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平凸透鏡的結構與光學特性

點擊次數:26  更新時間:2025-09-05

平凸透鏡是光學透鏡中較基礎且應用廣泛的類型之一,屬于正透鏡(會聚透鏡)的范疇,其核心特征是 “一面為平面,另一面為凸球面”,能將平行光聚焦于單一焦點,在光學成像、光束準直、光能量匯聚等場景中發揮關鍵作用。

平凸透鏡的結構設計決定了其特殊的光學行為,核心特點可概括為 “非對稱結構,對稱光學性能(特定條件下)”:

結構特征

透鏡由光學基材(如玻璃、石英、樹脂等)制成,僅包含兩個光學表面:一個是平面,另一個是凸球面,球面的曲率中心位于透鏡凸面的外側(遠離平面的一側)。

與雙凸透鏡(兩面均為凸球面)相比,平凸透鏡的結構更簡單,且在同等焦距下,其體積和重量更小,適合對安裝空間有要求的場景。

光學特性:

會聚光線:作為正透鏡,平凸透鏡對入射的平行光(如太陽光、激光)具有會聚作用—— 平行于透鏡光軸的光線經透鏡折射后,會匯聚于透鏡另一側的 “焦點” 上;反之,從焦點發出的發散光經透鏡折射后,會變為平行于光軸的平行光。

*小球差:當平行光從平面側入射時,平凸透鏡的球差(球面像差,因透鏡球面曲率導致不同位置光線聚焦偏差的誤差)*小,這是其重要優勢之一(若從凸面側入射,球差會顯著增大),因此多數場景下會優先選擇 “平面進、凸面出” 的光路設計。

無彗差(特定條件):在 “平行光沿光軸入射” 的理想條件下,平凸透鏡可近似認為無彗差(導致成像邊緣模糊的像差),成像清晰度較高。 
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