什么是光学透镜?

2018-03-05 admin1

  透镜是由透明物质(如玻璃、水晶等)制成的一种光学元件,会影响光的波前曲率。 它是一种能将光线聚合或分散的器件,所成的像有实像也有虚像 。 广泛应用于安防、车戴、数码相机、激光、光学仪器等各个领域。 包括熔石英,氟化钙,氟化镁,硅,锗,硒化锌等材料在内的各种普通无色光学玻璃;以及各种波段的平凸透镜,双凸透镜,平凹透镜,双凹透镜,超半球透镜,小球透镜,弯月透镜,柱面镜,棒镜,胶合镜等 。
 
透镜是根据光的折射规律制成的。

透镜是由透明物质(如玻璃、水晶等)制成的一种光学元件。透镜是折射镜,其折射面是两个球面(球面一部分),或一个球面(球面一部分)一个平面的透明体。它所成的像有实像也有虚像。透镜一般可以分为两大类:凸透镜和凹透镜。中央部分比边缘部分厚的叫凸透镜,有双凸、平凸、凹凸三种;中央部分比边缘部分薄的叫凹透镜,有双凹、平凹、凸凹三种。

  透镜分类
 

  凸透镜具有会聚光线的作用,所以也叫“会聚透镜”、“正透镜”(可用于远视与老花镜)。此类透镜可分为:

  a. 双凹透镜——是两面的透镜;

  b.平凹透镜——是一面凹、一面平的透镜;

  c.凸凹透镜——为一面凸、一面凹的透镜。

  薄透镜--为一种中央部分的厚度和其两面的曲率半径相比为很大的透镜。初期,照相机只装有一个凸透镜的镜头,故称为“单透镜”。随着科技日益发展,现代镜头均有若干不同形式和功能的凸凹透镜组成一个会聚的透镜,称为“复式透镜”。复式透镜中之凹透镜起校正各种象差的作用。


  光学玻璃具有透明度高、纯洁、无色、质地均匀,且有良好的折光能力,故为镜头生产的主要原料。由于化学成分和折射率不同光学玻璃有:
 

  1. 火石玻璃--在玻璃成分中加入氧化铅,以增加折射率(1.8804);

  2.冕牌玻璃--在玻璃成分中加入氧化钠和氧化钙制成,以减低其折射率(钡冕玻璃的折射率为1.7055);

  3.镧冕玻璃--为近年来所发现的品种,它具有折射率高,色散率低的优良特性,为创造大口径的高级镜头提供了条件。


  透镜成像原理

  用于灯具上之一种玻璃或塑料性组件可以变化光线之方向或是控制配光分布情形。透镜是组成显微镜光学系统的最基本的光学元件,物镜、目镜及聚光镜等部件均由单个和多个透镜组成。依其外形的不同,可分为凸透镜(正透镜)和凹透镜(负透镜)两大类。当一束平行于主光轴的光线通过凸透镜后相交于一点,这个点称“焦点”,通过焦点并垂直光轴的平面,称“焦平面”。焦点有两个,在物方空间的焦点,称“物方焦点”,该处的焦平面,称“物方焦平面”;反之,在像方空间的焦点,称“像方焦点”,该处的焦平面,称“像方焦平面”。
光线通过凹透镜后,成正立虚像,而凸透镜则成倒立实像。实像可在屏幕上显现出来,而虚像不能。

  凸透镜成像规律:

物距(u) 像距(v) 倒、正 大、小 虚、实 应用
u>2f f 倒立 缩小 实像 照相机
u=2f v=2f 倒立 等大 实像 特点:大小分界点
f v>2f 倒立 放大 实像 投影仪;幻灯机
u=f v=∞ 不成像 / / 特点:虚实分界点
u u>v 正立 放大 虚像 放大镜

 

  透镜及凸透镜的成像规律


  1.透镜用透镜符号来表示(一条线段两头有两个V形标志),画出主光轴,标出光心、焦点来根据透镜的三条特殊光线中的两条折射光线(一般作过光心的光线和平行于主光轴的光线较好)的相交点,即可得到透镜所成的像的特点(如虚实、大小、正倒等)。

  2.透镜成像时,物体上每一点发出的照到透镜上的所有光线都成像在同一个位置,挡住一部分,并不影响射向透镜的其它光线的成像,所以仍然可以看到完整的像,但是由于射到像上的光线减少,所以屏上像的亮度会变暗。

  3.凸透镜成像规律:

  (1)凸透镜成实像需要满足的一个条件是(u>f) 。

  (2)共轭成像指的是物距和像距的大小可以互换,两种情况下分别成放大、缩小的倒立实像 。
 

  4.透过凸透镜看二倍焦距之外的钟表,秒针的像仍然是顺时针方向转动,因为此时成倒立的实像,倒着看仍是正常的方向,所以仍然是顺时针方向转动。