平行光(光学元件——透镜（一）)

Posted 2023-05-25

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透镜是用透明物质制成的表面为球面一部分的光学元件，根据光的折射规律制成的。

透镜是折射镜，其折射面是两个球面(球面一部分)，或一个球面(球面一部分)一个平面的透明体，所成的像有实像也有虚像。

单透镜一般可以分为两大类：凸透镜和凹透镜。

凸透镜:中间厚，边缘薄，有双凸、平凸、凹凸(弯月)三种;

凹透镜:中间薄，边缘厚，有双凹、平凹、凹凸(弯月)三种。

透镜按照形状功能可分为——平凸透镜、双凸透镜、平凹透镜、双凹透镜、弯月透镜、双胶合消色差透镜、球透镜、非球面平凸透镜、非球面聚光透镜。

透镜在光路中有汇聚光线、发散光线、光束整形等作用。

平凸透镜/双凸透镜将光线汇聚。

平凹透镜/双凹透镜会发散光线。

平凸透镜用来聚集平行光，其特点是焦距为正，其中一面为平面，另一面为凸面。

其前后表面不对称，因此可以有效地减小球差，特别是在物像距离不相等的应用场合中。

使用时，将凸面面向入射光，最佳应用是将物体放在无穷远处（即视为平行光入射）在焦平面成像。此时，物象共轭比（即物距：像距）为无穷大。

双凸透镜可有效折射、聚集很多光线，其特点是焦距为正，两面均为凸面。

常用于成像中继系统以及在有限共轭距离下的物体成像。特点为共轭比越大，产生的像差就越大。

平凹透镜可将平行光束发散开来，其特点是焦距为负，其中一面为平面，另一面为凹面。

常用于光束扩展、投影及扩大光学系统焦距。在绝对共轭比>5:1或<5:1时，平凹透镜是减少球差、彗差、畸变的最佳形状的负透镜。

（彗差：轴外光束引起的像差。光轴外的某一物点向镜头发出一束平行光线，经光学系统后，在象平面上会形成不对称的弥散光斑，这种弥散光斑的形状呈彗星形，即由中心到边缘拖着一个由粗到细的尾巴，其首端明亮、清晰，尾端宽大、暗淡、模糊。）

双凹透镜可在狭小的空间有效地折射光线，其特点是焦距为负，由两个曲率相等的凹面组成。

用于将准直光在尽可能短的距离内聚光时，或用于将点光源发出的光线尽可能多地聚集，如透镜的扩束、投影及扩大光学系统焦距。