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                                      透鏡的原理和發展歷史

                                      時間:2021-10-27  來源:東莞市連隆光電技術有限公司

                                      透鏡是根據光的折射規律制成的。它是一種由透明物質(如玻璃、水晶等)制成的光學元件。透鏡是一種折射鏡,其折射面是兩個球面(球面的一部分),或一個球面(球面的一部分)和一個平面的透明體。透鏡制成的圖像有實像和虛像。透鏡可廣泛應用于安全、車載、數碼相機、激光、光學儀器等領域。隨著市場的不斷發展,透鏡技術得到了越來越廣泛的應用。

                                      透鏡

                                      透鏡的成像原理

                                      如果一個透明物體的兩個界面是球面,或者一個界面是球面,另一個界面是平面,則稱為透鏡。中央部分比邊緣厚的透鏡稱為凸透鏡,分為雙凸、平凸和凹凸。比邊緣薄的中央透鏡稱為凹透鏡,截面形狀不同,可分為雙凹、平凹和凸凹。

                                      透鏡兩個球面曲率中心的直線稱為透鏡的主光軸或主軸。主軸上有一個特殊的點,通過它的光傳播方向保持不變。這個點叫透鏡的光心,用字母O表示。凸透鏡可以使與主光軸平行的光線聚集在主光軸上,稱為焦點。凸透鏡兩側各有一個焦點,與光心對稱相比,焦點用字母F表示。從焦點到凸透鏡光心的距離稱為焦距,用字母f表示。因為凸透鏡有聚光的作用,所以也叫聚光鏡。射向凹透鏡的光,經凹透鏡后變得發散,因為凹透鏡有發散光的作用,所以也叫發散透鏡。

                                      當物體與凸透鏡的距離大于2倍焦距時,形成倒立縮小的圖像;當物體與凸透鏡的距離在2倍焦距和焦距之間時,形成倒立放大的圖像;當物體與凸透鏡的距離小于焦距時,形成正立放大的虛擬圖像。

                                      透鏡的發展歷史

                                      早在中國西漢時期(公元前206~公元25號《淮南萬畢術》就有關于冰透鏡的記載:削冰令圓,舉以向日,以艾承其影,生火。也就是我們今天所說的削冰取火。據說在尼羅河美索不達米亞文明時代,祭司在舉行宗教儀式時可以引天下地。祭司使用的道具是一個簡單的凸透鏡,它利用凸透鏡聚集光線來點燃易燃物。塔尼斯(Tanis)在大英博物館埃及博物館發現了兩個放大鏡,確定日期為公元150年。

                                      由此可見,早在古代,人們就知道鏡頭具有聚焦和放大的作用。阿爾哈金(Alhazen,965~1038)研究了球面鏡和拋物面鏡,首先發明了凸透鏡,描繪了人眼的結構。

                                      1266年,培根(R.Bacon,1214~1294)首次提出用透鏡矯正視力和用透鏡組成望遠鏡的可能性,并描述透鏡焦點的位置。

                                      佛羅倫薩人阿瑪蒂(Armati)發明了眼鏡,從而解決了視力矯正問題。

                                      波特(Porta,1535~1615)研究了帶凸透鏡的暗箱成像,討論了透鏡組合,發明了簡單的相機。

                                      伽利略(GalileoGaliei,1564~1642)展示了人類歷史上第一個按照科學理論制造的望遠鏡。事實上,最早發現望遠鏡奧秘的不是伽利略,而是一位名叫李普塞(Lippershey,1587~1619)的荷蘭商人。當他制作鏡頭時,當他把一個凸透鏡和一個凹透鏡組合在一起向外看時,遠處的更近了。伽利略對這一發現非常感興趣。他用數學計算研究了什么樣的鏡頭組合在一起。經過反復的實驗,他終于在1909年發明了世界上第一個可以放大32倍的望遠鏡。他用自己發明的望遠鏡觀察天文,做了許多有意義的發現。

                                      荷蘭人詹森(Janssen,1588~1632)發明了第一個顯微鏡。后來,意大利人馮特納(Fontana,1580~1656)對此進行了重大改進,將顯微鏡的目鏡從凹透鏡改為凸透鏡,使其具有現代顯微鏡的基本形式。

                                      目前,透鏡已用于電子顯微鏡、投影儀和相機。透鏡的發展經歷了一個漫長的過程,其作用在各個領域都發揮得淋漓盡致。

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