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第五章 透鏡及其應用
制作望遠鏡
第5節
01
了解望遠鏡的基本結構。
02
通過制作望遠鏡嘗試運用已知的科學規律解決具體問題。
03
了解望遠鏡的發展歷程，體會科學技術對社會發展和人類生活的影響。
日常生活中觀察遠處的物體時用什么器材？科學家在觀察夜象時，用什么器材？
雙筒望遠鏡
射電望遠鏡
天文望遠鏡
望遠鏡種類很多，下面以開普勒望遠鏡例進行分析。
望遠鏡
1.望遠鏡
(1)望遠鏡的構造
望遠鏡由兩組透鏡組成，每組透鏡相當于一個凸透鏡。靠近被觀察物體的凸透鏡，焦距比較長，叫作 鏡。靠近眼睛的凸透鏡，焦距比較短，叫作 鏡。
物
目
(2)望遠鏡的原理
①物鏡：相當于 的鏡頭，遠處的物體通過物鏡在焦點附近成 立、 的實像，這個像處于目鏡的1倍焦距以內。
②目鏡：相當于 鏡，把物鏡所成的像再放大一次，成 立、_____
的虛像。
照相機
倒
縮小
放大
正
放大
遠處物體射來的光
物鏡：相當于照相機的鏡頭，成倒立、縮小的實像
目鏡：相當于放大鏡，
成正立、放大的虛像。
物鏡
目鏡
F目
F物
F目
F物
(2)望遠鏡的原理
物體距離物鏡很遠，它的像卻離物鏡很近，這樣的像應該是縮小的，為什么用望遠鏡觀察物體時會感到像被放大了？
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，視角越大，對物體觀察越清楚。
2.視角
(1)從眼睛的中心向 所引的兩條直線的夾角叫視角。
物體兩端
①視角與物體 有關。物體到眼睛的距離一定時，大物體的視角大，小物體的視角小。
(2)影響視角的因素
大小
②視角與離物體 有關。物體大小一定時，看近處的物體，視角大，遠處的物體視角小。
遠近
物鏡成倒立、
縮小的實像。
目鏡成正立、
放大的虛像。
物鏡
目鏡
焦點
α
視角變大
遠處物體
(3)望遠鏡對視角的放大：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
確定望遠鏡的放大倍率
自制的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，其放大倍率不宜過大，取放大倍率為2~3倍即可。
01
選擇物鏡和目鏡
利用本章所學知識測量凸透鏡的焦距，并根據放大倍數的要求，選擇焦距較長、直徑較大的凸透鏡作為物鏡，焦距較短、直徑較小的凸透鏡作為目鏡。
02
設計鏡筒
03
在用望遠鏡對不同遠近的物體進行觀察時，需要調節兩塊凸透鏡間的距離。鏡筒可以設計成兩段，讓物鏡的鏡簡較目鏡的鏡筒粗一些，這樣套在一起，便于在使用時調節。
自制望遠鏡
(1)鏡片的選擇：可以選用兩片凸透鏡。物鏡的焦距約為20 cm，直徑約為5 cm；目鏡的焦距約為10 cm，直徑約為4 cm。
(2)鏡筒的選擇：根據凸透鏡的焦距、直徑等數據，以及對鏡筒長度的要求，我們可以利用現成的圓筒狀物品(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。
(3)調試與安裝：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。
①用一個凸透鏡(焦距較大)觀察窗外遠處的物體，成 的實像。
②再用另一個凸透鏡(焦距較小)觀察上面得到的物體的像，成__________
的虛像，遠處的物體看上去 了。
③兩凸透鏡的位置對調后，遠處的物體看上去 了。
倒立、縮小
正立、放大
放大
縮小
反思
拓展
第一種是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。
如何讓望遠鏡看到的像是正立的
第二種是物鏡使用凸透鏡，目鏡使用凹透鏡，望遠鏡所成的像就是正立的了。
伽利略望遠鏡
1. 使用望遠鏡探索宇宙的歷程
（1）伽利略望遠鏡
意大利天文學家、物理學家伽利略是第一位把望遠鏡指向天空的人。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”。第一個觀測到了木星的衛星、
太陽黑子和月球上的環形山。
木星及其衛星
太陽黑子
（2）“海王星”的發現
1846年，科學家根據牛頓發現的萬有引力定律，猜想天王星外還存在一顆未知的行星。不久，人們用望遠鏡在預測的位置發現了這顆行星，它被命名為“海王星”。
哈勃太空望遠鏡
（3）哈勃太空望遠鏡
為改進對星體的觀察，1990年美國向太空發射了一臺望遠鏡，叫哈勃太空望遠鏡，可以排除大氣層的干擾，使人類觀測宇宙的能力空前提高。
（4）中國“天眼”射電望遠鏡
我國在現代對宇宙探索的貢獻：中國“ ”500米口徑球面射電望遠鏡工程由我國天文學家于1994年提出構想，從預研到建成歷時22年，2020年，中國天眼正式開放運行，它是目前全球單口徑 、靈敏度最高的射電天文望遠鏡。
科學家通過“中國天眼”FAST發現了迄今為止唯一一例持續活躍的重復快速射電暴FRB 20190520B，并將其定位于一個距離我們30億光年的矮星系。這一發現對于更好理解快速射電暴這一宇宙神秘現象具有重要意義。
天眼
最大
2. 我們的宇宙
宇宙是一個有層次的天體結構系統。
（1）宇宙：我們的宇宙中擁有上千億個星系；
（2）銀河系：銀河系只是宇宙中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10萬年的時間。
（3）太陽系：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。
（4）地球：地球在離太陽比較近的第三條軌道上，是太陽系中的一顆普通行星。
制作望遠鏡
課堂總結
構造：物鏡（相當于照相機）、目鏡（相當于放大鏡）。
原理：遠處物體首先通過物鏡成倒立、縮小的實像；
目鏡把物鏡形成的實像放大，得到正立、放大的虛像。
視角：從眼睛的中心向物體兩端所引的兩條直線的夾角。
影響因素：物體本身的大小，物體到眼睛的距離。望遠鏡物鏡
所成的象比原物小，但通過目鏡放大，視角會變得很大。
制作望遠鏡
①使用望遠鏡探索宇宙的歷程：伽利略望遠鏡、哈勃太空望遠鏡。
②宇宙是個有層次的天體結構系統：宇宙、銀河系、太陽系、地月系。
望遠鏡
1.探究宇宙的奧秘，一直是人類孜孜不倦的追求。下列關于宇宙及星體運動的說法正確的是(　　)
A.地球是宇宙的中心，太陽、月亮及其他行星都繞地球運動
B.太陽是靜止不動的，地球和其他行星都繞太陽運動
C.地球是繞太陽運動的一顆行星
D.“日心說”是正確的，“地心說”是錯誤的
C
2.望遠鏡的原理是將遠處的物體經過物鏡在焦點附近成一個___________
　　 像，落在目鏡的　　 　；再經目鏡使這個像再成一個__________
　 　像。物鏡相當于　　　　，目鏡相當于　　　　。
倒立縮小
的實
焦點內
正立放大
的虛
照相機
放大鏡
3.如圖表示一種光學儀器的成像原理，這種儀器是　　 　(選填“望遠鏡”或“顯微鏡”)，目鏡的作用相當于　　 　(選填“放大鏡”或“投影儀”)。
望遠鏡
放大鏡
4.如圖所示，取兩個焦距不同的放大鏡，一只手握住一個，把焦距較長的放大鏡放在前面遠離眼睛，焦距較短的放大鏡放在后面靠近眼睛，通過兩個放大鏡看前面的物體，調整兩個放大鏡間的距離，直到看得最清楚為止，物體　　　(選填“變大”或“變小”)；若接著把兩個放大鏡的位置前后對調，物體　　　(選填“變大”或“變小”)。
變大
變小
5.小明同學為了探究物體對眼睛視角大小的影響因素，觀察不同高度的樹木且不斷地改變眼睛與樹木的距離，如圖所示，他得到數據如下表所示。
物體的高度h/m 4 2 1 距物體的距離s/m 8 6 4 2 8 6 4 2 8 6 4 2
視角α/度 28 36.8 53.1 90 14.2 19 28 53 5.5 9.5 14.2 28
分析表格中數據可得出結論：
(1)在觀察相同高度的物體時，視角的大小與　　 　有關，　　　越遠，視角越　　。
(2)觀察者的眼睛與物體距離不變時，視角的大小與　　 　有關，______
越大，視角越　　。
距物體的距離
距離
小
物體的高度
高度
大
由題圖可知，遠處的物體先通過物鏡使物體成倒立、縮小的實像，然后用目鏡把這個實像再放大成正立、放大的虛像，就能看清很遠處的物體，這就是望遠鏡的原理，目鏡相當于放大鏡。
通過兩個焦距不同的放大鏡演示望遠鏡成像原理，前
面焦距大的放大鏡相當于望遠鏡的物鏡，使遠處的物體在后
面焦距較小的放大鏡焦點附近成倒立的實像，后面焦距小的
放大鏡相當于望遠鏡的目鏡，用來把這個實像放大，所以我
們看到了物體倒立、放大的像。
望遠鏡的放大倍數等于物鏡焦距除以目鏡焦距；若把兩個放大鏡的位置前后對調，焦距小的作為物鏡，焦距大的作為目鏡，則放大倍數小于1，成縮小的像。

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