“慧眼”顯微鏡與“千里眼”望遠鏡

姜桂祥

顯微鏡和望遠鏡是光學儀器研究和使用過程中的一個飛躍，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，學習顯微鏡和望遠鏡的有關知識，掌握顯微鏡和望遠鏡的成像原理，可以加深理解凸透鏡成像規律，了解現代科學知識的應用。

洞悉微觀世界的“慧眼”——顯微鏡

顯微鏡（如圖1）發明于16世紀末，它大大擴充了人類的視野，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，物鏡的作用相當于投影儀，目鏡的作用相當于放大鏡，細微物體在物鏡焦距之外十分靠近物鏡焦點的位置，生成一個倒立的、放大的實像，這個倒立的放大的實像又落在目鏡的焦距之內。且十分靠近目鏡焦點位置，經目鏡放大為一個正立、放大的虛像。如圖2。

例1，小宇在家里自制了一個顯微鏡。用來觀察鹽粒的細微之處，他的顯微鏡結構及實驗裝置如圖3所示。

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

（2）根據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構，你猜想其原因是____。

解析：（1）顯微鏡由兩個凸透鏡組成。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，所以相當于顯微鏡中的物鏡，“水滴”之所以能代替凸透鏡，是因為水滴中間厚邊緣薄，（2）顯微鏡的物鏡成倒立、放大的實像，目鏡成正立、放大的虛像，（3）該顯微鏡的放大倍數太小，要觀察分子的結構，應該用放大倍數更大的電子顯微鏡。

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

人類的“千里眼”——望遠鏡

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

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

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

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

答案：望遠鏡，放大鏡

顯微鏡與望遠鏡的異同點

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

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

責任編輯：程哲endprint