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物理演讲——改版

物理演讲——改版

作者: 兰海粟 | 来源:发表于2022-01-06 13:19 被阅读0次

          望远镜是借助了凸透镜的成像规律的一种得以让人类探索远方的仪器,依靠他,我们才能窥探宇宙星空的奥秘。而学习了凸透镜的成像规律的我们,也在一节课上开始了利用凸透镜探究望远镜的研究。那节课,我们分成好几个小组,每个小组得到了一些固定透镜的架子以及凸透镜凹透镜,没有别的任何什么指示,能够利用的只有一个探究望远镜或者显微镜成像原理的课题以及之前同样通过自主实验推导出来的凹透镜和凸透镜的成像原理。

        跟距之前的知识积累,我们知道一种望远镜是由两个凸透镜组成的,而其中的凸透镜一个焦距大,一个焦距很小,所以在探究刚开始的时候我们便准备了这两种凸透镜,以为这样就可以探究出来望远镜的成像原理。但当我基本没怎么了解过望远镜原理的我看着真真切切的准备的一个焦距为30厘米的凸透镜和一个焦距5厘米的凸透镜,陷入了沉思:两块凸透镜不会自行组合,要想做出望远镜只能靠自己,但是我们才刚刚探究出凸透镜的成像规律,还没有根深蒂固,并不能直接进行分析啊?不过好在在这些困难之后,我还有一个终极无敌大法:这也是一切列数较为简单的数学难题算法——试出来。

          没错,就是试出来。根据之前在资料上又或者在一些拥有望远镜情节的电视剧里的图画分析,我能够大体粗略地得知一种望远镜带两块镜片呈前后关系,且焦距较大的镜片作为物镜放在前方,焦距较小的镜片作为目镜用来观看的。根据这些信息,我首先将焦距为30厘米的大凸透镜固定在了前面,并对准了远方的一个水杯,最后在大凸透镜的正后方放置了小凸透镜,并且缓缓地将小凸透镜往后移:既然总有一个点可以让小凸透镜和大凸透镜形成开普勒望远镜的放大效应,那么这个后移的过程中总会遇到那一个点,而只要找到那一个点,望远镜不就出来了吗?

          也正是根据这个方法,再一次又一次的尝试过程中,我们终于在小凸透镜离大凸透镜(目镜离物镜)大约30厘米处在目镜中看到了远方的景物的放大的像,随着小凸透镜的继续远离,小凸透镜中所成的放大的像继续放大,直到大于35厘米时,再往后就继续变得模糊了。由此,我们成功制造出了一个望远镜。

        整个实验完成了第一步,我们于是开始对望远镜现象做背后的分析——为什么以这样的方式摆放两块凸透镜就能形成望远镜效应呢?我们知道,根据凸透镜的成像规律,当物体离凸透镜大于凸透镜的二倍焦距,也就是物距大于二倍焦距时,光线会再穿过凸透镜然后在小于二倍焦距大于一倍焦距的地方呈现一个缩小倒立的实像,由于我们要观测的物体离我们的开普勒望远镜的距离很明显是大于二倍焦距也就是60厘米的,因此开普勒望远镜的物镜也会让穿过的光线再小于二倍焦距大于一倍焦距的地方呈现一个缩小的倒立的实像。具体这个缩小的像离物镜的像距,也同样根据凸透镜的成像原理能够判断为30厘米。这时候,如果我们在光线成缩小倒立实像的位置焦距为5厘米的凸透镜,此时这个光线实像距离这块凸透镜也就小于一倍焦距,当凸透镜的物距小于一倍焦距的时,根据凸透镜的成像规律会呈现一个同侧的正立放大的虚像,而这个虚像,便正是我们所看到的放大的像了。

          这便是我们的一次实验探究的完整流程,物理世界的殿堂还有许多未打开的神奇的大门等待着我们的发现,我们将永不停歇继续探索。

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