唐小芸的要求是:利用这些材料,组装一架简易开普勒望远镜。已知人眼的最小分辨角为3×10^-4rad,薄会聚透镜的直径、焦距皆为2cm。要求镜筒长度为62cm,并且该望远镜组装完成后,能分辨100米远物面上1mm间隔的两条刻线。
实验要求安排的明明白白,同学们立即行动起来。
这个光学实验对兰杰而言比较简单,组装望远镜之前,他首先要计算出满足条件的物镜直径。
目镜是小巧玲珑的薄会聚透镜,它的直径、焦距皆为2cm,这是已知条件。
物镜是老花镜,一共有两个老花镜,一大一小。
这两个老花镜的直径、焦距可以用直尺量出来,兰杰要做的是选择合适的老花镜。
由于物镜的衍射效应,望远镜能分辨的最小分辨角δθt由物镜的尺寸决定,即δθt=1.22λ/D。
式中的D为物镜直径,λ=550nm为人眼最敏感的黄绿光波长,最小分辨角为δθm1mm/100m=1×10^-5rad,故而δθt≤δθm,求得D=6.7cm。
兰杰在草稿本上很快算出了6.7cm,于是他选择直径为6.7cm的老花镜。
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