揭秘菲涅尔透镜：超越凸透镜的神奇聚光神器

揭秘菲涅尔透镜：超越凸透镜的神奇聚光神器

放大镜，这个我们耳熟能详的工具，其实就是一个简单的凸透镜。它不仅能让物体显得更大，还能聚集阳光产生高温。或许你小时候也曾用它在阳光下点燃木材，甚至捉弄过蚂蚁。凸透镜的设计基于光的折射原理，中心厚边缘薄，常见的形式包括双凸、平凸和凹凸等。然而，还有一种透镜的聚光能力更胜一筹，那就是菲涅尔透镜。文章源自微观生活（93wg.com）微观生活-https://93wg.com/97232.html

菲涅尔透镜的概念最初被认为是由布封伯爵提出的。1822年，法国物理学家奥古斯汀·菲涅尔成功制造出这种透镜，并将其应用于灯塔。通过菲涅尔透镜，灯塔发出的光能更好地汇聚成平行光束，使得在32公里外的地方也能观察到光束，相较于之前最明亮的灯塔光束只能在20公里外被看到有了显著提升。文章源自微观生活（93wg.com）微观生活-https://93wg.com/97232.html

菲涅尔透镜的外观类似一块薄板，仔细观察会发现其表面有一圈圈的同心螺纹，因此也被称为螺纹透镜。尽管看起来很薄，但其聚光能力却远超过同等大小的凸透镜。菲涅尔透镜通常由玻璃或塑料制成，一面是光滑的平面，另一面则由一系列相套的同心凸起小透镜构成。文章源自微观生活（93wg.com）微观生活-https://93wg.com/97232.html

菲涅尔透镜的工作原理其实并不复杂。当光从一种透明介质传播到另一种透明介质时，由于介质的差异会在交界面处产生折射。在凸透镜中，折射只发生在透镜的表面。基于这一思想，我们可以去除凸透镜的部分材料，仅保留表面的弯曲部分，并将这些小曲面平移到同一平面上，从而制造出更薄的透镜。这种设计虽然比凸透镜稍显复杂，但能够节省材料，同时使透镜更薄、更轻。文章源自微观生活（93wg.com）微观生活-https://93wg.com/97232.html

与凸透镜相比，菲涅尔透镜的聚光效率更高。测试显示，菲涅尔透镜最多只会损失20%的光。如果投射光源是平行光，汇聚后还能保持图像各处的亮度一致，不会出现凸透镜上边角变暗、模糊的现象。菲涅尔透镜的聚光能力非常强大，例如将一块大号的菲涅尔透镜置于太阳下，凸面对准太阳，再将一块薄钢板置于聚光处，只需持续一会儿就能将钢板烧穿。文章源自微观生活（93wg.com）微观生活-https://93wg.com/97232.html

尽管菲涅尔透镜具有诸多优点，但它也存在一定的局限性。由于其曲面部分不连续，因此在需要高成像精度的场合（如望远镜）可能不太适用。然而，菲涅尔透镜作为一种重要的光学元件，在许多领域都有广泛应用，如智能手机闪光灯、交通信号灯、车灯和投影仪等。此外，通过将菲涅尔透镜表面的同心圆替换为平行棱，还能在某些特殊场合实现隐形效果。文章源自微观生活（93wg.com）微观生活-https://93wg.com/97232.html 文章源自微观生活（93wg.com）微观生活-https://93wg.com/97232.html