高中物理竞赛教程(超详细) 第十讲 几何光学
,可以从以下两个不同的角度来考虑。
因为A、B都是薄透镜,所以互相靠拢地放在一起仍可看成一个薄透镜。设这个组合透镜的焦距是f,则应有
①
另一个考虑角度可认为是S经A、B两个透镜依次成像的结果。如S经A后成像,设位于A右侧距A为处,应有
②
因为位于透镜B右侧处,对B为一虚物,物距为,再经B成像 ,所以
③
由②、③可解得
④
比较①、④两式可知
如果A、B中有凹透镜,只要取负的或代入即可。
1.5.4、光学仪器的放大率
实像光学仪器的放大率 幻灯下、照相机都是常见的实像光学仪器。由于此类仪器获得的是物体的实像,因而放大率m一般是指所有成实像的长度放大率,即v=mu。
如果有一幻灯机,当幻灯片与银幕相距2.5m时,可在银幕上得到放大率为24的像;若想得到放大率为40的像,那么,假设幻灯片不动,镜头和银幕应分别移动多少?
根据第一次放映可知
可解得 ,
第二次放映
可解得 ,
比较和,可知镜头缩回1.6mm;比较和,可知银幕应移远1.54m。
虚像光学仪器的放大率 望远镜和显微镜是常见的虚像光学仪器。由于此类仪器得到的是物体的虚像,目的是扩大观察的视角,因此放大率m一般是指视角放大率。如果直接观察物体的视角为α,用仪器观察物体的视角为β,那么
m=β/α
先看显微镜的放大率。如果有一台显微镜,物镜焦距为,目镜焦距为,镜筒长L,若最后的像成在离目镜d处,试证明显微镜的放大率。
显微镜的光路如图1-5-5所示,AB经物镜Ⅰ成一放大实像,物镜的长度放大率
因、相对L都较小,而且B很靠近,所以
,
即
位于目镜Ⅱ的焦点内,经目镜成一放大的虚像(通常让成在观察者的明视距离d上)。因为都是近轴光线,所以此时观察者从目镜中看到的视角β为
若观察者不用显微镜,直接观看AB的视角α为
则显微镜的放大率m
不难看出目镜的长度放大率为
所以有
下面再看天文望远镜的放大率,如果天文望远镜的物镜焦距为
,目镜焦距为,试证明天文望远镜的放大率。
望远镜成像光路如图1-5-6所示,远处物体AB由物镜Ⅰ成像,然后再由目镜Ⅱ在远处成一虚像(图中未画出),观察者观察的视角即为图中的β,。若不用望远镜,观察者直接观察距望远镜S远处的物体AB的视角,近似为图中的α
因