第五章透鏡及其應用第5節(jié)

顯微鏡和望遠鏡課題引入我們用放大鏡可以看清書本上的小字，但是如果我們想看清更小的物體，比如細胞，用放大鏡，就不能達到預期的效果了，這時就要用顯微鏡了。顯微鏡一般的放大鏡，放大的倍數(shù)有限，要想看清楚動植物的細胞等非常小的物體，就要使用顯微鏡。顯微鏡鏡筒的兩端各有一組透鏡，每組透鏡的作用都相當于一個凸透鏡。靠近眼睛的凸透鏡叫做目鏡，靠近被觀察物體的凸透鏡叫做物鏡（圖5.5-1）。顯微鏡來自被觀察物體的光經(jīng)過物鏡后成一個放大的實像，道理就像投影儀的鏡頭成像一樣；目鏡的作用則像一個普通的放大鏡，把這個像再放大一次。經(jīng)過這兩次放大作用，我們就可以看到肉眼看不見的小物體，例如細胞（圖5.5-2）。望遠鏡有一種望遠鏡是由兩組凸透鏡組成的?？拷劬Φ慕凶瞿跨R，靠近被觀測物體的叫做物鏡（圖5.5-3）。物鏡的作用是使遠處的物體在焦點附近成實像，目鏡的作用相當于一個放大鏡，用來把這個像放大。望遠鏡有的同學可能會有疑問：物體距離物鏡很遠，它的像卻離物鏡很近，根據(jù)前面探究的結(jié)果，這樣所成的像是縮小的，為什么使用望遠鏡觀察物體時會感到物體被放大了？望遠鏡原來，我們能不能看清一個物體，它對我們的眼睛所成“視角”（圖5.5-4）的大小十分重要。望遠鏡的物鏡所成的像雖然比原來的物體小，但它離我們的眼睛很近，再加上目鏡的放大作用，視角就可以變得很大。望遠鏡望遠鏡物鏡的直徑比我們眼睛的瞳孔大得多，這樣它可以會聚更多的光，使得所成的像更加明亮。這一點在觀測天空中的暗星時非常重要。現(xiàn)代天文望遠鏡都力求把物鏡的口徑加大，以便觀測到更暗的星。望遠鏡取兩個焦距不同的放大鏡，一只手握住一個，通過兩個透鏡看前面的物體（圖5.5-5）。調(diào)整兩個放大鏡間的距離，直到看得最清楚為止。物體是變大了還是變小了？把兩個放大鏡的位置前后對調(diào)，你有什么新的發(fā)現(xiàn)？探索宇宙第一位把望遠鏡指向天空的是意大利物理學家伽利略。1609年，伽利略用自制的望遠鏡觀察天體，以確鑿的證據(jù)支持了哥白尼的“日心說”。他還第一個觀察到了木星的衛(wèi)星、太陽黑子和月球上的環(huán)形山。探索宇宙1846年，科學家根據(jù)牛頓發(fā)現(xiàn)的萬有引力定律，猜想天王星外還存在一顆未知的行星，并計算出了這顆行星的運動軌道。不久，人們用望遠鏡在預測的位置發(fā)現(xiàn)了這顆行星，它被命名為“海王星”。這一發(fā)現(xiàn)為萬有引力定律提供了有力的支持。1990年，科學家把“哈勃”太空望遠鏡送入太空，使人類觀測宇宙的能力空前提高。除光學望遠鏡外，人們還發(fā)明了其他觀測太空的儀器，如射電望遠鏡，這使得人類對宇宙的了解越來越深入。探索宇宙目前，人類觀測到的最遠的天體距離我們約130億光年。也就是說，如果有一束光以3x10°m/s的速度從這個天體發(fā)出，那么要經(jīng)過約130億年才能到達地球。我們的宇宙中擁有上千億個星系，銀河系只是這上千億個星系中的一個。銀河系異常巨大，一束光穿越銀河系需要10萬年的時間。太陽不過是銀河系中幾千億顆恒星中的一員。太陽周圍有水星、金星、地球、火星、木星、土星、天王星、海王星等行星繞它運行，地球在離太陽比較近的第三條軌道上。此外，還有若干其他天體繞太陽轉(zhuǎn)動。知識點1：望遠鏡1.結(jié)構(gòu)不同類型的望遠鏡，其結(jié)構(gòu)不同。以開普勒望遠鏡為例，其結(jié)構(gòu)如圖所示，用兩組透鏡分別作物鏡和目鏡。（1）物鏡：靠近被觀察物體的透鏡叫做物鏡，作物鏡的凸透鏡直徑一般比較大，焦距也比較大，它的作用是使遠處的物體在焦點附近成倒立、縮小的實像。課堂講解知識點1：望遠鏡1.結(jié)構(gòu)（2）目鏡：靠近眼睛的透鏡叫做目鏡。作目鏡的凸透鏡直徑一般比較小，焦距也較小，其作用相當于一個放大鏡，把物鏡做成的像放大。特別警示

使用望遠鏡觀察物體時會感受到物體被放大了，這是因為視網(wǎng)膜上像的大小不是取決于物體的大小，而是取決于物體對我們眼睛的“視角”，物鏡的直徑一般比較大，焦距也長，可以會聚較多的光，使得所成的像更明亮。課堂講解知識點1：望遠鏡2.工作原理從物體射來的近似平行光線，經(jīng)過物鏡后，在一倍焦距以外焦距點很近的地方形成一個倒立、縮小的實像，目鏡和物鏡的焦點是重合的，所以實像位于目鏡和它的焦點之間距焦點很近的地方，目鏡以實像為物體，形成放大的虛像，這樣，當我們對著目鏡觀察的時候進入我們眼睛的光線就好像是從虛像射來的。虛像的視角大于直接用眼睛觀察物體時的視角，因此從望遠鏡中看到物體使人覺得物體離自己近了，看得更清楚了。課堂講解知識點1：望遠鏡

例1：下列說法正確的是（

）A課堂講解A.

所有的望遠鏡的物鏡都是由凸透鏡組成的B.

所有的望遠鏡的物鏡都是由凹透鏡組成的C.

望遠鏡的物鏡既可以用凸透鏡，也可以用凹透鏡D.

顯微鏡的物鏡既可以用凸透鏡，也可以用凹透鏡課堂講解例1：【解析】望遠鏡是一種利用透鏡觀測遙遠物體的光學儀器，伽利略望遠鏡的物鏡是凸透鏡，目鏡是凹透鏡，開普勒望遠鏡：目鏡、物鏡都是凸透鏡，物鏡都是由凸透鏡組成，但目鏡既可以用凸透鏡，也可以用凹透鏡；顯微鏡的目鏡、物鏡都是凸透鏡。課堂講解例2：凸透鏡在生活中有不少的應用，人的眼睛的晶狀體就相當于一個凸透鏡，望遠鏡的物鏡和目鏡也是凸透鏡，下列說法正確的是（

）BA.

（a）圖中的眼睛是遠視眼，應配凸透鏡做成的眼鏡B.

（a）圖中的眼睛是近視眼，應配凹透鏡做成的眼鏡C.

（b）圖中的望遠鏡的目鏡成倒立、放大的虛像D.

（b）圖中的望遠鏡的物鏡的成像原理與投影儀相同課堂講解例2：【解析】A中遠視眼能看清遠處的物體，不能看清近處的物體是因為晶狀體太薄或眼球太短，使像成在視網(wǎng)膜的后方，遠視眼戴凸透鏡使光線會聚一些，使像成在視網(wǎng)膜上；B中近視眼能看清近處的物體，不能看清遠處的物體是因為晶狀體太厚或眼球太長，使像成在視網(wǎng)膜的前方，近視眼戴凹透鏡使光線發(fā)散一些，使像成在視網(wǎng)膜上；C中望遠鏡中物鏡的作用是使遠處的物體在焦點附近成實像，目鏡的作用相當于一個放大鏡，用來把這個像放大；D中物鏡的作用是使遠處的物體在焦點附近成倒立，縮小的實像，相當于照相機的工作原理。課堂講解例3：小明取來兩個焦距不同的放大鏡，分別用一只手握住其中一個來模仿望遠鏡，它通過兩個透鏡看到前面遠處木棉樹的葉子，如圖所示，調(diào)整兩個透鏡的距離，直到看得清楚為止，下列說法正確的是（

）DA.靠近眼鏡的透鏡是物鏡，靠近被觀測物的是目鏡B.用望遠鏡觀察遠處木棉樹的葉子，物鏡得到的是放大的像C.兩透鏡互換后再觀察葉子，人看到的像都是放大的D.目鏡能把物鏡成的像放大知識點2：顯微鏡1.結(jié)構(gòu)：顯微鏡主要由物鏡、目鏡、載物臺、反光鏡等組成，如圖所示。（1）物鏡：靠近被觀察物體反射出的一組透鏡，作用相當于投影儀的鏡頭，成倒立、放大的實像，且物鏡的焦距較小。（2）目鏡：靠近眼睛的一組透鏡，作用相當于一個普通放大鏡，成正立、放大的虛像，且目鏡的焦距較大。課堂講解知識點2：顯微鏡1.結(jié)構(gòu)：（3）載物臺：承載被觀察的物體。（4）反光鏡：用來反射光線，增加光的強度，便于觀察物體。課堂講解知識點2：顯微鏡2.顯微鏡的工作原理（1）被觀察物體反射出的光經(jīng)過物鏡后成一個放大的實像，道理就像投影儀的鏡頭成像一樣；目鏡的作用則像一個普通的放大鏡，把這個像再放大一次，經(jīng)過兩次放大作用，我們就可以看到肉眼看不到的物體了。課堂講解知識點2：顯微鏡2.顯微鏡的工作原理（2）具體成像過程如圖所示，物鏡離被觀察物體的距離稍大于物鏡的焦距，通過物鏡得到放大的實像，實像對于目鏡來說是物體，而實像位于目鏡的一倍焦距以內(nèi)，這樣通過目鏡就得到放大的虛像，虛像的視角比眼睛直接看物體時的視角大得多，所以用顯微鏡可以看清非常小的物體。課堂講解知識點2：顯微鏡2.顯微鏡的工作原理（3）人眼只能分辨相距0.1mm左右的兩個點，光學顯微鏡的放大率從幾十到上千，可使我們看清物體的萬分之一毫米左右的細微構(gòu)造，大大提高了我們的觀察能力，但是要觀察物質(zhì)更細微的構(gòu)造，例如：晶體的結(jié)構(gòu)、分子、原子等，光學顯微鏡就無能為力了，必須用放大率更高的電子顯微鏡。課堂講解知識點2：顯微鏡

例1：顯微鏡由目鏡和物鏡等元件構(gòu)成，下列關(guān)于顯微鏡的說法正確的是（

）C課堂講解A.目鏡的焦距很短B.通過目鏡看到放大的實像C.物鏡的焦距很短D.顯微鏡的放大倍數(shù)等于物鏡和目鏡放大倍數(shù)之和課堂講解例1：【解析】解答此題要明確顯微鏡的構(gòu)造和成像原理：顯微鏡有物鏡和目鏡組成，目鏡成的是正立、放大的虛像，顯微鏡的物鏡成的是放大、倒立的實像。倍焦距之間，通過物鏡成倒立放大的實像；顯微鏡通過物鏡成倒立放大的實像，這個實像位于目鏡的焦點之內(nèi)，通過目鏡成正立、放大的虛像；顯微鏡的放大倍數(shù)等于物鏡、目鏡放大倍數(shù)乘積。課堂講解例2：小芬利用復式顯微鏡觀察人的血球細胞，使用相同的目鏡，但在兩種不同放大倍率下，所呈現(xiàn)的視野分別為（a）和（b），如圖所示，下列相關(guān)敘述正確的是（

）AA.若使用相同的光圈，則（a）比（b）亮B.在（a）中所觀察到的細胞，在（b）中均可觀察到C.若玻片往右移，（a）的影像會往右移而（b）的影像則往左移D.若在（a）看到模糊的影像，改換成（b）就可以看到清晰的影像課堂講解例2：【解析】顯微鏡包括物鏡和目鏡，物鏡相當于投影儀成倒立的放大的實像，目鏡相當于放大鏡成正立的放大的虛像。A中顯微鏡使用相同的光圈，（a）放大倍數(shù)小，可視范圍大，也就是有光的面積比（b）大，所以比較亮，故該選項說法正確；B中（a）放大倍數(shù)小，看到的面積大，（b）中看到的只是（a）中的一部分，故該選項說法不正確；C中無論玻片往右移還是往左移，（a）和（b）觀察到的影像都是一樣的，故該選項說法不正確；D中影像是否模糊，有多方面因素，換成（b）后放大倍數(shù)過小，未必清晰，故該選項說法不正確。課堂講解例3：生物課上常用的顯微鏡能