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(共27張PPT)
第五章 透鏡及其應用
第5節 制作望遠鏡
1.了解望遠鏡的基本結構，了解望遠鏡的成像原理；
2.知道影響視角大小的因素；
3.通過體驗與制作望遠鏡，感受物理學與工程實踐的聯系，發展應用知識、分析和解決問題、動手實踐的綜合能力。
探索是人的天性,觀察是探究的基本方法,僅憑我們的肉眼根本無法看到極其細小的物體的內部結構和廣袤而深邃的太空的。隨著科技的發展,人們發明了一雙神奇的“眼睛”---顯微鏡和望遠鏡,幫助人們探索神秘的微觀和宏觀世界。
無垠的宇宙
中國“天眼”
物質的機構
電子顯微鏡
1.望遠鏡的基本構造
通常的望遠鏡由兩組透鏡組成，靠近眼睛的透鏡叫做目鏡，靠近被觀察物體的透鏡叫做物鏡。利用物鏡使遠處的物體成一縮小的實像，這個實像再經過目鏡放大，就能看清楚較遠處的物體了。
物鏡：靠近被觀測物體的一組凸透鏡，焦距較長。作用：相當于照相機的鏡頭，遠處的物體經物鏡在焦點附近成倒立、縮小的實像。
目鏡：靠近眼睛的一組凸透鏡，焦距較短。
作用：相當于一個放大鏡，物體(物鏡所成的實像)經目鏡成正立、放大的虛像。
任務一：了解望遠鏡的基本原理
2.望遠鏡的成像原理：
物鏡： u>2 f物,相當于照相機的鏡頭，成倒立、縮小的實像。
目鏡： u< f目相當于放大鏡，把物鏡所成的像進行放大，成正立、放大的虛像。
成像原理：物鏡相當于照相機，目鏡相當于放大鏡。
成像過程，由于望遠鏡所觀察的物體極遠，即物體到物鏡的距離遠大于物鏡的2倍焦距，所以被觀察的物體可以在物鏡的焦點附近成一個倒立、縮小的實像。這個實像落在目鏡的1倍焦距以內，經過目鏡后成正立、放大的虛像。
注意：
1.被觀察的物體通過望遠鏡，第一次成倒立、縮小的實像，“倒立”是相對于物體而言的；第二次成正立、放大的虛像，“正立”是相對于第一次所成的像而言的，所以人眼通過望遠鏡看到的是物體倒立的虛像。
2.不要用望遠鏡直接觀察太陽，否則會損傷眼睛，甚至導致失明。
第二次：正立、放大、虛像
第一次：倒立、縮小、實像
3.望遠鏡的作用
望遠鏡是用來觀察遠處物體的一種光學儀器。
4.常見望遠鏡
物體離物鏡很遠，它的像卻離物鏡很近，根據凸透鏡成像的規律可知，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放大了？
遠處的月亮看起來很小
通過望遠鏡后看起來就變大了
原來，我們能不能看清一個物體，它對我們的眼睛所成“視角”的大小十分重要。
思考
5.視角
視角：從眼睛的中心向物體兩端所引的兩條直線的夾角叫做視角。
視角大小與什么因素有關？
a
a
視角大
視角大小與物體大小有關
a
視角小

視角小
視角大小還與物體到眼睛的遠近有關
視角大
a

視角的大小不僅與物體本身大小有關，還和物體到眼睛的距離有關。
目鏡：焦距較小，物距近（u＜f ），成正立放大的虛像，相當于放大鏡的鏡頭
物鏡：焦距較大，物距遠（u > 2f ），成倒立縮小的實像，相當于照相機的鏡頭
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。
任務二：設計簡易望遠鏡
1.確定望遠鏡的放大倍率
不是，倍率越大，物體表面亮度越差；視野晃得厲害，很難穩定的看東西。
點撥：自制望遠鏡可以采用單片的凸透鏡作為目鏡和物鏡 ，為了讓成像質量好一些，放大倍率不宜過大，取放大倍率 2~3倍即可 。
放大倍數越大越好嗎？為什么？
思考
選擇物鏡直徑要比目鏡直徑大一些，直徑大的物鏡集光力越強，分辨率越高。物鏡焦距越大，目鏡焦距越小，放大倍數就越大。
2.選擇物鏡和目鏡
可以選擇身邊常見的凸透鏡或者進行購買。
為什么物鏡直徑要比目鏡直徑大一些
思考
3.設計鏡筒
物鏡的鏡筒要比目鏡的鏡筒粗。
物鏡
目鏡
（1）觀察最遠處的物體時，兩塊凸透鏡間的距離約為兩塊凸透鏡焦距之和；
（2）觀察較近處物體時，兩塊凸透鏡間的距離要稍大一些。
1.制作
（1）根據所選凸透鏡的焦距和直徑制作鏡筒。
可以利用現成的圓筒狀物體（如裝羽毛球的筒），也可以通過截取適當尺寸的長方形紙板（如瓦楞紙板或其他材料），并把它卷起來制成鏡筒。
（2）每段鏡筒長度需合適，留出前后調節的空間。
任務三：制作及調試望遠鏡
（3）把物鏡和目鏡固定在鏡筒上。
2.試用和調試
把目鏡鏡筒插入物鏡鏡筒內，把目鏡放到眼前，通過望遠鏡觀察遠處的物體。在觀察時要通過對鏡筒長度的調節，改變物鏡與目鏡間的距離，直到在望遠鏡中看到遠處物體清晰的像為止。
制作的望遠鏡使用的是兩塊凸透鏡，觀察到的物體的像是倒立的，怎樣才能通過望遠鏡看到正立的像呢？
①使用兩個相互垂直的平面反射裝置把所成的像先上下顛倒一次，再左右顛倒一次；
②物鏡使用凸透鏡，目鏡使用凹透鏡，望遠鏡所成的像就是正立的了。
反思與拓展
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，以確鑿的證據支持了哥白尼的“日心說”。他還第一個觀察到了木星的衛星、太陽黑子和月球上的環形山。
科學世界
望遠鏡與宇宙探索
1846年，科學家根據牛頓發現的萬有引力定律，預測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軌道上發現了這顆行星，它被命名為“海王星”。這一發現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。
哈勃太空望遠鏡
我國不僅古代在天文觀測上取得了豐碩的成果在現代也對宇宙探索作出了很大貢獻。2009年，郭守敬望遠鏡建成，并于2011年啟動光譜巡天任務，成為世界上第一個獲取光譜數突破千萬量級的望遠鏡(如圖)。2020年，中國天眼正式開放運行，它是目前全球單口徑最大、靈敏度最高的射電天文望遠鏡。
郭守敬望遠鏡
銀河系
太陽系
地球和月球
通過對宇宙的不懈探索，我們現在知道，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約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動。
隨著技術的進步，更多的大型望遠鏡和空間望遠鏡將提供更高的分辨率和更廣的觀測范圍，繼續挑戰和超越我們對宇宙的現有認識，幫助我們揭示更多宇宙的奧秘。

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