“慧眼”显微镜与“千里眼”望远镜

姜桂祥

显微镜和望远镜是光学仪器研究和使用过程中的一个飞跃，它使人类对微观世界和广阔的宇宙空间有了更加深入的了解，学习显微镜和望远镜的有关知识，掌握显微镜和望远镜的成像原理，可以加深理解凸透镜成像规律，了解现代科学知识的应用。

洞悉微观世界的“慧眼”——显微镜

显微镜（如图1）发明于16世纪末，它大大扩充了人类的视野，把人类的视觉从宏观引入到微观，

显微镜是由两组凸透镜——目镜和物镜组成，物镜的作用相当于投影仪，目镜的作用相当于放大镜，细微物体在物镜焦距之外十分靠近物镜焦点的位置，生成一个倒立的、放大的实像，这个倒立的放大的实像又落在目镜的焦距之内。且十分靠近目镜焦点位置，经目镜放大为一个正立、放大的虚像。如图2。

例1，小宇在家里自制了一个显微镜。用来观察盐粒的细微之处，他的显微镜结构及实验装置如图3所示。

（1）小宇装置中的“水滴”相当于真正显微镜中的____（填“物镜”或“目镜”），“水滴”之所以能代替凸透镜，是因为____的特点。

（2）根据你对显微镜原理的理解，填写表1。

（3）小宇用自制的显微镜____（填“能”或“不能”）观察到盐粒的分子结构，你猜想其原因是____。

解析：（1）显微镜由两个凸透镜组成。其中靠近被观察物体的是物镜，靠近眼睛的是目镜，从图3看出，“水滴”靠近被观察的物体，所以相当于显微镜中的物镜，“水滴”之所以能代替凸透镜，是因为水滴中间厚边缘薄，（2）显微镜的物镜成倒立、放大的实像，目镜成正立、放大的虚像，（3）该显微镜的放大倍数太小，要观察分子的结构，应该用放大倍数更大的电子显微镜。

答案：（1）物镜中间厚边缘薄（2）放大，倒立，实像放大正立虚像（3）不能，放大倍数太小

人类的“千里眼”——望远镜

400年前在荷兰的一个小镇上，一个磨眼镜片的手艺人不经意地透过一前一后放置的两个镜片去看远处的景物时，发现这些景物近了许多，不久，意大利科学家伽利略知道了这件事，他在研究之后，用两个凸透镜做成了一台望远镜，第一次发现了天上的银河并不是一片连续发光的云，而是由许多星星组成的：发现月亮表面并不是平坦的，而是有许多高低不同的环形山；发现了太阳黑子，看到了土星周围有一圈光环，更重要的是，他发现了有四颗卫星绕着木星转。

望远镜（如图4）是由两组凸透镜——目镜和物镜组成，物镜的作用相当于照相机，目镜的作用相当于一个放大镜，由于物体离物镜非常远，所以物体上各点发射到物镜上的光线几乎是平行光束，这样的光线经过物镜会聚后，就在物镜焦点外，离焦点很近的地方，形成了一个倒立的、缩小的实像，这个倒立、缩小实像又位于目镜的焦点以内。目镜把这个倒立、缩小的实像放大成了一个正立、放大的虚像，如图5。

例2，图6是一种光学仪器的成像原理图，图中L₁是物镜，L₂是目镜，这种仪器是____（填“望远镜”或“显微镜”），目镜的作用相当于____（填“放大镜”或“投影仪”）。

解析：由图可知，远处的物体先通过物镜成一倒立、缩小的实像，然后用目镜把这个实像放大（正立、放大的虚像），就能看清远处的物体了，这就是望远镜的成像原理，目镜相当于一个放大镜。

答案：望远镜，放大镜

显微镜与望远镜的异同点

1.相同点：（1）显微镜与望远镜都是先成实像，后成虚像；（2）它们的目镜都相当于放大镜，成正立、放大的虚像。

2.不同点：（1）显微镜的物镜相当于投影仪，成倒立、放大的实像，而望远镜的物镜相当于照相机，成倒立、缩小的实像；（2）显微镜的物镜焦距小于目镜焦距，而望远镜的物镜焦距大于目镜焦距。可简称“显物小，望物大”。

责任编辑：程哲endprint