1、第五章 透镜及其应用第5节 显微镜和望远镜课题引入u 我们用放大镜可以看清书本上的小字，但是如果我们想看清更小的物体，比如细胞，用放大镜，就不能达到预期的效果了，这时就要用显微镜了。显微镜u 一般的放大镜，放大的倍数有限，要想看清楚动植物的细胞等非常小的物体，就要使用显微镜。u 显微镜镜筒的两端各有一组透镜，每组透镜的作用都相当于一个凸透镜。靠近眼睛的凸透镜叫做目镜，靠近被观察物体的凸透镜叫做物镜（图5.5-1）。显微镜u 来自被观察物体的光经过物镜后成一个放大的实像，道理就像投影仪的镜头成像一样；目镜的作用则像一个普通的放大镜，把这个像再放大一次。经过这两次放大作用，我们就可以看到肉眼看不见
2、的小物体，例如细胞（图5.5-2）。望远镜u 有一种望远镜是由两组凸透镜组成的。靠近眼睛的叫做目镜，靠近被观测物体的叫做物镜（图5.5-3）。u 物镜的作用是使远处的物体在焦点附近成实像，目镜的作用相当于一个放大镜，用来把这个像放大。望远镜u 有的同学可能会有疑问：物体距离物镜很远，它的像却离物镜很近，根据前面探究的结果，这样所成的像是缩小的，为什么使用望远镜观察物体时会感到物体被放大了？望远镜u 原来，我们能不能看清一个物体，它对我们的眼睛所成“视角”（图5.5-4）的大小十分重要。望远镜的物镜所成的像虽然比原来的物体小，但它离我们的眼睛很近，再加上目镜的放大作用，视角就可以变得很大。望远镜
3、u 望远镜物镜的直径比我们眼睛的瞳孔大得多，这样它可以会聚更多的光，使得所成的像更加明亮。这一点在观测天空中的暗星时非常重要。现代天文望远镜都力求把物镜的口径加大，以便观测到更暗的星。望远镜u 取两个焦距不同的放大镜，一只手握住一个，通过两个透镜看前面的物体（图5.5-5）。u 调整两个放大镜间的距离，直到看得最清楚为止。物体是变大了还是变小了？把两个放大镜的位置前后对调，你有什么新的发现？探索宇宙u 第一位把望远镜指向天空的是意大利物理学家伽利略。1609年，伽利略用自制的望远镜观察天体，以确凿的证据支持了哥白尼的“日心说”。他还第一个观察到了木星的卫星、太阳黑子和月球上的环形山。探索宇宙u
4、 1846年，科学家根据牛顿发现的万有引力定律，猜想天王星外还存在一颗未知的行星，并计算出了这颗行星的运动轨道。不久，人们用望远镜在预测的位置发现了这颗行星，它被命名为“海王星”。这一发现为万有引力定律提供了有力的支持。u 1990年，科学家把“哈勃”太空望远镜送入太空，使人类观测宇宙的能力空前提高。除光学望远镜外，人们还发明了其他观测太空的仪器，如射电望远镜，这使得人类对宇宙的了解越来越深入。探索宇宙u 目前，人类观测到的最远的天体距离我们约130亿光年。也就是说，如果有一束光以3x10m/s的速度从这个天体发出，那么要经过约130亿年才能到达地球。u 我们的宇宙中拥有上千亿个星系，银河系只
5、是这上千亿个星系中的一个。银河系异常巨大，一束光穿越银河系需要10万年的时间。太阳不过是银河系中几千亿颗恒星中的一员。太阳周围有水星、金星、地球、火星、木星、土星、天王星、海王星等行星绕它运行，地球在离太阳比较近的第三条轨道上。此外，还有若干其他天体绕太阳转动。知识点1：望远镜1.结构不同类型的望远镜，其结构不同。以开普勒望远镜为例，其结构如图所示，用两组透镜分别作物镜和目镜。（1）物镜：靠近被观察物体的透镜叫做物镜，作物镜的凸透镜直径一般比较大，焦距也比较大，它的作用是使远处的物体在焦点附近成倒立、缩小的实像。课堂讲解知识点1：望远镜1.结构（2）目镜：靠近眼睛的透镜叫做目镜。作目镜的凸透镜
6、直径一般比较小，焦距也较小，其作用相当于一个放大镜，把物镜做成的像放大。特别警示特别警示 使用望远镜观察物体时会感受到物体被放大了，这是因为视网膜上像的大小不是取决于物体的大小，而是取决于物体对我们眼睛的“视角”，物镜的直径一般比较大，焦距也长，可以会聚较多的光，使得所成的像更明亮。课堂讲解知识点1：望远镜2.工作原理从物体射来的近似平行光线，经过物镜后，在一倍焦距以外焦距点很近的地方形成一个倒立、缩小的实像，目镜和物镜的焦点是重合的，所以实像位于目镜和它的焦点之间距焦点很近的地方，目镜以实像为物体，形成放大的虚像，这样，当我们对着目镜观察的时候进入我们眼睛的光线就好像是从虚像射来的。虚像的视
7、角大于直接用眼睛观察物体时的视角，因此从望远镜中看到物体使人觉得物体离自己近了，看得更清楚了。课堂讲解知识点1：望远镜 例 1：下列说法正确的是（）A课堂讲解A.所有的望远镜的物镜都是由凸透镜组成的B.所有的望远镜的物镜都是由凹透镜组成的C.望远镜的物镜既可以用凸透镜，也可以用凹透镜D.显微镜的物镜既可以用凸透镜，也可以用凹透镜课堂讲解例1：【解析】望远镜是一种利用透镜观测遥远物体的光学仪器，伽利略望远镜的物镜是凸透镜，目镜是凹透镜，开普勒望远镜：目镜、物镜都是凸透镜，物镜都是由凸透镜组成，但目镜既可以用凸透镜，也可以用凹透镜；显微镜的目镜、物镜都是凸透镜。课堂讲解例 2：凸透镜在生活中有不少
8、的应用，人的眼睛的晶状体就相当于一个凸透镜，望远镜的物镜和目镜也是凸透镜，下列说法正确的是（）BA.（a）图中的眼睛是远视眼，应配凸透镜做成的眼镜B.（a）图中的眼睛是近视眼，应配凹透镜做成的眼镜C.（b）图中的望远镜的目镜成倒立、放大的虚像D.（b）图中的望远镜的物镜的成像原理与投影仪相同课堂讲解例2：【解析】A中远视眼能看清远处的物体，不能看清近处的物体是因为晶状体太薄或眼球太短，使像成在视网膜的后方，远视眼戴凸透镜使光线会聚一些，使像成在视网膜上；B中近视眼能看清近处的物体，不能看清远处的物体是因为晶状体太厚或眼球太长，使像成在视网膜的前方，近视眼戴凹透镜使光线发散一些，使像成在视网膜上
9、；C中望远镜中物镜的作用是使远处的物体在焦点附近成实像，目镜的作用相当于一个放大镜，用来把这个像放大；D中物镜的作用是使远处的物体在焦点附近成倒立，缩小的实像，相当于照相机的工作原理。课堂讲解例 3：小明取来两个焦距不同的放大镜，分别用一只手握住其中一个来模仿望远镜，它通过两个透镜看到前面远处木棉树的叶子，如图所示，调整两个透镜的距离，直到看得清楚为止，下列说法正确的是（）DA.靠近眼镜的透镜是物镜，靠近被观测物的是目镜B.用望远镜观察远处木棉树的叶子，物镜得到的是放大的像C.两透镜互换后再观察叶子，人看到的像都是放大的D.目镜能把物镜成的像放大知识点2：显微镜1.结构：显微镜主要由物镜、目镜
10、、载物台、反光镜等组成，如图所示。（1）物镜：靠近被观察物体反射出的一组透镜，作用相当于投影仪的镜头，成倒立、放大的实像，且物镜的焦距较小。（2）目镜：靠近眼睛的一组透镜，作用相当于一个普通放大镜，成正立、放大的虚像，且目镜的焦距较大。课堂讲解知识点2：显微镜1.结构：（3）载物台：承载被观察的物体。（4）反光镜：用来反射光线，增加光的强度，便于观察物体。课堂讲解知识点2：显微镜2.显微镜的工作原理（1）被观察物体反射出的光经过物镜后成一个放大的实像，道理就像投影仪的镜头成像一样；目镜的作用则像一个普通的放大镜，把这个像再放大一次，经过两次放大作用，我们就可以看到肉眼看不到的物体了。课堂讲解知
11、识点2：显微镜2.显微镜的工作原理（2）具体成像过程如图所示，物镜离被观察物体的距离稍大于物镜的焦距，通过物镜得到放大的实像，实像对于目镜来说是物体，而实像位于目镜的一倍焦距以内，这样通过目镜就得到放大的虚像，虚像的视角比眼睛直接看物体时的视角大得多，所以用显微镜可以看清非常小的物体。课堂讲解知识点2：显微镜2.显微镜的工作原理（3）人眼只能分辨相距0.1mm左右的两个点，光学显微镜的放大率从几十到上千，可使我们看清物体的万分之一毫米左右的细微构造，大大提高了我们的观察能力，但是要观察物质更细微的构造，例如：晶体的结构、分子、原子等，光学显微镜就无能为力了，必须用放大率更高的电子显微镜。课堂讲
12、解知识点2：显微镜 例 1：显微镜由目镜和物镜等元件构成，下列关于显微镜的说法正确的是（）C课堂讲解A.目镜的焦距很短B.通过目镜看到放大的实像C.物镜的焦距很短D.显微镜的放大倍数等于物镜和目镜放大倍数之和课堂讲解例1：【解析】解答此题要明确显微镜的构造和成像原理：显微镜有物镜和目镜组成，目镜成的是正立、放大的虚像，显微镜的物镜成的是放大、倒立的目镜成的是正立、放大的虚像，显微镜的物镜成的是放大、倒立的实像实像。倍焦距之间，通过物镜成倒立放大的实像；显微镜通过物镜成倒立放大的实像，这个实像位于目镜的焦点之内，通过目镜成正立、放大的虚像；显微镜的放大倍数等于物镜、目镜放大倍数乘积。课堂讲解例
13、2：小芬利用复式显微镜观察人的血球细胞，使用相同的目镜，但在两种不同放大倍率下，所呈现的视野分别为（a）和（b），如图所示，下列相关叙述正确的是（）AA.若使用相同的光圈，则（a）比（b）亮B.在（a）中所观察到的细胞，在（b）中均可观察到C.若玻片往右移，（a）的影像会往右移而（b）的影像则往左移D.若在（a）看到模糊的影像，改换成（b）就可以看到清晰的影像课堂讲解例2：【解析】显微镜包括物镜和目镜，物镜相当于投影仪成倒立的放大的实像，显微镜包括物镜和目镜，物镜相当于投影仪成倒立的放大的实像，目镜相当于放大镜成正立的放大的虚像目镜相当于放大镜成正立的放大的虚像。A中显微镜使用相同的光圈，（a
14、）放大倍数小，可视范围大，也就是有光的面积比（b）大，所以比较亮，故该选项说法正确；B中（a）放大倍数小，看到的面积大，（b）中看到的只是（a）中的一部分，故该选项说法不正确；C中无论玻片往右移还是往左移，（a）和（b）观察到的影像都是一样的，故该选项说法不正确；D中影像是否模糊，有多方面因素，换成（b）后放大倍数过小，未必清晰，故该选项说法不正确。课堂讲解例 3：生物课上常用的显微镜能对微小的物体进行高倍的放大，它利用两个焦距不同的凸透镜分别作为物镜和目镜，则物镜和目镜的成像情况是（）AA.物镜成倒立、放大的实像B.目镜成倒立、放大的虚像C.物镜和目镜都成实像D.物镜和目镜都成虚像知识要点1.显微镜的结构。（1）反光镜。（2）载物片。（3）目镜：相当于一个放大镜。（4）物镜：成一个放大的实像。2.望远镜的结构。（1）目镜：相当于一个放大镜。（2）物镜：使远处的物体在焦点处成像。
