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薄透鏡的意思、薄透鏡的詳細解釋

關鍵字:

薄透鏡的解釋

[thin lens] 一種很薄的透鏡,它的厚度可以在計算物距、像距、放大率等時忽略不計

詞語分解

專業解析

薄透鏡是指厚度遠小于其兩折射面曲率半徑的透鏡。其核心特征在于厚度極小,使得光線在透鏡内部的偏移可忽略不計,從而簡化了光路計算。根據形狀和光學作用,可分為凸透鏡(會聚透鏡)和凹透鏡(發散透鏡)兩類。

詳細解釋

  1. 詞義構成

    “薄”強調透鏡的物理厚度極小(通常滿足 ( d ll |R_1|, |R_2| ),其中 ( d ) 為厚度,( R ) 為曲率半徑);“透鏡”指由透明介質(如玻璃、樹脂)制成的光學元件,通過折射改變光線傳播方向。

  2. 光學特性

    薄透鏡的光心可近似視為其幾何中心,光線通過光心時方向不變。其成像規律由薄透鏡公式描述:

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

    其中 ( f ) 為焦距,( u ) 為物距,( v ) 為像距(遵循符號法則)。凸透鏡焦距為正,凹透鏡為負。

  3. 應用場景

    廣泛用于眼鏡、顯微鏡、相機鏡頭等光學儀器。例如,近視眼鏡使用凹透鏡發散光線,遠視眼鏡使用凸透鏡會聚光線。

權威參考來源

  1. 《現代漢語詞典》(第7版)

    定義透鏡為“用透明物質制成的鏡片,兩面多為球面”,并注明“薄透鏡”為光學專業術語,強調其厚度對光路計算的簡化作用。

    (來源:中國社會科學院語言研究所詞典編輯室. 現代漢語詞典[M]. 北京:商務印書館, 2016.)

  2. 《物理學名詞》(全國科學技術名詞審定委員會)

    明确薄透鏡的物理條件:“厚度遠小于球面曲率半徑,可忽略光線在透鏡内部的平移”。

    (來源:全國科學技術名詞審定委員會. 物理學名詞(第二版)[M]. 北京:科學出版社, 2019.)

  3. 國家标準《GB/T 13962-2009 光學術語》

    規定薄透鏡的數學表達形式及成像公式,界定其與厚透鏡的區别。

    (來源:國家市場監督管理總局, 中國國家标準化管理委員會. 光學術語[S]. 2009.)

網絡擴展解釋

薄透鏡是光學中的基礎概念,指厚度遠小于其兩個折射球面曲率半徑的透鏡。其核心特點在于忽略厚度對光路的影響,簡化成像分析。以下是詳細解釋:

  1. 基本定義

    • 薄透鏡的厚度(兩折射面頂點間距)遠小于曲率半徑,可近似認為光線在透鏡内的偏折僅發生在兩個表面,忽略光心位置的微小偏移。
    • 與厚透鏡不同,薄透鏡的光學性質僅由焦距和折射率決定,無需考慮厚度參數。
  2. 主要類型

    • 凸透鏡(會聚透鏡):中央厚、邊緣薄,使平行光會聚于焦點,如雙凸、平凸、凹凸透鏡。
    • 凹透鏡(發散透鏡):中央薄、邊緣厚,使平行光發散,如雙凹、平凹、凸凹透鏡。
  3. 成像公式 薄透鏡的高斯公式為: $$ frac{1}{f} = frac{1}{u} + frac{1}{v} $$ 其中:

    • ( f ):焦距(凸透鏡為正,凹透鏡為負)
    • ( u ):物距(實物為正,虛物為負)
    • ( v ):像距(實像為正,虛像為負)
  4. 符號規則

    • 以光心為原點,光線方向為正向
    • 物距( u )取正值時表示實物位于透鏡左側
    • 像距( v )的正負決定成像虛實
  5. 應用與局限

    • 廣泛用于眼鏡、相機、望遠鏡等設備,因其簡化計算而成為光學設計基礎模型。
    • 局限性:實際透鏡存在像差(如球差、色差),需通過組合透鏡或非球面設計修正。

薄透鏡理論是幾何光學的基石,其理想化模型為複雜光學系統的分析提供了重要工具。

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