透镜基本概念
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透镜的基本概念
透镜是一种光学元件,由一块透明材料制成,通常为玻璃或塑料。
它的形状呈现出两个曲面,分别称为凸面和凹面。
透镜主要用于聚焦或散射光线,使得图像可以放大或缩小。
透镜有两种基本类型:
1. 凸透镜:凸透镜的中间厚度较薄,两个曲面都向外弯曲。
它可以使通过透镜的光线向中心聚焦,从而放大物体的图像。
2. 凹透镜:凹透镜的中间厚度较厚,两个曲面内弯。
它会使通过透镜的光线发散,从而使物体的图像缩小。
透镜的主要参数包括焦距、光点和放大倍率。
1. 焦距:是指平行光线经过透镜后会聚在焦点上的距离。
焦距可以是正的,表示凸透镜,也可以是负的,表示凹透镜。
2. 光点:是指与入射光线平行的光线经过透镜后最终的交叉点。
3. 放大倍率:表示图像的放大或缩小程度。
透镜在各种光学设备中广泛使用,包括相机镜头、望远镜、显微镜和眼镜等。
它们通过控制光的折射和聚焦来调整图像的大小和清晰度。
初二物理透镜知识点思维导图1. 透镜基本概念透镜是一种光学元件,按照形状可以分为凸透镜和凹透镜。
透镜有两个重要的焦点,分别为物距和像距。
2. 凸透镜2.1 凸透镜的特点•光线通过凸透镜会发生折射。
•凸透镜有两个焦点,分别为物距和像距。
•凸透镜可以成像,成像方式有实像和虚像。
2.2 凸透镜成像规律•物体与焦点的距离大于透镜的焦距时,凸透镜形成实像。
•物体与焦点的距离等于透镜的焦距时,凸透镜形成无穷远处的实像。
•物体与焦点的距离小于透镜的焦距时,凸透镜形成虚像。
2.3 凸透镜的应用•凸透镜在显微镜和望远镜中被广泛使用。
•凸透镜也可以用来做矫正视力的眼镜。
3. 凹透镜3.1 凹透镜的特点•光线通过凹透镜也会发生折射。
•凹透镜同样有两个焦点,分别为物距和像距。
•凹透镜形成的成像方式与凸透镜相反。
3.2 凹透镜成像规律•物体与焦点的距离大于透镜的焦距时,凹透镜形成虚像。
•物体与焦点的距离等于透镜的焦距时,凹透镜形成无穷远处的虚像。
•物体与焦点的距离小于透镜的焦距时,凹透镜形成实像。
3.3 凹透镜的应用•凹透镜常用于放大镜和矫正近视眼镜中。
4. 透镜组4.1 透镜组的组合方式•透镜组可以由凸透镜和凹透镜组合而成。
•透镜组的组合方式有串联和并联两种。
4.2 透镜组的成像规律•透镜组可以实现光线的收敛和发散。
•透镜组的成像规律可以通过光线追迹法来确定。
4.3 透镜组的应用•透镜组广泛应用于相机镜头和投影仪中。
5. 光的传播与透镜成像5.1 光的传播速度•光在真空中的速度为固定值,约为3.00 × 10^8 m/s。
•在介质中传播速度会发生变化,导致折射现象的产生。
5.2 透镜成像原理•光线通过透镜会发生折射,并在另一侧形成成像。
•成像的方式根据透镜的类型和物体的位置而变化。
5.3 光的颜色与波长•光的颜色与其波长有关,波长越短,光的颜色越偏蓝。
•白光是由多种颜色的光组成的。
总结透镜是物理学中重要的光学元件,可以用来实现光线的折射和成像。
玻璃透镜和焦距计算一、玻璃透镜的基本概念1.透镜的定义:透镜是一种能使光线通过并改变其传播方向的透明光学元件。
2.透镜的分类:根据曲率半径的不同,透镜分为凸透镜和凹透镜。
–凸透镜:中间较厚,边缘较薄的透镜,对光线有会聚作用。
–凹透镜:中间较薄,边缘较厚的透镜,对光线有发散作用。
二、焦距的概念与计算1.焦距的定义:焦距是指透镜能使平行光线汇聚或发散到一点的位置,该点称为焦点。
2.焦距的计算:–凸透镜的焦距计算公式:[ f = ]•其中,( f ) 表示焦距,单位为米(m);•( R ) 表示透镜的曲率半径,单位为米(m);•( n ) 表示透镜的折射率,是无量纲的常数。
–凹透镜的焦距计算公式:[ f’ = - ]•其中,( f’ ) 表示焦距,单位为米(m);•负号表示凹透镜的焦距与凸透镜相反。
三、透镜的成像规律1.凸透镜成像规律:–当物体距离透镜的距离 ( u ) 大于两倍焦距 ( 2f ) 时,成像为倒立、缩小的实像。
–当物体距离透镜的距离 ( u ) 在两倍焦距 ( 2f ) 与焦距 ( f ) 之间时,成像为倒立、放大的实像。
–当物体距离透镜的距离 ( u ) 小于焦距 ( f ) 时,成像为正立、放大的虚像。
2.凹透镜成像规律:–当物体距离透镜的距离 ( u ) 大于两倍焦距( 2f’ ) 时,成像为倒立、缩小的实像。
–当物体距离透镜的距离 ( u ) 在两倍焦距( 2f’ ) 与焦距( f’ ) 之间时,成像为倒立、放大的实像。
–当物体距离透镜的距离 ( u ) 小于焦距( f’ ) 时,成像为正立、放大的虚像。
四、透镜的应用1.凸透镜的应用:–照相机、摄像机:利用凸透镜成像原理,捕捉清晰的图像。
–放大镜:放大细小的物体,便于观察。
–望远镜:通过凸透镜的放大作用,观察远处的物体。
2.凹透镜的应用:–近视眼镜:通过凹透镜的发散作用,矫正近视眼。
–相机镜头:用于防止镜头内部的镜头互相干扰,提高成像质量。
初中物理知识与概念_凸透镜与凹透镜成像一、凸透镜与凹透镜的基本概念1. 凸透镜凸透镜是一种中间厚、边缘薄的透镜,它对光线有会聚作用。
凸透镜的两面都是球面的一部分,分为双凸透镜和平凸透镜两种。
凸透镜的焦距越短,对光线的会聚作用越强。
2. 凹透镜凹透镜是一种中间薄、边缘厚的透镜,它对光线有发散作用。
凹透镜的两面都是球面的一部分,分为双凹透镜和平凹透镜两种。
凹透镜的焦距越长,对光线的发散作用越强。
二、凸透镜的成像规律1. 物距与像距物距指物体到凸透镜光心的距离,用u表示;像距指像到凸透镜光心的距离,用v表示。
2. 成像规律1. 当u>2f时,成倒立、缩小的实像,f<v<2f,物与像之间的距离大于4f,物距大于像距。
应用:照相机、摄像机。
2. 当u=2f时,成倒立、等大的实像,v=2f,物与像之间的距离为4f。
应用:测焦距。
3. 当f<u<2f时,成倒立、放大的实像,v>2f,物与像之间的距离大于4f,物距小于像距。
应用:投影仪、幻灯机、电影放映机。
4. 当u=f时,不成像。
5. 当u<f时,成正立、放大的虚像。
应用:放大镜。
三、凹透镜的成像规律凹透镜对光线有发散作用,无论物体位于凹透镜的什么位置,通过凹透镜所成的像总是正立、缩小的虚像。
凹透镜在日常生活中的应用主要有近视眼镜和望远镜的目镜等。
1. 近视眼镜近视眼镜是一种凹透镜,它可以将来自远处物体的光线发散,使光线在进入眼睛之前先经过一次发散,从而减小光线在眼睛内部的聚焦程度,使成像点落在视网膜上,达到矫正近视的目的。
2. 望远镜目镜望远镜的目镜通常也是凹透镜,它可以将来自物镜的光线再次发散,使眼睛能够观察到更远处的物体。
目镜的焦距通常较短,以便将物镜所成的像放大并呈现在眼前。
四、凸透镜与凹透镜的对比1. 光线作用凸透镜对光线有会聚作用,能使光线向光轴方向偏折。
凹透镜对光线有发散作用,能使光线远离光轴方向偏折。
透镜基本概念凸透镜具有会聚光线的作用,所以也叫“会聚透镜”、“正透镜”(可用于远视与老花镜)。
此类透镜可分为:a.双凸透镜——是两面凸的透镜;b.平凸透镜——是一面凸、一面平的透镜;c.凹凸透镜——为一面凸,一面更凸的透镜。
3.薄透镜--为一种中央部分的厚度和其两面的曲率半径相比为很大的透镜。
初期,照相机只装有一个凸透镜的镜头,故称为“单透镜”。
随着科技日益发展,现代镜头均有若干不同形式和功能的凸凹透镜组成一个会聚的透镜,称为“复式透凹透镜镜”。
复式透镜中之凹透镜起校正各种象差的作用。
光学玻璃具有透明度高、纯洁、无色、质地均匀,且有良好的折光能力,故为镜头生产的主要原料。
由于化学成分和折射率不同光学玻璃有:1.火石玻璃--在玻璃成分中加入氧化铅,以增加折射率(1.8804);2.冕牌玻璃--在玻璃成分中加入氧化钠和氧化钙制成,以减低其折射率(钡冕玻璃的折射率为1.7055);3.镧冕玻璃--为近年来所发现的品种,它具有折射率高,色散率低的优良特性,为创造大口径的高级镜头提供了条件。
1.透镜用透镜符号来表示(一条线段两头有两个V形标志) 画出主光轴,标出光心、焦点来小糸尼桑款双光透镜根据透镜的三条特殊光线中的两条折射光线(一般作过光心的光线和平行于主光轴的光线较好)的相交点,即可得到透镜所成的像的特点(如虚实、大小、正倒等)。
2.透镜成像时,物体上每一点发出的照到透镜上的所有光线都成像在同一个位置,挡住一部分,并不影响射向透镜的其它光线的成像,所以仍然可以看到完整的像,但是由于射到像上的光线减少,所以屏上像的亮度会变暗。
3.凸透镜成像规律:(1)凸透镜成实像需要满足的一个条件是(u>f) 。
(2)共轭成像指的是物距和像距的大小可以互换,两种情况下分别成放大、缩小的倒立实像4.透过凸透镜看二倍焦距之外的钟表,秒针的像仍然是顺时针方向转动,因为此时成倒立的实像,倒着看仍是正常的方向,所以仍然是顺时针方向转动。
透镜公式知识点总结高中一、透镜的基本概念透镜是一种可以折射光线的光学器件,常常用于成像、放大或缩小图像等光学应用中。
透镜根据形状可以分为凸透镜和凹透镜两种基本类型。
凸透镜的两侧都是凸面,而凹透镜则是两侧都是凹面。
透镜的表面通常是平滑的,但也可以设计成特定的曲面来实现特殊的光学功能。
透镜的主要作用是通过透射或反射光线来改变光线的方向和焦距,从而实现成像,放大或缩小等功能。
二、透镜的物理特性1. 焦距:透镜的焦距指的是透镜焦点到透镜的距离,通常用f表示。
焦距是透镜的一个重要特性,决定了透镜成像的能力。
2. 焦点:透镜有两个焦点,一个是凸透镜的正焦点,另一个是凹透镜的负焦点。
焦点是光线经过透镜后汇聚或者发散的位置,也是成像的位置。
3. 焦点位置公式:透镜的焦点位置与透镜的焦距和物距有一定的关系。
对于凸透镜来说,焦点位置公式为1/f = 1/v + 1/u,其中f为焦距,v为像距,u为物距。
对于凹透镜来说,焦点位置公式为1/f = 1/u - 1/v。
4. 成像规律:透镜成像的基本规律是物距和像距的乘积等于焦距的平方,即v*u = f^2。
这个规律适用于所有类型的透镜。
三、透镜成像公式透镜成像公式是用来计算物体在透镜前后的像的位置和大小的公式。
根据透镜成像的规律,可以得到凸透镜和凹透镜的成像公式。
1. 凸透镜成像公式:对于凸透镜来说,成像公式为1/v + 1/u = 1/f。
在这个公式中,v为像距,u为物距,f为焦距。
2. 凹透镜成像公式:对于凹透镜来说,成像公式为1/v - 1/u = 1/f。
同样,v为像距,u为物距,f为焦距。
透镜成像公式是透镜光学性能的重要描述公式,能够准确计算透镜的成像情况,对于光学应用起到非常重要的作用。
四、光学仪器中的透镜应用1. 照相机:照相机是利用透镜成像原理来实现图像拍摄的光学仪器。
利用透镜的成像能力和焦距来调整成像质量,以获得清晰的图像。
2. 望远镜:望远镜是一种光学仪器,利用透镜成像原理来观察远处的物体。
高中物理透镜及其应用知识点
1. 透镜的基本概念和分类
透镜是一种能够使光线发生折射的光学元件。
根据其形状和功能,透镜可以分为凸透镜和凹透镜两种。
凸透镜是中间薄边厚,能够使光线向中心汇聚,被广泛应用于成像、放大等方面。
凹透镜则是中间厚边薄,能够使光线分散,常用于近视眼的眼镜。
2. 透镜的焦距和成像原理
透镜的焦距是指光线经过透镜后汇聚或分散的位置与透镜的距离。
凸透镜的焦距可正,可负;凹透镜的焦距为负。
透镜的成像原理涉及光线的折射、两个焦点和物象距离关系等。
当物体在透镜的外侧,根据物体与透镜的距离,会在透镜的不同位置形成实像或虚像。
3. 透镜的应用
3.1 透镜成像
透镜成像是指在透镜的作用下,物体形成的像的特点和位置。
透镜成像的特点包括实像和虚像、放大和缩小等。
通过调整物体与
透镜的距离和凸透镜的焦距,可以获得不同大小和位置的像,广泛应用于光学仪器和摄影等领域。
3.2 透镜的屈光度
透镜的屈光度是透镜能够使光线产生的折射效果的度量。
屈光度与透镜的焦距成反比,通过屈光度的量化,可以评估透镜的折射能力。
在眼科学中,屈光度被用来描述眼睛的视力。
3.3 透镜在光学仪器中的应用
透镜被广泛应用于光学仪器中,如望远镜、显微镜和相机等。
透镜在这些仪器中起到聚光和放大的作用,能够帮助我们观察远处的物体、微小的细胞和捕捉美丽的瞬间。
4. 总结
透镜是一种重要的光学元件,广泛应用于成像、放大和折射等方面。
通过了解透镜的基本概念和分类、焦距和成像原理,以及其在光学仪器中的应用,我们可以更好地理解和利用透镜的作用。
透镜就是根据光得折射规律制成得。
透镜就是由透明物质(如玻璃、水晶等)制成得一种光学元件。
透镜就是折射镜,其折射面就是两个球面(球面一部分),或一个球面(球面一部分)一个平面得透明体。
它所成得像有实像也有虚像。
透镜一般可以分为两大类:凸透镜与凹透镜。
中央部分比边缘部分厚得叫凸透镜,有双凸、平凸、凹凸三种;中央部分比边缘部分薄得叫凹透镜,有双凹、平凹、凸凹三种。
LED透镜一般为硅胶透镜,因为硅胶耐温高(也可以过回流焊),因此常用直接封装在LED芯片上。
一般硅胶透镜体积较小,直径3-10mm、并且LED透镜一般与LED紧密联系在一起,它有助于提升LED得出光效率、透镜改变LED得光场分布得光学系统。
LED透镜即与LED紧密联系在一起得有助于提升LED得出光效率、改变LED得光场分布得光学系统。
大功率LED 透镜/反光杯主要用于大功率LED冷光源系列产品得聚光,导光等。
大功率LED透镜根据不同LED出射光得角度设计配光曲线,通过增加光学反射,减少光损,提高光效(而设定得非球面光学透镜)。
下面着重讲解PMMA材料得二次聚光大功率LED透镜。
专题详解LED用透镜相关知识点一)、以材料分类1、硅胶透镜a、因为硅胶耐温高(也可以过回流焊),因此常用直接封装在LED芯片上。
b、一般硅胶透镜体积较小,直径3-10mm、2、PMMA透镜a、光学级PMMA(聚甲基丙烯酸甲酯,俗称:亚克力)。
b、塑胶类材料,优点:生产效率高(可以通过注塑、挤塑完成);透光率高(3mm厚度时穿透率93%左右);缺点:温度不能超过80°(热变形温度92度)。
3、PC透镜a、光学级料Polycarbonate(简称PC)聚碳酸酯。
b、塑胶类材料,优点:生产效率高(可以通过注塑、挤塑完成);透光率稍低(3mm厚度时穿透率89%左右);缺点:温度不能超过110°(热变形温度135度)。
光学玻璃材料,优点:具有透光率高(3mm厚度时穿透率97%)、耐温高等特点;缺点:体积大质量重、形状单一、易碎、批量生产不易实现、生产效率低、成本高等。
看透透镜的成像规律,从容应用再也不愁透镜是一种重要的光学元件,广泛应用于日常生活和科学实验中。
看透透镜的成像规律,能够让我们从容应用,再也不愁。
本文将从透镜的基本概念开始,深入浅出地介绍透镜的成像规律及应用。
一、透镜的基本概念透镜是一种由光密度不同的两个不同介质的界面构成的物体,主要分为凸透镜和凹透镜两种类型。
凸透镜中心部分较厚,两端较薄,凹透镜则相反。
透镜的两个主要特性是焦距和光圈。
二、透镜的成像规律透镜的成像规律包括两个方面:光线传播路径和成像特性。
下面分别介绍。
1.光线传播路径对于凸透镜,平行光线从透镜左侧进入后,会被透镜折射并集中到透镜的焦点上;对于凹透镜,平行光线从透镜左侧进入后,会被透镜折射后散开,形成一反向的、虚的像。
2.成像特性透镜所成成像的特性分为实像和虚像两种。
实像:当物体位于透镜左侧并在焦点外时,出现的像位于透镜右侧,是一实的像。
虚像:当物体位于透镜左侧并在焦点内时,出现的像位于透镜右侧,是一虚的像。
三、透镜的应用透镜的应用非常广泛,可以用于多种场合,下面列举几个示例。
1. 照相机镜头照相机镜头使用的就是透镜的成像规律。
光从透镜进入照相机内部,经过光敏元件,形成照片。
镜头的物理结构不同,焦距不同,能够实现不同程度的近距离或长距离拍摄。
2. 显微镜或望远镜显微镜或望远镜中透镜的主要作用是对样品进行聚焦,观察其细节。
透镜具有很强的聚焦能力,能够帮助人们看到更小的颗粒或物体。
3. 摄像机透镜在摄像机中主要起到聚焦作用,帮助摄像机光电传感器获取清晰的像。
随着技术的进步,透镜的种类和数量也在不断增加,以实现更好的成像效果。
综上所述,透镜成像规律的正确理解和应用具有非常重要的意义。
大家要通过不断实践和观察,了解透镜的性质和特点,学会运用透镜从事各种实验和应用。
透镜知识点总结一、透镜的基本概念透镜是一种利用透明材质制成的光学器件,可以用来聚焦或散射光线。
根据透镜的形状可以将其分为凸透镜和凹透镜两种。
凸透镜是中间厚边缘薄的透镜,具有将光线聚焦的功能;凹透镜是中间薄边缘厚的透镜,具有将光线散射的功能。
透镜的基本概念可以总结为以下几点:1. 焦距:是透镜的一个重要参数,指的是透镜的焦点到透镜的距离,一般用字母f表示。
焦距的大小与透镜的形状、曲率有关,焦距越小,透镜的折射能力越强。
2. 焦点:是透镜将光线聚焦或散射的位置,对于凸透镜来说,焦点在透镜两侧,对于凹透镜来说,焦点在透镜的同一侧。
3. 主轴:是通过透镜两个焦点并且垂直于透镜的一条线,主轴是透镜的对称轴,一般用来标示透镜的位置和方向。
4. 成像:透镜可以将物体的光线聚焦在一点或散射开来,形成物体的影像。
透镜的成像原理将在后文中进行详细阐述。
二、透镜的分类根据透镜的形状和功能不同,透镜可以分为不同的类别,如凸透镜和凹透镜、球面透镜和非球面透镜、光学透镜和非光学透镜等。
下面对这些分类进行详细介绍。
1. 凸透镜和凹透镜凸透镜是厚中间、薄边缘的透镜,可以将光线聚焦;凹透镜是中间薄,边缘厚的透镜,可以将光线散射。
在实际生活中,我们经常接触到的是凸透镜,如眼镜、放大镜、显微镜等都是利用凸透镜的成像原理来实现的。
2. 球面透镜和非球面透镜球面透镜是最简单的透镜形式,其曲率半径在一个方向上是相等的,即透镜的两个曲率半径是相等的。
而非球面透镜则是指透镜的曲率半径在不同的方向上不相等,这种透镜广泛应用于一些需要复杂成像的场合,如望远镜、摄像镜头等。
3. 光学透镜和非光学透镜在光学透镜中,材料的光学特性对透镜的性能有着重要的影响,常见的光学透镜有玻璃透镜、水晶透镜、塑料透镜等。
而非光学透镜是指利用其他物质而非光学材料制成的透镜,如声学透镜,微波透镜等。
以上是关于透镜的分类,不同类型的透镜在不同场合下有着各自的应用,对于了解透镜的原理和性能十分重要。
透镜及其应用知识点Revised on November 25, 2020透镜及其应用知识点一、透镜的基本概念及性质主光轴:通过两个球面球心的直线。
光心:(O )即薄透镜的中心。
性质:通过光心的光线传播方向不改变。
焦点(F ):凸透镜能使跟主光轴平行的光线会聚在主光轴上的一点,这个点叫焦点。
焦距(f ):焦点到凸透镜光心的距离。
二、凸透镜成像规律 凸透镜成像规律 ⑴u =f 是成实像和虚象,正立像和倒立像,像物同侧和异侧的分界点。
⑵u =2f 是像放大和缩小的分界点⑶当像距大于物距时成放大的实像(或虚像),当像距小于物距时成倒立缩小的实像。
应用(1)照相机:①镜头是凸透镜㈩②物体到透镜的距离(物距)大于二倍焦距,成的是倒立、缩小的实像;③要使像变大,应该让透镜靠近物体,远离胶卷 (2)投影仪:①投影仪的镜头是凸透镜; ②投影仪的平面镜的作用是改变光的传播方向;③物体到透镜的距离(物距)小于二倍焦距,大于一倍焦距,成的是倒立、放大的实像;④要使像变大,应该让透镜靠近物体,远离屏幕 (3)放大镜:①放大镜是凸透镜;②放大镜到物体的距离(物距)小于一倍焦距,成的是放大、正立的虚像;③要让物体更大,应该让放大镜远离物体;三、凸透镜成像动态分析 像距与物距的关系:成实像时:物距与像距移动方向相同(物距变大,像距变小;物距变小,像距变大)。
像的大小变化与像距的变化情况成正比(像距变小,像也变小;像距变大,像也变大)成虚像时:物距减像变大物距减像变小四、透镜光学作图1、过光心的光线经透镜后传播方向不改变;2、平行于主光轴的光线,经凸透镜后经过焦点;经凹透镜后向外发散,但其反向延长线必过焦点(所以凸透镜对光线有会聚作用,凹透镜对光有发散作用);3、经过凸透镜焦点的光线经凸透镜后平行于主光轴;射向异侧焦点的光线经凹透镜后平行于主光轴。
六、辨别凸透镜和凹透镜的方法:1、用手摸透镜,中间厚、边缘薄的是凸透镜;中间薄、边缘厚的是凹透镜;2、让透镜正对太阳光,移动透镜,在纸上能的到较小、较亮光斑的为凸透镜,否则为凹透镜;3、用透镜看字,能让字放大的是凸透镜,字缩小的是凹透镜;七、近视、远视及矫正方法1、成像原理: 从物体发出的光线经过晶状体等一个综合的凸透镜在视网膜上行成倒立,缩小的实像,分布在视网膜上的视神经细胞受到光的刺激,把这个信号传输给大脑,人就可以看到这个物体了。
八年级物理透镜及其应用知识点总结1. 透镜的基本概念透镜是一种光学器件,由透明介质制成,可以使光线发生折射。
根据透镜的形状,分为凸透镜和凹透镜两种。
•凸透镜:厚边薄边,中间薄,两面都是弯曲的。
•凹透镜:薄边厚边,中间厚,两面都是弯曲的。
2. 凸透镜的主要性质2.1 焦距焦距是指光线经过透镜后在光轴上交叉的位置到透镜的距离。
焦距可以分为正焦距(凸透镜)和负焦距(凹透镜)两种。
2.2 焦点焦点是指光线经过透镜折射后的交叉点。
凸透镜的焦点位于透镜的正面,凹透镜的焦点位于透镜的背面。
2.3 物距和像距物距是指光线通过透镜前的物体与透镜之间的距离,通常用符号u表示。
像距是指光线通过透镜后在光轴上形成的像与透镜之间的距离,通常用符号v表示。
2.4 放大率放大率是指物体的像的大小与物体的大小之比。
3. 凸透镜的成像规律凸透镜成像规律是指根据物距、焦距和像距之间的关系来确定像的位置和放大率。
3.1 物距和像距的关系根据凸透镜成像公式,物距、焦距和像距的关系可以表示为:1/f = 1/v - 1/u,其中,f表示焦距。
•当物距大于二倍焦距时,像距为正,成实像;•当物距等于二倍焦距时,成无穷远处的实像;•当物距小于二倍焦距但大于焦距时,像距为负,成虚像;•当物距等于焦距时,成无穷远处的虚像;•当物距小于焦距时,成虚像。
3.2 放大率的计算放大率的计算公式为:放大率 = 像的高度 / 物体的高度。
4. 凹透镜的成像规律凹透镜的成像规律与凸透镜相似,但是需要注意的是焦距为负值。
凹透镜成像规律可以用同样的公式来表示:1/f = 1/v - 1/u。
5. 透镜的应用5.1 透镜的使用透镜在日常生活中有许多应用,比如眼镜、相机镜头、望远镜等。
通过使用透镜,可以调节焦距和放大率,使得眼睛能够看清远处的物体,相机能够拍摄清晰的照片,望远镜能够观测到更远的星体等。
5.2 成像原理在光学仪器中的应用透镜的成像原理在光学仪器中有广泛的应用。
透镜曲率半径和焦距的关系【原创版】目录1.透镜的基本概念2.透镜的焦距和曲率半径的定义3.透镜的焦距和曲率半径的关系4.透镜材料的折射率对焦距的影响5.结论正文透镜是一种重要的光学元件,广泛应用于照相机、显微镜、望远镜等光学仪器中。
透镜的质量和性能直接影响到光学仪器的成像效果和性能。
在透镜的众多参数中,焦距和曲率半径是两个非常重要的参数。
本文将从这两个参数的定义出发,探讨它们之间的关系以及透镜材料的折射率对焦距的影响。
首先,我们来了解一下透镜的基本概念。
透镜是一种用透明材料制成的表面为球面或非球面的光学元件,它可以使光线折射并会聚或发散。
根据透镜的形状和用途,透镜可以分为凸透镜、凹透镜、平面透镜、球面透镜等。
在实际应用中,为了使透镜具有一定的聚光或发散能力,透镜的表面通常为非球面,即曲面。
曲面透镜的曲率半径是指曲面表面的曲率中心的半径。
接下来,我们来定义透镜的焦距和曲率半径。
透镜的焦距是指透镜使光线会聚或发散时,光线与透镜光轴的交点到透镜光心的距离。
而透镜的曲率半径是指透镜表面曲率中心的半径。
对于一个理想的透镜,其焦距和曲率半径可以通过公式计算得出。
在实际应用中,透镜的焦距和曲率半径之间的关系是非常密切的。
根据光学原理,透镜的焦距与曲率半径成正比,即焦距越大,曲率半径越大;焦距越小,曲率半径越小。
此外,透镜材料的折射率也会影响到焦距。
折射率越大,焦距越大;折射率越小,焦距越小。
因此,在设计透镜时,需要根据实际需求选择合适的材料和曲率半径,以达到理想的焦距。
总之,透镜的焦距和曲率半径之间的关系是密切相关的。
在实际应用中,需要根据透镜的用途和性能要求,合理选择透镜的材料和曲率半径,以实现理想的焦距。
一、透镜:至少有一个面是球面的一部分的透明玻璃元件(要求会辨认)1、凸透镜:中间厚、边缘薄的透镜,如:远视镜片,照相机的镜头、投影仪的镜头、放大镜等等;2、凹透镜:中间薄、边缘厚的透镜,如:近视镜片;二、基本概念:1、主光轴:过透镜两个球面球心的直线,用CC/表示;2、光心:同常位于透镜的几何中心;用“O”表示。
3、焦点:平行于凸透镜主光轴的光线经凸透镜后会聚于主光轴上一点,这点叫焦点;用“F”表示。
4、焦距:焦点到光心的距离(通常由于透镜较厚,焦点到透镜的距离约等于焦距)焦距用“f”表示。
注意:凸透镜和凹透镜都各有两个焦点,凸透镜的焦点是实焦点,凹透镜的焦点是虚焦点;三、三条特殊光线(要求会画):四、粗略测量凸透镜焦距的方法:使凸透镜正对太阳光(太阳光是平行光,使太阳光平行于凸透镜的主光轴),下面放一张白纸,调节凸透镜到白纸的距离,直到白纸上光斑最小、最亮为止,然后用刻度尺量出凸透镜到白纸上光斑中心的距离就是凸透镜的焦距。
五、辨别凸透镜和凹透镜的方法:1、用手摸透镜,中间厚、边缘薄的是凸透镜;中间薄、边缘厚的是凹透镜;2、让透镜正对太阳光,移动透镜,在纸上能的到较小、较亮光斑的为凸透镜,否则为凹透镜;3、用透镜看字,能让字放大的是凸透镜,字缩小的是凹透镜;六、照相机:1、镜头是凸透镜;2、物体到透镜的距离(物距)大于二倍焦距,成的是倒立、缩小的实像;七、投影仪:1、投影仪的镜头是凸透镜;2、投影仪的平面镜的作用是改变光的传播方向;注意:照相机、投影仪要使像变大,应该让透镜靠近物体,远离胶卷、屏幕。
3、物体到透镜的距离(物距)小于二倍焦距,大于一倍焦距,成的是倒立、放大的实像;八、放大镜:1、放大镜是凸透镜;2、放大镜到物体的距离(物距)小于一倍焦距,成的是放大、正立的虚像;注:要让物体更大,应该让放大镜远离物体;九、探究凸透镜的成像规律:器材:凸透镜、光屏、蜡烛、光具座(带刻度尺)十、注意事项:“三心共线”:蜡烛的焰心、透镜的光心、光屏的中心在同一直线上;又叫“三心等高”十一、凸透镜成像的规律(要求熟记、并理解):成像条件物距(u)成像的性质像距(v)应用U﹥2f 倒立、缩小的实像F﹤v﹤2f 照相机U=2f 倒立、等大的实像v=2fF﹤u﹤2f 倒立、放大的实像v﹥2f 投影仪U=f 不成像0﹤u﹤f 正立、放大的虚像V﹥f 放大镜口诀:一焦分虚实、二焦分大小;虚像同侧正,实像异侧倒;物远实像小,虚像大。
透镜是根据光的折射规律制成的。
透镜是由透明物质(如玻璃、水晶等)制成的一种光学元件。
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。
它所成的像有实像也有虚像。
透镜一般可以分为两大类:凸透镜和凹透镜。
中央部分比边缘部分厚的叫凸透镜,有双凸、平凸、凹凸三种;中央部分比边缘部分薄的叫凹透镜,有双凹、平凹、凸凹三种。
LED透镜一般为硅胶透镜,因为硅胶耐温高(也可以过回流焊),因此常用直接封装在LED芯片上。
一般硅胶透镜体积较小,直径3-10mm.并且LED透镜一般与LED紧密联系在一起,它有助于提升LED的出光效率、透镜改变LED的光场分布的光学系统。
LED透镜即与LED紧密联系在一起的有助于提升LED的出光效率、改变LED的光场分布的光学系统。
大功率LED 透镜/反光杯主要用于大功率LED冷光源系列产品的聚光,导光等。
大功率LED透镜根据不同LED出射光的角度设计配光曲线,通过增加光学反射,减少光损,提高光效(而设定的非球面光学透镜)。
下面着重讲解PMMA材料的二次聚光大功率LED透镜。
专题详解LED用透镜相关知识点一)、以材料分类1、硅胶透镜a、因为硅胶耐温高(也可以过回流焊),因此常用直接封装在LED芯片上。
b、一般硅胶透镜体积较小,直径3-10mm.2、PMMA透镜a、光学级PMMA(聚甲基丙烯酸甲酯,俗称:亚克力)。
b、塑胶类材料,优点:生产效率高(可以通过注塑、挤塑完成);透光率高(3mm厚度时穿透率93%左右);缺点:温度不能超过80°(热变形温度92度)。
3、PC透镜a、光学级料Polycarbonate(简称PC)聚碳酸酯。
b、塑胶类材料,优点:生产效率高(可以通过注塑、挤塑完成);透光率稍低(3mm厚度时穿透率89%左右);缺点:温度不能超过110°(热变形温度135度)。
光学玻璃材料,优点:具有透光率高(3mm厚度时穿透率97%)、耐温高等特点;缺点:体积大质量重、形状单一、易碎、批量生产不易实现、生产效率低、成本高等。
不过目前此类生产设备的价格高昂,短期内很难普及。
此外玻璃较PMMA、PC料易碎的缺点,还需要更多的研究与探索,以现在可以实现的改良工艺来说,只能通过镀膜或钢化处理来提升玻璃的不易碎特性,虽然经过这些处理,玻璃透镜的透光率会有所降低,但依然会远远大于普通光学塑料透镜的透光效果。
所以玻璃透镜的前景将更为广阔。
二)、LED透镜的应用分类1、一次透镜a、一次透镜是直接封装(或粘合)在LED芯片支架上,与LED成为一个整体。
b、LED芯片(chip)理论上发光是360度,但实际上芯片在放置于LED支架上得以固定及封装,所以芯片最大发光角度是180度(大于180°范围也有少量余光),另外芯片还会有一些杂散光线,这样通过一次透镜就可以有效汇聚chip 的所有光线并可得到如180°、160°、140°、120°、90°、60°等不同的出光角度,但是不同的出光角度LED的出光效率有一定的差别(一般的规律是:角度越大效率越高)。
c、一次透镜一般用PMMA、PC、光学玻璃、硅胶等材料。
2、二次透镜a、二次透镜与LED是两个独立的物体,但它们在应用时确密不可分。
b、二次透镜的功能是将LED光源的发光角度再次汇聚光成5°至160°之间的任意想要的角度,光场的分布主要可分为:圆形、椭圆形、矩形。
c、二次透镜材料一般用光学级PMMA或者PC;在特殊情况下可选择玻璃。
三)、以规格分类1、穿透式(凸透镜)a、当LED光线经过透镜的一个曲面(双凸有个曲面)时光线会发生折射而聚光,而且当调整透镜与LED之间的距离时角度也会变化(角度与距离成反比),经过光学设计的透镜光斑将会非常均匀,但由于透镜直径和透镜模式的限制,LED 的光利用率不高及光斑边缘有比较明显的黄边;b、一般应用在大角度(50°以上)的聚光,如台灯、吧灯等室内照明灯具;2、折反射式(锥型或杯型)a、透镜的设计在正前方用穿透式聚光,而锥形面又可以将侧光全部收集并反射出去,而这两种光线的重叠(角度相同)就可得到最完善的光线利用与漂亮的光斑效果;b、也可在锥形透镜表面做些改变,可设计成镜面、磨砂面、珠面、条纹面、螺纹面、凸或凹面等而得到不同光斑效果。
3、透镜模组a、是将多个单颗透镜通过注塑完成一个整体的多头透镜,按不同需求可以设计成3合1、5合1甚至几十颗合一的透镜模组;也可以把两个单独的透镜通过支架组合在一起。
b、此设计有效节省生产成本,实现产品品质的一致性,节省灯具机构空间,更容易实现“大功率”等特点。
四)、用料及生产1、LED透镜作为光学级的产品,对透光性、热稳定性、密度、折射率均匀性、折射率稳定性、吸水性、混浊度、最高长期工作温度等都有严格的要求。
因此,必须根据实际选择透镜的材料。
原则上选择光学级PMMA,如有特殊的需求可选择光学级PC.目前为日本三菱PMMA材料为最好(VH001是经常选择的牌号),三菱公司在中国的分厂南通丽阳就会稍逊一些。
2、必须配备万级甚至更高级别的无尘车间,作业人员必须着防静电服装、戴手指套、戴口罩等防静电防尘措施,并且定期对车间做检验与清理。
3、须有专业的光学注塑机如东芝、德马格、海天、震雄等品牌的注塑机,并严格控制注塑工艺才能得到合格的产品。
4、产品检验:无气泡、无凹陷、无缩痕、无流纹、无月牙;形状精度Rt<0.005表面粗糙度Ra<0.0002.5、产品必须用防静电防尘PVC包装,并且须完全密封包装,存放必须严格控制温度与湿度,并且最好不要存放超过一年以上。
从以上LED透镜的设计与生产过程来看,看似简单的LED透镜,从设计到成品,其对软件、硬件的要求都非常高,这也造成了市场上LED透镜的价格差异很大。
从LED照明普及的美好前景来看,透镜做为LED照明灯具的必备部件,市场前景也将越来越好。
五)、LED透镜的设计与模具加工1、首先取决于光源(大功率LED),不同品牌的大功率LED(例如CREE、lumileds、首尔、欧司朗、艾笛森、长森源等),其芯片结构与封装方式、光线特性等均会有所区别,从而造成同样的透镜搭配不同规格品牌LED时会所差异;所以要求有针对性开发(以主流品牌为导向),才能达成实际需要;2、利用光学设计软件(如Tracepro、CodeV、Zemax等)设计并进行模拟光学跑光,设计得到相应的光学非球面曲面;3、LED透镜本身属于精密光学配件,故其对模具的精度要求极高,特别是透镜光学曲面的加工精度要达到0.1μm、镜片偏心度要达到3μm以内。
一般对此类高精度模具的加工必须具有以下设备:超精密加工机(例如:PRECITECHNANOFORM350)、CNC综合加工机、平面磨床、铣床、CNC放电加工机、表面轮廓仪等。
4、模具最精密的部件在于光学模仁,首先选用专用模仁钢材,完成初胚,镀镍后再用超精密加工机进行非球面技术加工曲面。
六)、优势1、无论远近,灯罩(反光杯)与透镜没多大区别,均匀性来讲,透镜会优于反光杯。
2、用小角度的LED透镜,效果比灯罩好,因为要射得远的!灯罩聚光已经过透镜(因为LED本身一定会有透镜的)再经过一次光罩聚光,这次会浪费很多光的,还不如在透镜就聚光了,而透镜的发光角度很好处理。
另:如果空间可以的话,用3个1W的,比使用一个3W的效果要好得多。
3、相比之下,灯罩发光均匀点范围大,但是投光度不好,透镜则相反。
4、LED透境显得要高档些。
七)、光损失斟酌1、有泡壳、透镜的灯具其光通量实际要满足标准要求的光分布,还需考虑外壳、透镜的透过率、溢出光损失等因素。
而泡灯或作普通照明用大功率需要用透镜将平行光束进行扩散处理,来满足标准的要求。
为使光学效果更加合理,设计中应将灯具外罩分割成矩形小单元,这样做的目的在于打碎光波的波面,使产品产生均匀的外观效果。
在每个小单元中,采用椭球面,因为该面具有水平和垂直两个方向的弧度,从而可以在两个方向上用不同的曲率半径达到不同的扩散效果。
其根本目的是克服传统技术的不足,合理利用光通量,实现均匀、高效的光分布。
实际上泡灯类的外壳就是PC料(注塑完成),球形、梨形、筒形的泡壳都是非小单元、非平面的整壳,光损失很大、光角度偏小。
2、因为透镜的一个表面为具有水平和垂直两个方向曲率半径的曲面,所以可以使入射光在水平方向和垂直方向都得到扩散。
鉴于两个方向的曲率半径相互独立,所以可以根据要求,分别调节两个曲率,使得光输出在两个方向上得到不同程度的扩散。
因此,使用双向曲率曲面构成的透镜,可以根据设计要求更自由地分配光输出,更高效地利用光通量,减少不必要的浪费和眩光。
此外,由于使用的是光滑过渡的曲面,灯具有均匀过渡的光分布和良好的外观。
完全透明的PMMA 灯饰或灯罩会在光源的中心造成眩目或刺眼的弦光,但是亮度在光源外围却迅速减少。
很多社交场合与作业环境的照明必须排除这种令人不快的气氛或是尽量减少引起眼睛不适的光源。
3、每个透镜单元在本体上的投影为矩形,从而使各单元能紧密、整齐地排列。
平行入射光束经过透镜单元的折射作用,在水平方向形成左右对称的均匀扩散,在垂直方向形成向下偏折的均匀扩散。
通过调整一组透镜中各单元的大小和两个方向的曲率半径,调配出射光通量在不同立体角范围内的分布,达到设计要求的光分布。
鉴于入射曲面的作用是使光线发生偏折形成扩散,产品设计中具体每组透镜的单元个数、单元大小、曲率半径等都可以结合实际情况而变化。
实际情况是大功率用透镜的透镜上的内纹(为分割小单元)都由厂家做好,选用时只考虑透镜高度、角度、材质这些。
4、我们选择将光源放于透镜焦点的内侧,光源离透镜越远,透镜收集到的光源光通量越少,因而透镜系统的效率越低,根据单凸透镜的计算公式:r=(nL-1)f.其中r-凸面曲率半径,nL-透镜材料折射率,f-透镜焦距在选定透镜材料的情况下,焦距越大,曲率半径越大。
在同样透镜孔径Φ的条件下,曲率半径越大,透镜越薄。
而透镜越厚,像差会越明显,从而影响使用效果。
因此,尽可能选择焦距较大的透镜。
同时,焦距的增大,光学系统尺寸的增加,因此,透镜的焦距也不可以一味追求最大。
由于透镜厚度不是很大,因此没有采用菲涅耳透镜,避免增加加工的繁琐性和成本。