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透鏡的原理和發展歷史
透鏡的原理和發展歷史
透鏡是根據光的折射規律制成的。是由透明物質(如玻璃、水晶等)制成的一種光學元件。透鏡是折射鏡，其折射面是兩個球面(球面一部分)，或一個球面(球面一部分)一個平面的透明體。透鏡所成的像有實像也有虛像。透鏡可廣泛應用于安防、車載、數碼相機、激光、光學儀器等各個領域，隨著市場不斷的發展，透鏡技術也越來越應用廣泛。
透鏡的成像原理
如果一個透明物體的兩個界面都是球面，或者一個界面是球面，另一個界面是平面，則稱此物體為透鏡。中央部分比邊緣厚的透鏡叫凸透鏡，從它們的截面形狀來分，有雙凸、平凸、凹凸三種。中央部分比邊緣薄的透鏡叫凹透鏡，從它的截面形狀不同，可以分為雙凹、平凹和凸凹三種。
通過透鏡兩個球面曲率中心的直線叫做透鏡的主光軸或主軸。主軸上有一個特殊點，通過它的光線傳播方向不變，這個點叫做透鏡的光心，用字母“O”表示。凸透鏡能使跟主光軸平行的光線會聚在主光軸上的一點，這一點叫做焦點。凸透鏡的兩側各有一個焦點，且相對于光心對稱，焦點用字母“F”表示。焦點到凸透鏡光心的距離叫做焦距，用字母“f”表示。由于凸透鏡具有會聚光線的作用，所以也叫會聚透鏡。射向凹透鏡的光，經凹透鏡后變得發散，由于凹透鏡具有發散光線的作用，所以也叫發散透鏡。
物體到凸透鏡的距離大于2倍焦距時，成倒立、縮小的實像;物體到凸透鏡的距離在2倍焦距和焦距之間時，成倒立、放大的實像;物體到凸透鏡的距離小于焦距時，成正立、放大的虛像。
透鏡的發展歷史
早在我國西漢時期(公元前206～公元25《淮南萬畢術》中就有關于冰透鏡的記載：“削冰令圓，舉以向日，以艾承其影，則生火。”即我們今天所說的削冰取火。據說在尼羅河美索不達米亞文明時代，祭司在舉行宗教儀式時能夠“引天火下凡”，祭司所用的道具就是一個簡單的凸透鏡，利用凸透鏡對光線有會聚作用這一特點把易燃物點燃。在大英博物館的埃及館里存放兩塊放大鏡，是在塔尼斯(Tanis)發現的，確定日期是公元150年。
由此可見，早在古時候人們就已經知道了透鏡具有聚焦和放大作用。阿爾哈金(Alhazen，965～1038)研究過球面鏡和拋物面鏡，首先發明了凸透鏡并描繪了人眼的構造。
1266年，培根(R.Bacon，1214～1294)*提出用透鏡矯正視力和采用透鏡組構成望遠鏡的可能性，并描繪過透鏡焦點的位置。
1299佛羅倫薩人阿瑪蒂(Armati)發明了眼鏡，從而解決了視力矯正問題。
波特(Porta，1535~1615)研究了附有凸透鏡的暗箱成像，討論了透鏡組合，發明了簡易照相機。
1609伽利略(GalileoGaliei，1564～1642)展出了人類歷一架按照科學理論制造出來的望遠鏡。其實，最早發現望遠鏡奧秘的不是伽利略，而是一位叫李普塞(Lippershey，1587～1619)的荷蘭商人。他在制造鏡片時，把一塊凸透鏡和一塊凹透鏡組合在一起往外看時，遠處的景物就變近了。伽利略對此發現很感興趣，他用數學計算研究了用什么樣的鏡片組合在一起效果比較好，經過反復的實驗，終于在1909年發明了世界上一架能放大32倍的望遠鏡。他用自己發明的望遠鏡進行天文觀測，做出了許多有重大意義的發現。
一架顯微鏡是荷蘭人詹森(Janssen，1588～1632)發明的。后來，意大利人馮特納(Fontana，1580～1656)對此做了重大改進，把顯微鏡的目鏡從凹透鏡改為凸透鏡，使之具有近代顯微鏡的基本形式。
目前，透鏡已經用到電子顯微鏡、投影儀和照相機等等的物鏡上。透鏡的發展經歷了一個漫長過程，其作用在各個領域都發揮得*。
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