如何用凸透镜和凹透镜制作简易伽利略式望远镜?

  制作一个简单的望远镜可以分为以下几个步骤,这里以伽利略式望远镜(使用凸透镜和凹透镜)为例,使用容易获取的材料:


材料准备

  1. 两个透镜
    • 物镜(大凸透镜,焦距较长):可用老花眼镜片(+1到+3屈光度,焦距约30-50厘米)。
    • 目镜(小凹透镜,焦距较短):可用近视眼镜片(-5到-10屈光度,焦距约10-20厘米)。
  2. 镜筒材料
    • 两个不同直径的圆筒(如保鲜膜纸筒、硬纸板卷成的筒),一个稍粗(物镜筒),一个稍细(目镜筒),能嵌套滑动。
  3. 胶水或胶带、剪刀、尺子。

步骤

  1. 确定焦距

    • 测试透镜焦距:将透镜对着阳光,聚焦光点到纸上,测量焦点到透镜的距离即为焦距(物镜焦距为F,目镜焦距为f)。
    • 望远镜放大倍数 ≈ F / f(例如F=50cm,f=5cm,放大倍数为10倍)。
  2. 组装物镜筒

    • 将大凸透镜(物镜)固定在粗筒的一端,用胶带或卡纸环固定,确保透镜垂直于筒轴。
  3. 组装目镜筒

    • 将小凹透镜(目镜)固定在细筒的一端,同样垂直固定。
  4. 组合镜筒

    • 将细筒(目镜筒)插入粗筒(物镜筒),确保能滑动调节。两透镜间的距离应接近 F - f(例如F=50cm,f=5cm,则距离≈45cm)。
  5. 测试与调整

    • 对准远处物体,滑动目镜筒直到图像清晰。伽利略式望远镜成像为正像,适合观景。

注意事项

  • 如果找不到凹透镜,可用两个凸透镜制作开普勒式望远镜(但成倒像)。
  • 镜筒内部涂黑或贴黑纸减少杂光。
  • 安全提示:勿用望远镜直视太阳!

原理

  物镜收集光线并形成实像,目镜放大该像。通过调节两透镜距离,使光线经过折射后进入眼睛形成放大视图。

  如果需要更专业的望远镜(如牛顿反射式),需要抛物面镜和更多工具,但上述方法适合家庭简易制作。

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