王润嘉
（青岛大学附属中学，山东 青岛 266000）
摘 要：开普勒式望远镜是折射式望远镜的一种，最早由德国科学家开普勒（Johannes Kepler）于1611年发明。文章在研究学习开普勒天文望远镜的工作原理的基础上，动手计算镜筒长度、制作镜筒、安装物镜、目镜，最后制作完成了放大倍数为40倍的DⅠY天文望远镜。
关键词：DⅠY；天文望远镜；研究性学习；课题组
为了提高动手能力，巩固和学习物理知识，并且体会在实践中学习的乐趣，锻炼合作能力及意识，提高理论与实践相结合能力和领导力，锻炼语言表达能力，围绕“天文望远镜”这个课题进行了学习、探究和制作。
17世纪初，荷兰眼睛商利珀希，将一片老花镜和一片近视镜对准远处景物，惊奇地发现远处的物体仿佛变近了。这就是望远镜的发明。望远镜主要分为开普勒望远镜和伽利略望远镜。伽利略望远镜成正像，但放大倍数小；开普勒望远镜放大倍数大，但成倒像。望远镜和放大镜的“放大”是有区别的。放大镜是把物体放大n倍，而望远镜是将人与物体的距离缩短n倍，从而使景物看起来很近。望远镜放大倍数=物镜焦距÷目镜焦距，所以本次DⅠY天文望远镜的放大倍数=500mm÷12.5mm=40（倍）。
开普勒望远镜是由两片凸透镜组成的，如图1所示，物镜将光线折射聚在一个焦点上，第一次形成一个倒立缩小的实像；再经过目镜的放大，这样人就能看到倒立放大的虚像了。物镜焦距越大，目镜焦距越小，放大倍数就越大。
图1 凸透镜成像原理
全反射的定理：全反射是指光线从光密介质到光疏介质的界面时，全部被反射回原介质的现象。用三棱镜做实验，入射三棱镜的两支激光笔出来射在白纸上倒过来了，如图2所示，三棱镜符合全反射角，是用了全反射的原理。天顶镜里面安装的就是三棱镜，把它安装在望远镜物镜和目镜之间，看到的就会是放大的正向了。
图2 全反射原理
4.1 实验材料
物镜，目镜，调焦座，镜筒（PVC塑料水管，管径90mm，壁厚3mm，内径84mm）。
4.2 实验工具
锯，直角尺，手摇钻，电钻，打磨机，螺丝刀，锤子，凿子，锉，曲线锯，热熔胶枪，皮尺，卷尺，游标卡尺。
4.3 实验过程
（1）准备镜筒。在PVC塑料水管33cm处切下一个圆，圆所在平面要垂直于水管边缘直线。准备一种黑色又有点粗糙的材料——黑绒布，贴在镜筒内部，减少反光，避免对成像干扰。
（2）固定物镜。在物镜的边缘缠上适当厚度的胶带，装进镜筒，刚好呈微微胀紧的状态，它和镜筒产生的摩擦力足以牢牢地将物镜固定住。
（3）连接调焦座与镜筒。选择一片比镜筒大一点的一公分厚的塑料片来连接镜筒与调焦座，用热熔胶粘连塑料片和镜筒，再用角铁压，进行加固。
5.1 镜筒长度测量方法比较
为了让镜片的主光轴都落在镜筒的中心线上，一个合适的镜筒长度非常重要。本研究探讨了三种测量镜筒长度的方法。
第一种方法：激光笔试验。将天顶镜放在目镜后面，用两个激光笔平行射入目镜，出来的光线如果在纸上聚成一点，那这时调焦座到物镜的长度就是镜筒的长度。
实验结果：用手拿着激光笔做不到让两束光线完全平行，所以“激光笔试验”失败。
第二种方法：太阳光试验。根据太阳光是平行的原理，将实验移动到阳台，利用之前做过的工具测量出阳光的倾斜角度，把整个装置摆好，用手拿着物镜移动，看映在纸上的光圈。
实验结果：由于同样人工手动操作，平行和垂直全靠目测，不精确，所以“太阳光试验”失败。
第三种方法：清晰度试验。根据远近物体的清晰度来确定镜筒长度。选定1000m以外的景物，在直角尺的帮助下将物镜固定在桌子上，将目镜、天顶镜、调焦座安装好固定，使目镜、物镜处在同一条直线，调焦看景物的清晰程度（看远景，物目镜距离近；看近景，物目镜距离远）。
实验结果：物像清晰后，以同样的距离观察20m左右的景物，能在调焦范围内看清，那这时调焦座到物镜的距离就是镜筒的长度。
以上三种测量镜筒长度的方法表明，要避免一切不可控的数据，清晰度试验是成功的。测量调焦座到物镜的距离是31.5cm，考虑到要保护物镜，安装时不能直接安装在镜筒边缘，确定镜筒长度33cm的
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参考文献：
[1]江伟奇.面向电网智能调度的信息统一建模及其应用[D].华南理工大学.2012.
[2]姜伟.安全运行在电力安全生产管理和电网中的应用[J].工程技术研究.2016,(8):170-171.
中图分类号：TH751
文献标志码：：A
文章编号：2096-2789（2017）01-0123-02
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