光學透鏡是一種用作在一些特殊行業回射用的玻璃產品,是可以影響光的波前曲(qǔ)率的透明光(guāng)學器件(jiàn)。
透鏡常見有(yǒu)六種:平(píng)凸透鏡,雙(shuāng)凸透鏡,平凹透鏡,雙凹透鏡,彎月透鏡(jìng),膠(jiāo)合消色差透鏡
平凸透鏡是一種具有正焦距的透鏡,一側是平麵鏡,一側是球麵鏡。平凸透鏡是把平行光線聚集到一個點上的理想選擇(zé),平凸透鏡可以將準直光束會聚在後焦點上(shàng),也可(kě)以將(jiāng)點光源變成準(zhǔn)直光束,平凸透鏡主(zhǔ)要用於(yú)單色光,如激光;這類透鏡用於匯聚(jù)平行光,或把點光源轉化成平行光。
平凹透鏡(jìng)是(shì)指透鏡的一麵(miàn)為平麵另一麵為凹麵。平凹透鏡的焦距為負值,可以使光束發散。因此在光學係(xì)統中可用於擴束、投影(yǐng)光線以及擴大光學係統焦距。
雙凸透鏡是指透鏡的兩麵都是凸麵,通常它們的(de)曲(qǔ)率是相等的,主要用(yòng)於匯聚來自點光源的(de)光或向其它光學係統傳遞圖像。由於(yú)物距(jù)和像距相等或者近似相(xiàng)等,能夠將畸(jī)變最小化。
雙凹透鏡是指透鏡的兩麵均為凹麵。雙凹透(tòu)鏡的焦距為負值,可以使光束發散。因此在光學係統中可用於(yú)擴束、投(tóu)影光線以及擴大光學係統焦距。
彎月透鏡是指透鏡的一麵為凹麵另一麵為凸麵(miàn)。彎月透鏡的焦距可正可負。彎月透鏡可以矯正相差通(tōng)常用作矯正鏡片,還可以作為照明係統的聚光器,並且選擇合(hé)適厚度還可以有消除色差(chà)的作(zuò)用。
消色差透鏡由(yóu)兩種不同材料的雙折射晶體組成,由於兩種材料的色散不一樣,因此可以(yǐ)在很寬的(de)波長範圍內實現較為均勻(yún)的相位延遲。在一定程度上消色差透鏡可以改善溫度對鏡片的影(yǐng)響,但另一個結果是其增加了延(yán)遲量(liàng)對入射角度(dù)及波長的敏感(gǎn)性。
常見的正透鏡包括雙凸(tū)透鏡、平凸透鏡以及月牙凸(凸麵和凹麵曲線相似,中心厚於邊緣)。
光學透鏡:凸透鏡(中間厚兩邊(biān)薄);凹透鏡(中間厚兩邊薄)。
光學透鏡對光的的(de)作用:
(1)凸透鏡對光線有會聚作用:會聚(jù)作用表現在折射光線比入(rù)射光線更靠近主光軸(zhóu),隻有平行於主光(guāng)軸的光線折(shé)射後才會聚於一點(焦(jiāo)點);
(2)凹透鏡對光線有發散作用:發散作(zuò)用表現在折(shé)射光線比入射光線更遠離主光軸。
透鏡性質判定法:將入射光線延(yán)長,若(ruò)折射光(guāng)線在入射光線延長線內側有會聚(jù)作(zuò)用是凸透鏡。
反之,若折射光線在入射光線延長線外(wài)側為凹透鏡。
三條特殊(shū)光線:
(1)過光心的光線不改變反向。
(2)平行於主光軸的光線折射後向透鏡厚側偏折過焦點(或反向延長線過凹透鏡虛焦點)。
(3)從焦(jiāo)點發出(或射向虛焦點)的光線(xiàn)折射後(hòu)平(píng)行於主光軸。
凹透鏡成(chéng)像:
(凹透鏡無論物(wù)在何處,隻能成正立縮小的(de)虛像,且V<U)
(1)物(wù)體在二倍焦距以外(U>2f),成倒立,縮小的實像(像距:f<v<2f),如照相機(jī);
(2)物體在焦距和二倍(bèi)焦(jiāo)距(jù)之間(f<u<2f),成倒立,放大的實像(像距:v<2f)。如幻燈機。
(3)物體在焦距之(zhī)內(u<f),成正(zhèng)立,放大的虛像。如放大(dà)鏡。
凸透鏡成像規律:
(1)焦點F是實(shí)像和虛像的分界點,五(wǔ)在焦點以外U>F成實(shí)像。物在焦點以內U<F成虛像。
(2)二倍焦距是放(fàng)大和縮小實像的分界點(diǎn),物在2F處,像也在2F處,此時(shí)物離像距離最近。U+V=4F.
(3) 實像總是倒立,物和像在透鏡和主軸兩側,可眼看(kàn)到也可(kě)屏現。虛像正立,像在物後,且在透鏡和主軸同側,隻能用眼看(kàn)到。無論實(shí)像或(huò)虛(xū)像,物點像點光心三點共(gòng)線(xiàn)。
(4)成實像時,物(wù)靠(kào)近透鏡,像遠離透鏡,相距變大(dà)像(xiàng)變大。(物進像退,同向移動)。成虛(xū)像(xiàng)時,物遠離透(tòu)鏡,像也遠離透鏡且像變(biàn)大(dà),物靠近焦點像最大。
(5)實像上下顛倒(dǎo),左右調換。虛像上下左右都(dōu)不變。像放大倍數:K=V/U=H像/H物。
透鏡應用:
(1)幻燈(dēng)機:鏡頭為凸透(tòu)鏡,物(幻(huàn)燈片)放在1F和2F之間,在屏上成倒立放大(dà)的實像倒立放大的(de)實像倒立放大的(de)實像(xiàng)倒立放大的實像。要增大(dà)像,應(yīng)將物靠近1F同時將屏遠(yuǎn)離(lí)透鏡(jìng)(物進像(xiàng)退像變大)。
(2)放(fàng)大鏡(jìng):物在1F之內,成正立放(fàng)大虛像正立放大虛像正立(lì)放大(dà)虛像正立放大虛像。要使像變大,應將物遠離透鏡(靠近1F內側)。用放大鏡看指紋,要想指紋像答,當手不動時,應使放大鏡遠離手(shǒu)指。手指靠(kào)近1F處(chù)。
(3)顯微鏡:有兩個焦距(jù)不(bú)同的凸透鏡組成(chéng)。物鏡焦距短目(mù)鏡焦距長。物在1F到2F之間(jiān),由物鏡先成倒立放大實像,此像作(zuò)為目鏡的物落在目鏡1F內,由(yóu)目鏡二次成放大虛像放大虛像放(fàng)大虛像放大虛(xū)像。
(4)望遠(yuǎn)鏡:物(wù)鏡焦距長(zhǎng),目鏡焦距短,先由物(wù)鏡成(chéng)縮小實像再由(yóu)目鏡成放大虛像。像比物小但(dàn)移近了。
(5)照相機(jī):鏡(jìng)頭為凸透鏡,焦距長(zhǎng)的透鏡成像大。單(dān)人照成(chéng)像大,相(xiàng)機應距人近,同時將(jiāng)鏡頭旋出以增(zēng)大(dà)相距。集體照應(yīng)使鏡頭離人遠點,同(tóng)時旋進鏡頭以減小相距。
若實像不在取景框正中,在物不動時,鏡頭移(yí)動方向與像移動方向相同。
(6)近視眼:晶狀體(tǐ)變凸,焦距變短,會聚作用增強,成像在視網膜前,看不清遠物,明視距離小於25cm,應(yīng)戴凹透鏡。(戴凹透(tòu)鏡可使眼球會聚作用 ,焦距變長,像後移)。
(7)遠視眼:晶狀體(tǐ)扁平會聚作用變弱,焦距變長,成像在視網膜後,看不清近物,明視距離大於25cm,應戴凸透鏡矯正。(戴凸透鏡可使眼球會聚作用增(zēng)強,焦距變(biàn)短,像前移至視(shì)網(wǎng)膜)