物理光学仪器的原理请解释一下放大镜、显微镜、望远镜、照相机和投影仪的原理（初二物理）

物理光学仪器的原理请解释一下放大镜、显微镜、望远镜、照相机和投影仪的原理（初二物理）
物理光学仪器的原理
请解释一下放大镜、显微镜、望远镜、照相机和投影仪的原理（初二物理）

物理光学仪器的原理请解释一下放大镜、显微镜、望远镜、照相机和投影仪的原理（初二物理）
放大镜原理
为看清楚微小的物体或物体的细节,需要把物体移近眼睛,这样可以增大视角,使在视网膜上形成一个较大的实像.但当物体离眼的距离太近时,反而无法看清楚.换句话说话,要明察秋毫,不但应使物体对眼有足够大的张角,而且还应取合适的距离.显然对眼睛来说,这两个要求是相互制约的,若在眼睛前面配置一个凸透镜便能解决这一问题.凸透镜是一个最简单的放大镜,是帮助眼睛观察微小物体或细节的简单的光学仪器.?
现以凸透镜为例,计算它的放大本领.把物体PQ置于透镜L的物方焦点和透镜之间并使它靠近焦点,如图2-20(a)所示,于是物体经透镜成一放大的虚像P′Q′.为了便于观察,通常使虚像位于明视距离处.P′Q′对眼的视角近似为
?
若不用透镜而将物置于明视距离处时,从瞳孔看物的视角为
(y以cm为单位) (2—3)?
于是透镜的放大本领为
?
? (f′以cm为单位) (2—4)?
若凸透镜的像方焦距为10cm,则由该透镜做成的放大镜的放大本领为2.5倍,写成2.5×.如果仅从放大本领来考虑,焦距应该取得短一些,而且似乎这样可以得到任意大的放大本领.但由于像差的存在,一般采用的放大本领约为3×.如果采用复式放大镜(如目镜),则可以减少像差,并使放大本领达到20×.
开普勒望远镜
原理由两个凸透镜构成.由于两者之间有一个实像,可方便的安装分划板,并且各种性能优良,所以目前军用望远镜,小型天文望远镜等专业级的望远镜都采用此种结构.但这种结构成像是倒立的,所以要在中间增加正像系统.
正像系统分为两类：棱镜正像系统和透镜正像系统.我们常见的前宽后窄的典型双筒望远镜既采用了双直角棱镜正像系统.这种系统的优点是在正像的同时将光轴两次折叠,从而大大减小了望远镜的体积和重量.透镜正像系统采用一组复杂的透镜来将像倒转,成本较高,但俄罗斯20×50三节伸缩古典型单筒望远镜既采用设计精良的透镜正像系统.
投影仪http://baike.baidu.com/view/55705.htm
照相机是用于摄影的光学器械.被摄景物反射出的光线通过照相镜头(摄景物镜)和控制曝光量的快门聚焦后,被摄景物在暗箱内的感光材料上形成潜像,经冲洗处理(即显影、定影)构成永久性的影像,这种技术称为摄影术.
最早的照相机结构十分简单,仅包括暗箱、镜头和感光材料.现代照相机比较复杂,具有镜头、光圈、快门、测距、取景、测光、输片、计数、自拍等系统,是一种结合光学、精密机械、电子技术和化学等技术的复杂产品.
在公元前400年前 ,墨子所著《墨经》中已有针孔成像的记载；13世纪,在欧洲出现了利用针孔成像原理制成的映像暗箱,人走进暗箱观赏映像或描画景物；1550年,意大利的卡尔达诺将双凸透镜置于原来的针孔位置上,映像的效果比暗箱更为明亮清晰 ；1558年,意大利的巴尔巴罗又在卡尔达诺的装置上加上光圈,使成像清晰度大为提高；1665年,德国僧侣约翰章设计制作了一种小型的可携带的单镜头反光映像暗箱,因为当时没有感光材料,这种暗箱只能用于绘画 .
1822年,法国的涅普斯在感光材料上制出了世界上第一张照片,但成像不太清晰,而且需要 八个小时的曝光.1826年,他又在涂有感光性沥青的锡基底版上,通过暗箱拍摄了一张照片.
1839年,法国的达盖尔制成了第一台实用的银版照相机 ,它是由两个木箱组成,把一个木箱插入另一个木箱中进行调焦,用镜头盖作为快门,来控制长达三十分钟的曝光时间,能拍摄出清晰的图像.
1860年,英国的萨顿设计出带有可转动的反光镜取景器的原始的单镜头反光照相机；1862年,法国的德特里把两只照相机叠在一起,一只取景,一只照相,构成了双镜头照相机的原始形式；1880年,英国的贝克制成了双镜头的反光照相机.
随着感光材料的发展,1871年,出现了用溴化银感光材料涂制的干版,1884年,又出现了用硝酸纤维(赛璐珞)做基片的胶卷.
随着放大技术和微粒胶卷的出现,镜头的质量也相应地提高了.1902年,德国的鲁道夫利用赛得尔于1855年建立的三级像差理论,和1881年阿贝研究成功的高折射率低色散光学玻璃 ,制成了著名的“天塞”镜头,由于各种像差的降低,使得成像质量大为提高.在此基础上,1913年德国的巴纳克设计制作了使用底片上打有小孔的 、35毫米胶卷的小型莱卡照相机.
不过这一时期的35毫米照相机均采用不带测距器的透视式取景器.1930年制成彩色胶卷；1931年,德国的康泰克斯照相机已装有运用三角测距原理的双像重合测距器,提高了调焦准确度,并首先采用了铝合金压铸的机身和金属幕帘快门.
1935年,德国出现了埃克萨克图单镜头反光照相机,使调焦和更换镜头更加方便.为了使照相机曝光准确,1938年柯达照相机开始装用硒光电池曝光表.1947年,德国开始生产康泰克斯S型屋脊五棱镜单镜头反光照相机,使取景器的像左右不再颠倒,并将俯视改为平视调焦和取景,使摄影更为方便.
1956年,联邦德国首先制成自动控制曝光量的电眼照相机 ；1960年以后,照相机开始采用了电子技术,出现了多种自动曝光形式和电子程序快门；1975年以后,照相机的操作开始实现自动化.
数码相机 （又名：数字式相机 英文全称:Digital Camera 简称DC）
概述：数码相机,是一种利用电子传感器把光学影像转换成电子数据的照相机.与普通照相机在胶卷上靠溴化银的化学变化来记录图像的原理不同,数字相机的传感器是一种光感应式的电荷耦合-{zh-cn：器件；zh-tw：组件}-(CCD)或互补金属氧化物半导体(CMOS).在图像传输到计算机以前,通常会先储存在数码存储设备中（通常是使用闪存；软磁盘与可重复擦写光盘（CD-RW）已很少用于数字相机设备）.
数码相机是集光学、机械、电子一体化的产品.它集成了影像信息的转换、存储和传输等部件,具有数字化存取模式,与电脑交互处理和实时拍摄等特点.数码相机最早出现在美国,20多年前,美国曾利用它通过卫星向地面传送照片,后来数码摄影转为民用并不断拓展应用范围.
优点：
1、拍照之后可以立即看到图片,从而提供了对不满意的作品立刻重拍的可能性,减少了遗憾的发生.
2、只需为那些想冲洗的照片付费,其它不需要的照片可以删除.
3、色彩还原和色彩范围不再依赖胶卷的质量.
4、感光度也不再因胶卷而固定.光电转换芯片能提供多种感光度选择.
数码相机的诞生：
数码相机的历史可以追溯到上个世纪四五十年代,电视就是在那个时候出现的.伴随着电视的推广,人们需要一种能够将正在转播的电视节目记录下来的设备.1951年宾·克罗司比实验室发明了录像机（VTR）,这种新机器可以将电视转播中的电流脉冲记录到磁带上.到了1956年,录像机开始大量生产.同时,它被视为电子成像技术产生.
第二个里程碑式的事件发生在二十世纪六十年代的美国宇航局（NASA）.在宇航员被派往月球之前,宇航局必须对月球表面进行勘测.然而工程师们发现,由探测器传送回来的模拟信号被夹杂在宇宙里其它的射线之中,显得十分微弱,地面上的接收器无法将信号转变成清晰的图像.于是工程师们不得不另想办法.1970年是影像处理行业具有里程碑意义的一年,美国贝尔实验室发明了CCD.当工程师使用电脑将CCD得到的图像信息进行数字处理后,所有的干扰信息都被剔除了.后来“阿波罗”登月飞船上就安装有使用CCD的装置,就是数码相机的原形.“阿波罗”号登上月球的过程中,美国宇航局接收到的数字图像如水晶般清晰.
在这之后,数码图像技术发展得更快,主要归功于冷战期间的科技竞争.而这些技术也主要应用于军事领域,大多数的间谍卫星都使用数码图像科技.
在数码相机发展史上,不得不提起的是索尼公司.索尼公司于1981年8月在一款电视摄像机中首次采用CCD,将其用作直接将光转化为数字信号的传感器.目前索尼每年生产的CCD占据了全球50%的市场,这正是索尼能够在数码相机市场上傲视群雄的一个原因,因为核心命脉掌握在自己手中.
在冷战结束之后,军用科技很快地转变为了市场科技.1995年,以生产传统相机和拥有强大胶片生产能力的柯达（Kodak）公司向市场发布了其研制成熟的民用消费型数码相机DC40.这被很多人视为数码相机市场成型的开端.DC40使用了内置为4MB的内存,不能使用其它移动存储介质,其38万像素的CCD支持生成756×504的图像,兼容Windows 3.1和DOS.苹果（APPLE）公司的QuickTake 100也同时在市场上推出.当时两款相机都提供了对电脑的串口连接.
这之后,数码相机就如雨后春笋般不断由各相机厂商推出,CCD的像素不断增加,相机的功能不断翻新,拍摄的图像效果也越来越接近于传统相机了.
照相机品种繁多,按用途可分为风光摄影照相机、印刷制版照相机、文献缩微照相机、显微照相机、水下照相机、航空照相机、高速照相机等；按照相胶片尺寸,可分为110照相机(画面13×17毫米)、126照相机(画面28×28毫米)、135照相机(画面24×18,24×36毫米)、127照相机(画面45x45毫米)、120照相机(包括220照相机,画面60×45,60×60,60×90毫米)、圆盘照相机(画面8.2x10.6毫米)；按取景方式分为透视取景照相机、双镜头反光照相机、单镜头反光照相机.
任何一种分类方法都不能包括所有的照相机,对某一照相机又可分为若干类别,例如135照相机按其取景、快门、测光、输片、曝光、闪光灯、调焦、自拍等方式的不同 ,就构成一个复杂的型谱.
照相机利用光的直线传播性质和光的折射与反射规律,以光子为载体,把某一瞬间的被摄景物的光信息量,以能量方式经照相镜头传递给感光材料,最终成为可视的影像.
照相机的光学成像系统是按照几何光学原理设计的,并通过镜头,把景物影像通过光线的直线传播、折射或反射准确地聚焦在像平面上.
摄影时,必须控制合适的曝光量,也就是控制到达感光材料上的合适的光子量.因为银盐感光材料接收光子量的多少有一限定范围,光子量过少形不成潜影核,光子量过多形成过曝,图像 又不能分辨.照相机是用光圈改变镜头通光口径大小,来控制单位时间到达感光材料的光子量,同时用改变快门的开闭时间来制曝光时间的长短.
从完成摄影的功能来说,照相机大致要具备成像、曝光和辅助三大结构系统.成像系统包括成像镜头、测距调焦、取景系统、附加透镜、滤光镜、效果镜等；曝光系统包括快门机构、光圈机构 、测光系统、闪光系统、自拍机构等；辅助系统包括卷片机构、计数机构、倒片机构等.
镜头是用以成像的光学系统,由一系列光学镜片和镜筒所组成,每个镜头都有焦距和相对口径两个特征数据；取景器是用来选取景物和构图的装置,通过取景器看到的景物,凡能落在画面框内的部分,均能拍摄在胶片上 ；测距器可以测量出景物的距离,它常与取景器组合在一起,通过连动机构可将测距和镜头调焦联系起来,在测距的同时完成调焦.
光学透视或单镜头反光式取景测距器都须手动操作,并用肉眼判断.此外还有光电测距、声纳测距、红外线测距等方法,可免除手动操作,又能避免肉眼判断带来的误差,以实现自动测距.
快门是控制曝光量的主要部件,最常见的快门有镜头快门和焦平面快门两类.镜头快门是由一组很薄的金属叶片组成,在主弹簧的作用下,连杆和拨圈的动作使叶片迅速地开启和关闭 ；焦平面快门是由两组部分重叠的帘幕(前帘和后帘)构成,装在焦平面前方附近.两帘幕按先后次序启动,以便形成一个缝隙.缝隙在胶片前方扫过,以实现曝光.
光圈又叫光阑,是限制光束通过的机构,装在镜头中间或后方.光圈能改变能光口径,并与快门一起控制曝量.常见的光圈有连续可变式和非连续可变式两种.
自拍机构是在摄影过程中起延时作用,以供摄影者自拍的装置.使用自拍机构时,首先释放延时器,经延时后再自动释放快门.自拍机构有机械式和电子式两种,机械式自拍机构是一种齿轮传动的延时机构,一般可延时8～12秒 ；电子式自拍机构利用一个电子延时线路控制快门释放.