透鏡與光學(xué)儀器

  光學(xué)儀器，例如照相機(jī)、投影儀、望遠(yuǎn)鏡、顯微鏡等都裝有
透鏡。所謂透鏡是指由具有折射能力的材料，根據(jù)我們?cè)O(shè)計(jì)
要求，制成聚焦或發(fā)散光線的一種光學(xué)部件。整個(gè)光學(xué)工業(yè)
都致力于設(shè)計(jì)與生產(chǎn)這類儀器或它們的部件。這些儀器都要
服從斯涅耳定理，并都按這一定理設(shè)計(jì)。

透鏡
  按以上辦法做成的裝置稱為圓柱形透鏡。請(qǐng)注意：我們只
是指出為了使光線聚焦，要使棱形截面無限增多，除此之外，
我們并沒有對(duì)透鏡的表面給出任何限定?？梢宰C明它的表面
非常接近于圓柱體的曲面。換句話說，代表曲面的
線是。一段圓弧。只要透鏡的寬度與最大厚度相對(duì)于透鏡到平
行光的會(huì)聚的距離來說相當(dāng)小的時(shí)候，圓柱形曲面與理想透
鏡曲面的差別就不大。

  圓柱透鏡把遠(yuǎn)處點(diǎn)光源的光會(huì)聚在一條線上。對(duì)于大多
數(shù)用途來說，應(yīng)使光聚焦于一點(diǎn)。為此，就應(yīng)當(dāng)使透鏡曲面
上各點(diǎn)的曲率半徑相等，即透鏡曲面應(yīng)為球面的一部分。幾
乎所仃透鏡都是由兩個(gè)球面包絡(luò)而成。
  通過透鏡中心、兩個(gè)圓球的中心又都位于其上的線，稱為
透鏡的主光軸。平行射入的光線在主光軸上聚焦的那一點(diǎn)，
稱為主焦點(diǎn)F。主焦點(diǎn)至透鏡中心的距離，稱為焦距，

如果與焦距相比透鏡較薄，那么光線從透鏡的任一側(cè)射
人，都沒有差別，它們的焦距都一樣。如果透鏡本身是對(duì)稱的，
顯然它的光學(xué)特征也是對(duì)稱的。對(duì)于所有薄透鏡來說，這個(gè)結(jié)
論都是適用的，可用下列實(shí)驗(yàn)證明：讓一透鏡把平行的太陽光
線聚焦在一張紙或紙板上，如果把這透鏡翻轉(zhuǎn)過來，焦點(diǎn)與透
鏡的距離不變

當(dāng)采用高折射系數(shù)的玻璃。對(duì)一定曲率半徑的透鏡表面來說，
玻璃的折射系數(shù)愈高，光線通過它的偏折愈大。我們還需要透
鏡表面的曲率半徑小?？墒峭哥R直徑不會(huì)大干曲率半徑的兩
倍j所以表面的曲率半徑小，透鏡的尺寸也必然小。由此可知，
高放大倍數(shù)的放大鏡，它的透鏡尺寸一定小。你們見到修表
技師戴在眼上的那種放大鏡就是一例。(大的放大鏡，它的視
野大，但它的放大倍數(shù)小。)
  同所有其他儀器一樣，簡(jiǎn)單顯微鏡也有它的限制。高放
大倍數(shù)的小透鏡，即令物體在強(qiáng)的照明條件下，進(jìn)入眼睛的光
線也太少，像看上去太暗。復(fù)式顯微鏡，克服了這
種缺點(diǎn)，像較明亮、清晰，但也有它的限制。
  雖然簡(jiǎn)單尼微鏡有它的限制，但放火倍數(shù)仍可達(dá)100左
右。在科學(xué)史上最轟動(dòng)的發(fā)現(xiàn)之一就是17世紀(jì)荷蘭科學(xué)家盧
文霍克(Leeuwenhock)使用一只直徑僅I一2毫米透鏡所
做的簡(jiǎn)單顯微鏡第一次看到了肉眼看不見的微生物。他做透
鏡的方法你也能夠模仿。他把一根玻璃棒加熱，軟化，拉成細(xì)
長(zhǎng)的絲。再把這根玻璃絲放在火焰上慢慢地加熱，直到絲的一
端熔融，成為一個(gè)圓球形。他就拿這個(gè)小玻璃圓球來做他的
顯微鏡。

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