实验四 望远镜组装及其放大率的测量
【实验目的】
1、熟悉望远镜的构造及其放大原理； 2、掌握光学系统的共轴调节方法； 3、学会望远镜放大率的测量。 【实验仪器】
光学平台、凸透镜若干、标尺、二维调节架、二维平移底座、三维平移底座。 【实验原理】
1、望远镜构造及其放大原理
望远镜通常是由两个共轴光学系统组成，我们把它简化为两个凸透镜，其中长焦距的凸透镜作为物镜，短焦距的凸透镜作为目镜。图1所示为开普勒望远镜的光路示意图，图中L0为物镜，Le为目镜。远处物体经物镜后在物镜的像方焦距上成一倒立的实像，像的大小决定于物镜焦距及物体与物镜间的距离，此像一般是缩小的，近乎位于目镜的物方焦平面上，经目镜放大后成一虚像于观察者眼睛的明视距离于无穷远之间。
物镜的作用是将远处物体发出的光经会聚后在目镜物方焦平面上生成一倒立的实像，而目镜起一放大镜作用，把其物方焦平面上的倒立实像再放大成一虚像，供人眼观察。用望远镜观察不同位置的物体时，
图1
只需调节物镜和目镜的相对位置，使物镜成的实像落在目镜物方焦平面上，这就是望远镜的“调焦”。
望远镜可分为两类：若物镜和目镜的像方焦距均为正（既两个都为会聚透镜），则为开普勒望远镜，此系统成倒立的像；若物镜的像方焦距为正（会聚透镜），目镜的像方焦距为负（发散透镜），则为伽利略望远镜，此系统成正立的像。
2、望远镜放大率的计算
M??f0 （1） fe由上式见，视放大率（绝对值）等于物镜与目镜的焦距之比，欲增大视放大率，必须增大物镜的焦距或减小目镜的焦距。同时，随着物镜和目镜的焦距的符号不同，视放大率可正可负。如果M为正值，像是正立的，为伽利略望远镜，如果M为负值，像是倒立的，为开普勒望远镜。
【实验内容】
1、根据已知透镜的焦距确定一个为物镜、另一个为目镜，并将标尺直接置于观察者的明视距离处（约3米）。
2、将物镜、目镜放在一起，调节高低、左右方位，使其中心大致在一条与光学平台平
行的直线上，同时，各光学元件互相平行，垂直于光学平台。
3、按照图2的光路组成开普勒望远镜，向约3米远处的标尺调焦，并对准两个红色指标间的“E”字（距离l0=5 cm）。
4、一只眼睛对准虚像标尺两个红色指标间的“E”字，另一只眼睛直接注视标尺，经适应性练习，在视觉系统同时看到被望远镜放大的标尺倒立的虚像和实物标尺，微移目镜，直到将目镜放大的虚像推移到标尺的位置处。
5、分别测出虚像标尺中两个红色指标在实物标尺中对应的位置x1和x2，计算出放大的红色指标内直观标尺的长度l（注：l?x2?x1）。
6、求出望远镜的测量放大率M?
1LoFo234Le5fl，并与计算放大率0作比较。 l0fe76
图2
【思考题】
在望远镜中如果把目镜更换成一只凹透镜，即为伽俐略望远镜，试说明此望远镜成像原理，并画出光路图。
【数据记录】
l0? 单位：
被测物理量名称 测量次数 1 2 3 标尺中两个红色指标在实物标尺中对应的位置 红色指标内直观标尺的长度l M?l l0x1 x2 l?x2?x1 求出望远镜的测量放大率M?fl，并与计算放大率0作比较。 l0fe实验五 示波器的原理与使用
实验目的
1．了解示波器的主要结构和显示波形的基本原理。 2．学会使用信号发生器。
3．学会用示波器观察波形以及测量电压、周期和频率。
实验原理
电子示波器（简称示波器）能够简便地显示各种电信号的波形，一切可以转化为电压的电学量和非电学量及它们随时间作周期性变化的过程都可以用示波器来观测，示波器是一种用途十分广泛的测量仪器。
一、示波器的基本结构
示波器的主要部分有示波管、带衰减器的Y轴放大器、带衰减器的X轴放大器、扫描发生器（锯齿波发生器）、触发同步和电源等，其结构方框图如图1所示。为了适应各种测量的要求，示波器的电路组成是多样而复杂的，这里仅就主要部分加以介绍。
实验内容
1．掌握示波器和信号发生器的基本使用方法 （1）将信号发生器的输出端接到示波器输入端。
（2）开启信号发生器，调节示波器（注意信号发生器频率与扫描频率），观察正弦波形，并使其稳定。
2．用示波器测量正弦波电压
在示波器上调节出大小适中、稳定的正弦波形，选择其中一个完整的波形，先测算出正弦波电压峰—峰值Up-p，即
Up-p＝（垂直距离DIV）×（档位V/DIV） 然后求出正弦波电压有效值U为
0.71?Up?p U?
2次数 档位 垂直距离 峰峰值电压 有效值电压 1 2 3 3．用示波器测量正弦波周期和频率
在示波器上调节出大小适中、稳定的正弦波形，选择其中一个完整的波形，先测算出正弦波的周期T，即
T＝（水平距离DIV）×（档位t/DIV） 然后求出正弦波的频率f?1。
T次数 档位 水平距离 周期T 频率（Hz）
4．利用李萨如图形测量频率
设将未知频率fy的电压Uy和已知频率fx的电压Ux（均为正弦电压），分别送到示波器的Y轴和X轴，则由于两个电压的频率、振幅和相位的不同，在荧光屏上将显示各种不同波形，一般得不到稳定的图形，但当两电压的频率成简单整数比时，将出现稳定的封闭曲线，称为李萨如图形。根据这个图形可以确定两电压的频率比，从而确定待测频率的大小。
图2列出各种不同的频率比在不同相位差时的李萨如图形，不难得出：
加在Y轴电压的频率fy加在X 轴电压的频率fxNxfx Ny1 2 3 ?水平直线与图形相交的点数Nx 垂直直线与图形相交的点数Ny所以未知频率 fy?但应指出水平、垂直直线不应通过图形的交叉点。
测量方法如下：
（1）将一台信号发生器的输出端接到示波器Y轴输入端上，并调节信号发生器输出电