禿透鏡原理大揭秘|禿透鏡：光學新定義

禿透鏡：看不見的放大鏡

禿透鏡，也稱為 plano-convex lens，是一種常用於放大物體的透鏡。它由一個平面和一個凸面組成，因此它的焦距比相同曲率半徑的雙凸透鏡要大。

禿透鏡的成像原理

當光線通過禿透鏡時，會發生折射。來自物體的光線會被折射透鏡，並在透鏡的另一側會聚或發散。禿透鏡的成像原理與雙凸透鏡相似，但由於其焦距較大，因此其放大倍率也較低。

禿透鏡的應用

禿透鏡常被用於放大物體，例如：

• 放大鏡：用於觀察微小物體。
• 投影儀：將影像放大投射到螢幕上。
• 望遠鏡：用於觀察遠處的物體。

禿透鏡和雙凸透鏡的比較

特點	禿透鏡	雙凸透鏡
形狀	平面 + 凸面	凸面 + 凸面
焦距	較大	較小
放大倍率	較低	較高
成本	較低	較高

禿透鏡的注意事項

使用禿透鏡時需要注意以下幾點：

• 禿透鏡的放大倍率較低，因此不適合用於放大高倍率的物體。
• 禿透鏡的像質較差，因此不適合用於高精度成像。
• 禿透鏡的像距較遠，因此不適合用於觀察近距離的物體。

以下是禿透鏡的表格：

特性	值
焦距	f
放大倍率	M = 1 + d/f
像距	v = f * d / (f + d)
物距	d
物高	h
像高	h’ = -M * h

其中，f 是焦距，d 是物距，v 是像距，M 是放大倍率，h 是物高，h’ 是像高。

參考資料

• 維基百科：透鏡
• 維基百科：薄透鏡
• 物理 e-learning：動畫:面,透鏡成像與成像公式 [示意圖]
• PhET：Geometric Optics_幾何光學 – Optics | Lenses | Mirrors
• 均一教育平台：【觀念】凸透鏡成像作圖法及成像性質
• 凸透鏡:原理,成像公式,凸透鏡成像,成像原理,成像規律, …
• 透鏡成像變變變,凸透鏡與凹透鏡的成像,凸透鏡的成像觀察,透鏡種 …

如何自製簡易禿透鏡？DIY 愛好者的入門指南

製作凸透鏡需要用到以下工具和材料：

材質	數量	説明
丙烯酸板	一片	厚度 3mm 或 5mm，可依個人需求選擇
蠟燭	一根	用於加熱丙烯酸板
圓形模具	一個	可用硬幣、量角器等代替
剪刀或美工刀	一把	用於切割丙烯酸板
打火機或酒精燈	一個	用於修整禿透鏡邊緣
砂紙	若干	用於磨光禿透鏡表面
彩色筆或油漆	可選	用於裝飾禿透鏡

製作步驟如下：

1. 加熱：用打火機或酒精燈加熱丙烯酸板，過程中需不斷移動火焰避免過度加熱造成變形。
2. 塑形：當丙烯酸板微微軟化後，將圓形模具壓在加熱部位上，並輕輕按壓使其成型為凸透鏡。
3. 定型：待丙烯酸板冷卻後，將其從模具中取出。
4. 切割：用剪刀或美工刀將凸透鏡周邊多餘部分切除。
5. 修邊：用打火機或酒精燈微微加熱凸透鏡邊緣，使其光滑平整。
6. 打磨：用砂紙將凸透鏡表面打磨光滑，可以更好地聚焦光線。
7. 裝飾：如果需要，可以使用彩色筆或油漆在凸透鏡上進行裝飾。

製作小貼士：

• 加熱丙烯酸板時，要小心控制温度，避免過度加熱造成變形或融化。
• 塑形過程中，要慢慢按壓，避免用力過猛導致破裂。
• 修邊和打磨時，不要過度用力，避免損壞透鏡表面。

注意事項：

• 使用打火機或酒精燈時，請注意安全。
• 丙烯酸板加熱過程中會產生異味，請在通風良好的環境下操作。

製作完成後，即可進行各種有趣的實驗，例如用凸透鏡聚焦陽光點燃紙張、觀察物體的放大效果等等。希望這份入門指南能夠幫助你輕鬆地自製簡易禿透鏡，開啟精彩的科學探索之旅！

如何利用凸透鏡進行科學實驗？中學生實驗指導

凸透鏡是一種常見的光學元件，它可以將光線匯聚到一個焦點，從而產生放大的圖像。在科學實驗中，凸透鏡可以被用於各種不同的目的，例如：

• 放大物體: 凸透鏡可以放大物體的圖像，使其更容易觀察。例如，可以使用凸透鏡來觀察生物細胞、昆蟲、郵票等微小物體。
• 聚焦光線: 凸透鏡可以將光線聚焦到一個小的區域，從而產生大量的熱能。例如，可以使用凸透鏡來點燃紙張或木材。
• 形成虛像: 凸透鏡可以形成物體的虛像，虛像可以被投影到一個屏幕上。例如，可以使用凸透鏡來製作幻燈片投影機。

以下是一些利用凸透鏡進行科學實驗的例子:

實驗名稱	實驗目的	實驗材料	實驗步驟
利用凸透鏡形成放大像	觀察放大後的物像	凸透鏡、蠟燭、白紙	將蠟燭放在凸透鏡的焦距以內，調整凸透鏡與白紙之間的距離，在白紙上觀察到放大的蠟燭像
利用凸透鏡點燃紙張	利用凸透鏡聚焦陽光點燃紙張	凸透鏡、陽光、紙張	將凸透鏡對準陽光，將紙張放在凸透鏡的焦點處，陽光聚焦在紙張上，紙張將被點燃
利用凸透鏡製作幻燈片投影機	將幻燈片投影到屏幕上	凸透鏡、幻燈片、屏幕	將幻燈片放在凸透鏡的焦距以內，調整凸透鏡與屏幕之間的距離，在屏幕上觀察到放大的幻燈片像

中學生在進行以上實驗時，需要注意以下安全事項:

• 使用凸透鏡時，不要直視太陽光，以免灼傷眼睛。
• 使用凸透鏡點燃紙張時，請在安全的地方進行，並注意防火安全。
• 實驗結束後，請將實驗材料和其他物品收拾整理好。

希望以上信息對您有所幫助。

禿透鏡：一種特殊的透鏡

在光學領域中，存在著各種不同的透鏡，其中一種特殊的透鏡被稱為「禿透鏡」。與常見的凸透鏡和凹透鏡不同，禿透鏡的兩側都是平坦的表面，沒有任何曲率。這種特殊的形狀使得禿透鏡不具有會聚或發散光線的能力，而是扮演著一個平行光線幹擾的角色。

透鏡類型	表面形狀	光線效果
凸透鏡	兩側凸起	會聚光線
凹透鏡	兩側凹陷	發散光線
禿透鏡	兩側平坦	平行光線幹擾

禿透鏡主要用於以下幾個方面：

• 光學干涉: 禿透鏡可以將兩束光線重疊在一起，產生干涉效應。這種效應可以被用於測量光波的波長和相位差。
• 光束整形: 禿透鏡可以改變光束的形狀和方向，例如將光束從圓形變換為方形。
• 光學元件: 禿透鏡可以與其他光學元件組合，例如用於製造衍射光柵或光柵干涉儀。

禿透鏡的應用範圍十分廣泛，例如在光學測量、干涉計測、光學通信和生物醫學等領域都扮演著重要的角色。

禿透鏡的原理

禿透鏡的工作原理是基於光波的干涉效應。當兩束光波重疊在一起時，它們會相互幹擾，產生明暗相間的圖案。圖案的形狀和位置取決於光波的波長和相位差。

禿透鏡可以通過不同的方式產生干涉效應，例如使用楊氏雙縫實驗或菲涅耳雙稜鏡。在楊氏雙縫實驗中，兩束光波通過兩個狹縫後會產生干涉圖案；在菲涅耳雙稜鏡中，兩束光波會被稜鏡分成兩部分，然後重疊在一起產生干涉圖案。

禿透鏡的干涉效應可以被用於測量光波的波長和相位差。通過分析干涉圖案的形狀和位置，可以獲得光波的波長和相位差信息。

禿透鏡的應用

禿透鏡的應用範圍十分廣泛，例如：

• 光學測量: 禿透鏡可以被用於測量光波的波長、相位差和光強等參數。
• 干涉計測: 禿透鏡可以被用於製造干涉儀，例如邁克爾遜干涉儀和馬赫-曾德爾干涉儀。這些干涉儀可以被用於測量物體的形狀、表面粗糙度和折射率等參數。
• 光學通信: 禿透鏡可以被用於製造光纖通信系統中的光分束器和光耦合器。這些器件可以將光信號分束或耦合到不同的光纖中。
• 生物醫學: 禿透鏡可以被用於製造光學顯微鏡和光學斷層掃描儀。這些儀器可以被用於觀察生物體內的細胞和組織。

禿透鏡是一種重要的光學元件，在現代科技中扮演著重要的角色。隨着科技的發展，禿透鏡的應用將會更加廣泛。

禿透鏡：一種奇特的放大鏡

禿透鏡，又稱平凸透鏡，是一種只有一面曲率的透鏡。與常見的凸透鏡不同，禿透鏡的另一面是平坦的。 這種特殊的結構使其在光學領域擁有獨特的應用。

1. 禿透鏡的原理

禿透鏡的原理與凸透鏡相似，都遵循折射定律：光線通過不同介質時會發生彎折。當光線從空氣射入禿透鏡時，會發生折射，並向透鏡的曲率中心方向偏折。由於禿透鏡只有一面曲率，因此光線僅會在曲率面上發生折射，平坦的一面不會使光線發生偏折。

2. 禿透鏡的成像規律

與凸透鏡一樣，禿透鏡也能將物體成像。然而，禿透鏡的成像規律與凸透鏡不同。 禿透鏡的成像總是虛像，且位於物體的同側。以下表格總結了禿透鏡的成像規律：

物體位置	像的位置	像的性質
位於焦點之前	位於焦點和透鏡之間，放大 ，虛像
位於焦點上	像在無窮遠處，放大無窮，虛像
位於焦點之後	像在透鏡和焦點之間，縮小 ，虛像

3. 禿透鏡的應用

禿透鏡由於其特殊的成像特點，擁有廣泛的應用領域。 例如，眼鏡中的遠視鏡片就是由禿透鏡製成的。 禿透鏡也可以用作放大鏡，用於觀察物體的細節。 此外，禿透鏡還可用於製作投影儀和顯微鏡等光學儀器。

禿透鏡的侷限性

禿透鏡也存在一些侷限性。 例如，禿透鏡的放大倍數較低，因此不能用於高倍率的觀察。 此外，禿透鏡的成像質量不如凸透鏡，容易出現圖像畸變和色差。

總結

禿透鏡是一種獨特的透鏡，擁有特殊的光學特性。 禿透鏡在光學領域擁有廣泛的應用，例如眼鏡、放大鏡、投影儀和顯微鏡等。 然而，禿透鏡也存在一些侷限性，例如放大倍數低和圖像質量差等。