“慧眼”顯微鏡與“千里眼”望遠(yuǎn)鏡

姜桂祥

顯微鏡和望遠(yuǎn)鏡是光學(xué)儀器研究和使用過程中的一個(gè)飛躍，它使人類對微觀世界和廣闊的宇宙空間有了更加深入的了解，學(xué)習(xí)顯微鏡和望遠(yuǎn)鏡的有關(guān)知識，掌握顯微鏡和望遠(yuǎn)鏡的成像原理，可以加深理解凸透鏡成像規(guī)律，了解現(xiàn)代科學(xué)知識的應(yīng)用。

洞悉微觀世界的“慧眼”——顯微鏡

顯微鏡（如圖1）發(fā)明于16世紀(jì)末，它大大擴(kuò)充了人類的視野，把人類的視覺從宏觀引入到微觀，

顯微鏡是由兩組凸透鏡——目鏡和物鏡組成，物鏡的作用相當(dāng)于投影儀，目鏡的作用相當(dāng)于放大鏡，細(xì)微物體在物鏡焦距之外十分靠近物鏡焦點(diǎn)的位置，生成一個(gè)倒立的、放大的實(shí)像，這個(gè)倒立的放大的實(shí)像又落在目鏡的焦距之內(nèi)。且十分靠近目鏡焦點(diǎn)位置，經(jīng)目鏡放大為一個(gè)正立、放大的虛像。如圖2。

例1，小宇在家里自制了一個(gè)顯微鏡。用來觀察鹽粒的細(xì)微之處，他的顯微鏡結(jié)構(gòu)及實(shí)驗(yàn)裝置如圖3所示。

（1）小宇裝置中的“水滴”相當(dāng)于真正顯微鏡中的____（填“物鏡”或“目鏡”），“水滴”之所以能代替凸透鏡，是因?yàn)開___的特點(diǎn)。

（2）根據(jù)你對顯微鏡原理的理解，填寫表1。

（3）小宇用自制的顯微鏡____（填“能”或“不能”）觀察到鹽粒的分子結(jié)構(gòu)，你猜想其原因是____。

解析：（1）顯微鏡由兩個(gè)凸透鏡組成。其中靠近被觀察物體的是物鏡，靠近眼睛的是目鏡，從圖3看出，“水滴”靠近被觀察的物體，所以相當(dāng)于顯微鏡中的物鏡，“水滴”之所以能代替凸透鏡，是因?yàn)樗沃虚g厚邊緣薄，（2）顯微鏡的物鏡成倒立、放大的實(shí)像，目鏡成正立、放大的虛像，（3）該顯微鏡的放大倍數(shù)太小，要觀察分子的結(jié)構(gòu)，應(yīng)該用放大倍數(shù)更大的電子顯微鏡。

答案：（1）物鏡中間厚邊緣?。?）放大，倒立，實(shí)像放大正立虛像（3）不能，放大倍數(shù)太小

人類的“千里眼”——望遠(yuǎn)鏡

400年前在荷蘭的一個(gè)小鎮(zhèn)上，一個(gè)磨眼鏡片的手藝人不經(jīng)意地透過一前一后放置的兩個(gè)鏡片去看遠(yuǎn)處的景物時(shí)，發(fā)現(xiàn)這些景物近了許多，不久，意大利科學(xué)家伽利略知道了這件事，他在研究之后，用兩個(gè)凸透鏡做成了一臺望遠(yuǎn)鏡，第一次發(fā)現(xiàn)了天上的銀河并不是一片連續(xù)發(fā)光的云，而是由許多星星組成的：發(fā)現(xiàn)月亮表面并不是平坦的，而是有許多高低不同的環(huán)形山；發(fā)現(xiàn)了太陽黑子，看到了土星周圍有一圈光環(huán)，更重要的是，他發(fā)現(xiàn)了有四顆衛(wèi)星繞著木星轉(zhuǎn)。

望遠(yuǎn)鏡（如圖4）是由兩組凸透鏡——目鏡和物鏡組成，物鏡的作用相當(dāng)于照相機(jī)，目鏡的作用相當(dāng)于一個(gè)放大鏡，由于物體離物鏡非常遠(yuǎn)，所以物體上各點(diǎn)發(fā)射到物鏡上的光線幾乎是平行光束，這樣的光線經(jīng)過物鏡會聚后，就在物鏡焦點(diǎn)外，離焦點(diǎn)很近的地方，形成了一個(gè)倒立的、縮小的實(shí)像，這個(gè)倒立、縮小實(shí)像又位于目鏡的焦點(diǎn)以內(nèi)。目鏡把這個(gè)倒立、縮小的實(shí)像放大成了一個(gè)正立、放大的虛像，如圖5。

例2，圖6是一種光學(xué)儀器的成像原理圖，圖中L₁是物鏡，L₂是目鏡，這種儀器是____（填“望遠(yuǎn)鏡”或“顯微鏡”），目鏡的作用相當(dāng)于____（填“放大鏡”或“投影儀”）。

解析：由圖可知，遠(yuǎn)處的物體先通過物鏡成一倒立、縮小的實(shí)像，然后用目鏡把這個(gè)實(shí)像放大（正立、放大的虛像），就能看清遠(yuǎn)處的物體了，這就是望遠(yuǎn)鏡的成像原理，目鏡相當(dāng)于一個(gè)放大鏡。

答案：望遠(yuǎn)鏡，放大鏡

顯微鏡與望遠(yuǎn)鏡的異同點(diǎn)

1.相同點(diǎn)：（1）顯微鏡與望遠(yuǎn)鏡都是先成實(shí)像，后成虛像；（2）它們的目鏡都相當(dāng)于放大鏡，成正立、放大的虛像。

2.不同點(diǎn)：（1）顯微鏡的物鏡相當(dāng)于投影儀，成倒立、放大的實(shí)像，而望遠(yuǎn)鏡的物鏡相當(dāng)于照相機(jī)，成倒立、縮小的實(shí)像；（2）顯微鏡的物鏡焦距小于目鏡焦距，而望遠(yuǎn)鏡的物鏡焦距大于目鏡焦距?？珊喎Q“顯物小，望物大”。

責(zé)任編輯：程哲endprint