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薄透镜的意思、薄透镜的详细解释

关键字:

薄透镜的解释

[thin lens] 一种很薄的透镜,它的厚度可以在计算物距、像距、放大率等时忽略不计

词语分解

专业解析

薄透镜是指厚度远小于其两折射面曲率半径的透镜。其核心特征在于厚度极小,使得光线在透镜内部的偏移可忽略不计,从而简化了光路计算。根据形状和光学作用,可分为凸透镜(会聚透镜)和凹透镜(发散透镜)两类。

详细解释

  1. 词义构成

    “薄”强调透镜的物理厚度极小(通常满足 ( d ll |R_1|, |R_2| ),其中 ( d ) 为厚度,( R ) 为曲率半径);“透镜”指由透明介质(如玻璃、树脂)制成的光学元件,通过折射改变光线传播方向。

  2. 光学特性

    薄透镜的光心可近似视为其几何中心,光线通过光心时方向不变。其成像规律由薄透镜公式描述:

    $$ frac{1}{f} = frac{1}{u} + frac{1}{v} $$

    其中 ( f ) 为焦距,( u ) 为物距,( v ) 为像距(遵循符号法则)。凸透镜焦距为正,凹透镜为负。

  3. 应用场景

    广泛用于眼镜、显微镜、相机镜头等光学仪器。例如,近视眼镜使用凹透镜发散光线,远视眼镜使用凸透镜会聚光线。

权威参考来源

  1. 《现代汉语词典》(第7版)

    定义透镜为“用透明物质制成的镜片,两面多为球面”,并注明“薄透镜”为光学专业术语,强调其厚度对光路计算的简化作用。

    (来源:中国社会科学院语言研究所词典编辑室. 现代汉语词典[M]. 北京:商务印书馆, 2016.)

  2. 《物理学名词》(全国科学技术名词审定委员会)

    明确薄透镜的物理条件:“厚度远小于球面曲率半径,可忽略光线在透镜内部的平移”。

    (来源:全国科学技术名词审定委员会. 物理学名词(第二版)[M]. 北京:科学出版社, 2019.)

  3. 国家标准《GB/T 13962-2009 光学术语》

    规定薄透镜的数学表达形式及成像公式,界定其与厚透镜的区别。

    (来源:国家市场监督管理总局, 中国国家标准化管理委员会. 光学术语[S]. 2009.)

网络扩展解释

薄透镜是光学中的基础概念,指厚度远小于其两个折射球面曲率半径的透镜。其核心特点在于忽略厚度对光路的影响,简化成像分析。以下是详细解释:

  1. 基本定义

    • 薄透镜的厚度(两折射面顶点间距)远小于曲率半径,可近似认为光线在透镜内的偏折仅发生在两个表面,忽略光心位置的微小偏移。
    • 与厚透镜不同,薄透镜的光学性质仅由焦距和折射率决定,无需考虑厚度参数。
  2. 主要类型

    • 凸透镜(会聚透镜):中央厚、边缘薄,使平行光会聚于焦点,如双凸、平凸、凹凸透镜。
    • 凹透镜(发散透镜):中央薄、边缘厚,使平行光发散,如双凹、平凹、凸凹透镜。
  3. 成像公式 薄透镜的高斯公式为: $$ frac{1}{f} = frac{1}{u} + frac{1}{v} $$ 其中:

    • ( f ):焦距(凸透镜为正,凹透镜为负)
    • ( u ):物距(实物为正,虚物为负)
    • ( v ):像距(实像为正,虚像为负)
  4. 符号规则

    • 以光心为原点,光线方向为正向
    • 物距( u )取正值时表示实物位于透镜左侧
    • 像距( v )的正负决定成像虚实
  5. 应用与局限

    • 广泛用于眼镜、相机、望远镜等设备,因其简化计算而成为光学设计基础模型。
    • 局限性:实际透镜存在像差(如球差、色差),需通过组合透镜或非球面设计修正。

薄透镜理论是几何光学的基石,其理想化模型为复杂光学系统的分析提供了重要工具。

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