球面透鏡英文解釋翻譯、球面透鏡的近義詞、反義詞、例句

英語翻譯：

【化】 spherical lens

分詞翻譯：

球面的英語翻譯：

sphere
【機】 sphere

透鏡的英語翻譯：

glass; lens
【化】 lens
【醫】 lens; phaco-; phako-

專業解析

球面透鏡（Spherical Lens）指由兩個球面或一個球面與一個平面構成的光學透鏡，其表面曲率半徑恒定，是光學系統中最基礎的成像元件。根據表面曲率方向可分為凸透鏡（Convex Lens）和凹透鏡（Concave Lens）。以下從光學特性、分類及應用角度展開說明：

一、核心光學特性

折射原理
光線穿過透鏡時發生折射，凸透鏡使光線會聚（收斂），凹透鏡使光線發散。其屈光能力由光焦度（Optical Power）描述，單位為屈光度（Diopter, D），計算公式為：

$$ Phi = frac{1}{f} $$

其中 ( f ) 為焦距（單位：米），凸透鏡 ( f > 0 )，凹透鏡 ( f < 0 ) 。
成像公式
物距（( u )）、像距（( v )）與焦距（( f )）滿足高斯公式：

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

此公式適用于近軸光線條件，是透鏡設計的基礎。

二、分類與結構

類型	表面形狀	光學作用	典型應用
雙凸透鏡	兩面均為凸球面	會聚光線	望遠鏡物鏡
平凸透鏡	一面平面、一面凸球面	單向會聚光線	聚光照明系統
凹凸透鏡	一面凹球面、一面凸球面	減小像差	相機鏡頭組
雙凹透鏡	兩面均為凹球面	發散光線	激光擴束器
平凹透鏡	一面平面、一面凹球面	單向發散光線	虛像生成系統

三、關鍵應用領域

視覺矯正
眼鏡中的凸透鏡矯正遠視（Hyperopia），凹透鏡矯正近視（Myopia），通過調節光焦度匹配人眼屈光缺陷。

成像系統
相機、顯微鏡的物鏡組常采用多片球面透鏡組合，以平衡像差并提升分辨率。

激光光學
用于聚焦激光束（如凸透鏡）或控制光束發散角（如凹透鏡），應用于材料加工與醫療設備。

四、局限性及改進

球面透鏡因曲率均勻，易産生球面像差（Spherical Aberration），導緻邊緣光線聚焦偏離理想像點。現代光學系統常采用非球面透鏡（Aspheric Lens）或複合透鏡組予以校正。

參考文獻來源：

Principles of Optics (Max Born, Emil Wolf)
Introduction to Lens Design (Joseph M. Geary)
American Academy of Ophthalmology, "Refractive Errors and Refraction"
Handbook of Optical Systems (Herbert Gross)
OSA Publishing, "Aspheric Lens Design"

網絡擴展解釋

球面透鏡是一種常見的光學元件，其表面由兩個球面（或一個球面和一個平面）構成，用于折射光線并改變光的傳播方向。以下是詳細解釋：

1.基本結構與類型

定義：球面透鏡的兩個表面均為球面的一部分。根據形狀可分為：
- 凸透鏡（會聚透鏡）：中心厚、邊緣薄，如雙凸、平凸、凹凸透鏡。
- 凹透鏡（發散透鏡）：中心薄、邊緣厚，如雙凹、平凹、凸凹透鏡。
材料：通常由玻璃或透明塑料制成，折射率決定其光學性能。

2.光學性質

折射原理：光線通過透鏡時發生折射，遵循斯涅爾定律（$n_1 sin theta_1 = n_2 sin theta_2$）。
焦距公式： $$ frac{1}{f} = (n-1)left( frac{1}{R_1} - frac{1}{R_2} right) $$ 其中，$f$為焦距，$n$為透鏡材料的折射率，$R_1$和$R_2$為兩表面的曲率半徑（凸面為正，凹面為負）。
成像規律：通過物距（$u$）、像距（$v$）和焦距（$f$）的透鏡公式：$frac{1}{f} = frac{1}{u} + frac{1}{v}$。

3.應用場景

成像系統：如相機鏡頭、顯微鏡、望遠鏡。
矯正視力：凸透鏡矯正遠視（老花眼），凹透鏡矯正近視。
激光聚焦：用于激光切割、醫療設備中的光路聚焦。

4.局限性

球面像差：由于球面曲率，邊緣光線與中心光線無法彙聚于同一點，導緻成像模糊（可通過組合透鏡或非球面透鏡優化）。
成本與工藝：非球面透鏡性能更優，但球面透鏡因制造簡單、成本低，仍廣泛用于普通光學系統。

球面透鏡是基礎光學元件，通過球面曲率折射光線，應用于成像、矯正視力等領域，但需注意其像差問題。非球面透鏡雖能優化性能，但球面透鏡憑借低成本仍占據重要地位。