,激发对光学和天文学的兴趣。
编辑:殷宝怡
审核:王玉凤
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