凸透鏡會把光匯聚在乙個極小的點嗎?

時間 2022-01-24 06:56:17

1樓:

前面有人提到了關鍵原因,是像差。理論上只要物距足夠接近凸透鏡焦點,可以實現無限倍放大,那為啥要顯微鏡?還有,如果你看天文望遠鏡,或者高精度顯微鏡,那些精密光學儀器,肯定不是很簡單的兩片鏡片構成,光乙個物鏡,可能就是好幾個鏡片組成的透鏡組,甚至還有膠合的。

為什麼做這麼麻煩?就因為像差。一般有這麼幾個,球差,彗差,象散,場曲,畸變,倍率色差,位置色差。

最簡單的乙個就是球差,因為幾何光學裡面學的那些公式,都有乙個基本假設前提,傍軸近似!所以有sinθ≈θ,但這個要求不滿足時,那麼所有一切公式全部推翻。那麼不同角度入射的光也不會聚焦在同一點。

所以我們平時學的幾何光學裡的成像知識,全部都是一階近似下的結論。再比如薄透鏡,用的近似就是假設足夠薄接近於0,實際上肯定不是吧,所以薄透鏡公式也不成立。

另外還有一點很重要的,其實和幾何光學無關,牽涉到了物理光學,就是衍射極限。幾何光學考慮的前提是,假設所有考慮的尺寸均遠大於光波長,包括光線尺寸。事實上,光本來就不可能匯聚到乙個遠小於光波長尺寸的點,這是衍射極限所限制的。

點光源這個玩意,本來就是像「質點」一樣是個理想的近似。現實中不存在無尺寸的「質點」,也不存在無尺寸的「點光源」。光本質是電磁波,本來也是要滿足麥克斯韋方程的。

求解空間中麥克斯韋方程,就會發現這個限制。而麥克斯韋方程,是幾何光學從未考慮過的玩意(幾百年前明朝時期別人研究幾何光學的時候,麥神還沒出生,老麥是清末誕生)。這邊可以簡單說一下,無限大均勻無損介質中的任意電磁波分布,可以認為是一系列平面波的疊加。

而平面波的某一方向波矢永遠不超過k。這個對應於空間頻域受限,根據傅利葉變換中的測不准原理。如果空間頻域受限,那麼空間尺寸就會大約大於2π/k≈λ。

所以光斑再小,也無法遠低於λ,除非不是無限大,在某個局域被束縛,那麼這是可能的。但幾何光學考慮的情形,基本都是無限大自由空間。

不過你這裡幾個公釐,也不是衍射極限,畢竟可見光波長也大幾百奈米了。所以主要產生原因是像差。

2樓:雲淡風輕

凸透鏡聚焦的時候,會存在像散吧,不能真正意義上匯聚到同乙個點。如果想匯聚到乙個點,得使用離軸拋物面鏡吧。

3樓:夜夜燁燁

實際上,初高中物理裡面的凸透鏡把光線匯聚成一點的現象是理想情況下才會出現,這是幾何光學的近似條件下才會出現,實際中當然不可能出現。這個在以後大學物理裡面會詳細講

4樓:Trevor.S

理想條件就跟真空中的球形雞一樣,你在教科書上天天看,但在生活中鬼都遇不到。

我來告訴你平行光匯聚成光點要求的理想條件是什麼:

1、物體(這裡太陽)距離透鏡無限遠。顯然這裡天文距離都不夠遠。

2、透鏡口徑無限大,足夠收集所有平行光。

3、透鏡厚度無限薄。換句話說理想透鏡就是零像差。

你如果是高中生的話就背過就行了,不用考慮為什麼,以後你有機會學習物理光學再說吧。

ps 現代晶元技術的發展就是依靠光刻,把光匯聚成奈米尺度的點在晶元上刻蝕,這個點越小,晶元上整合的元器件就越多,它的運算能力就越強,當然也賣的越貴……

5樓:曹巨集濤

你的手不是精密的儀器。無法跟光束保持足夠的垂直,也很難精確的保持物距。

6樓:SilverBeet

是可以的,你要調節放大鏡的角度,和物距,使得正好是平行光入射,這樣才能聚光,同時讓木頭燃燒

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