光學透鏡是一種用作在一些特殊行業(yè)回射用的玻璃產(chǎn)品,是可以影響光的波前曲率的透明光學器件。
透鏡常見有六種:平凸透鏡,雙凸透鏡,平凹透鏡,雙凹透鏡,彎月透鏡,膠合消色差透鏡
平凸透鏡是一種具有正焦距的透鏡,一側(cè)是平面鏡,一側(cè)是球面鏡。平凸透鏡是把平行光線聚集到一個點上的理想選擇,平凸透鏡可以將準直光束會聚在后焦點上,也可以將點光源變成準直光束,平凸透鏡主要用于單色光,如激光;這類透鏡用于匯聚平行光,或把點光源轉(zhuǎn)化成平行光。
平凹透鏡是指透鏡的一面為平面另一面為凹面。平凹透鏡的焦距為負值,可以使光束發(fā)散。因此在光學系統(tǒng)中可用于擴束、投影光線以及擴大光學系統(tǒng)焦距。
雙凸透鏡是指透鏡的兩面都是凸面,通常它們的曲率是相等的,主要用于匯聚來自點光源的光或向其它光學系統(tǒng)傳遞圖像。由于物距和像距相等或者近似相等,能夠?qū)⒒冏钚』?/span>
雙凹透鏡是指透鏡的兩面均為凹面。雙凹透鏡的焦距為負值,可以使光束發(fā)散。因此在光學系統(tǒng)中可用于擴束、投影光線以及擴大光學系統(tǒng)焦距。
彎月透鏡是指透鏡的一面為凹面另一面為凸面。彎月透鏡的焦距可正可負。彎月透鏡可以矯正相差通常用作矯正鏡片,還可以作為照明系統(tǒng)的聚光器,并且選擇合適厚度還可以有消除色差的作用。
消色差透鏡由兩種不同材料的雙折射晶體組成,由于兩種材料的色散不一樣,因此可以在很寬的波長范圍內(nèi)實現(xiàn)較為均勻的相位延遲。在一定程度上消色差透鏡可以改善溫度對鏡片的影響,但另一個結(jié)果是其增加了延遲量對入射角度及波長的敏感性。
常見的正透鏡包括雙凸透鏡、平凸透鏡以及月牙凸(凸面和凹面曲線相似,中心厚于邊緣)。
光學透鏡:凸透鏡(中間厚兩邊?。?;凹透鏡(中間厚兩邊薄)。
光學透鏡對光的的作用:
(1)凸透鏡對光線有會聚作用:會聚作用表現(xiàn)在折射光線比入射光線更靠近主光軸,只有平行于主光軸的光線折射后才會聚于一點(焦點);
(2)凹透鏡對光線有發(fā)散作用:發(fā)散作用表現(xiàn)在折射光線比入射光線更遠離主光軸。
透鏡性質(zhì)判定法:將入射光線延長,若折射光線在入射光線延長線內(nèi)側(cè)有會聚作用是凸透鏡。
反之,若折射光線在入射光線延長線外側(cè)為凹透鏡。
三條特殊光線:
(1)過光心的光線不改變反向。
(2)平行于主光軸的光線折射后向透鏡厚側(cè)偏折過焦點(或反向延長線過凹透鏡虛焦點)。
(3)從焦點發(fā)出(或射向虛焦點)的光線折射后平行于主光軸。
凹透鏡成像:
(凹透鏡無論物在何處,只能成正立縮小的虛像,且V<U)
(1)物體在二倍焦距以外(U>2f),成倒立,縮小的實像(像距:f<v<2f),如照相機;
(2)物體在焦距和二倍焦距之間(f<u<2f),成倒立,放大的實像(像距:v<2f)。如幻燈機。
(3)物體在焦距之內(nèi)(u<f),成正立,放大的虛像。如放大鏡。
凸透鏡成像規(guī)律:
(1)焦點F是實像和虛像的分界點,五在焦點以外U>F成實像。物在焦點以內(nèi)U<F成虛像。
(2)二倍焦距是放大和縮小實像的分界點,物在2F處,像也在2F處,此時物離像距離最近。U+V=4F.
(3) 實像總是倒立,物和像在透鏡和主軸兩側(cè),可眼看到也可屏現(xiàn)。虛像正立,像在物后,且在透鏡和主軸同側(cè),只能用眼看到。無論實像或虛像,物點像點光心三點共線。
(4)成實像時,物靠近透鏡,像遠離透鏡,相距變大像變大。(物進像退,同向移動)。成虛像時,物遠離透鏡,像也遠離透鏡且像變大,物靠近焦點像最大。
(5)實像上下顛倒,左右調(diào)換。虛像上下左右都不變。像放大倍數(shù):K=V/U=H像/H物。
透鏡應(yīng)用:
(1)幻燈機:鏡頭為凸透鏡,物(幻燈片)放在1F和2F之間,在屏上成倒立放大的實像倒立放大的實像倒立放大的實像倒立放大的實像。要增大像,應(yīng)將物靠近1F同時將屏遠離透鏡(物進像退像變大)。
(2)放大鏡:物在1F之內(nèi),成正立放大虛像正立放大虛像正立放大虛像正立放大虛像。要使像變大,應(yīng)將物遠離透鏡(靠近1F內(nèi)側(cè))。用放大鏡看指紋,要想指紋像答,當手不動時,應(yīng)使放大鏡遠離手指。手指靠近1F處。
(3)顯微鏡:有兩個焦距不同的凸透鏡組成。物鏡焦距短目鏡焦距長。物在1F到2F之間,由物鏡先成倒立放大實像,此像作為目鏡的物落在目鏡1F內(nèi),由目鏡二次成放大虛像放大虛像放大虛像放大虛像。
(4)望遠鏡:物鏡焦距長,目鏡焦距短,先由物鏡成縮小實像再由目鏡成放大虛像。像比物小但移近了。
(5)照相機:鏡頭為凸透鏡,焦距長的透鏡成像大。單人照成像大,相機應(yīng)距人近,同時將鏡頭旋出以增大相距。集體照應(yīng)使鏡頭離人遠點,同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,鏡頭移動方向與像移動方向相同。
(6)近視眼:晶狀體變凸,焦距變短,會聚作用增強,成像在視網(wǎng)膜前,看不清遠物,明視距離小于25cm,應(yīng)戴凹透鏡。(戴凹透鏡可使眼球會聚作用 ,焦距變長,像后移)。
(7)遠視眼:晶狀體扁平會聚作用變?nèi)酰咕嘧冮L,成像在視網(wǎng)膜后,看不清近物,明視距離大于25cm,應(yīng)戴凸透鏡矯正。(戴凸透鏡可使眼球會聚作用增強,焦距變短,像前移至視網(wǎng)膜)