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平凸透镜的结构与光学特性

点击次数:24  更新时间:2025-09-05

平凸透镜是光学透镜中较基础且应用广泛的类型之一,属于正透镜(会聚透镜)的范畴,其核心特征是 “一面为平面,另一面为凸球面”,能将平行光聚焦于单一焦点,在光学成像、光束准直、光能量汇聚等场景中发挥关键作用。

平凸透镜的结构设计决定了其特殊的光学行为,核心特点可概括为 “非对称结构,对称光学性能(特定条件下)”:

结构特征

透镜由光学基材(如玻璃、石英、树脂等)制成,仅包含两个光学表面:一个是平面,另一个是凸球面,球面的曲率中心位于透镜凸面的外侧(远离平面的一侧)。

与双凸透镜(两面均为凸球面)相比,平凸透镜的结构更简单,且在同等焦距下,其体积和重量更小,适合对安装空间有要求的场景。

光学特性:

会聚光线:作为正透镜,平凸透镜对入射的平行光(如太阳光、激光)具有会聚作用—— 平行于透镜光轴的光线经透镜折射后,会汇聚于透镜另一侧的 “焦点” 上;反之,从焦点发出的发散光经透镜折射后,会变为平行于光轴的平行光。

*小球差:当平行光从平面侧入射时,平凸透镜的球差(球面像差,因透镜球面曲率导致不同位置光线聚焦偏差的误差)*小,这是其重要优势之一(若从凸面侧入射,球差会显著增大),因此多数场景下会优先选择 “平面进、凸面出” 的光路设计。

无彗差(特定条件):在 “平行光沿光轴入射” 的理想条件下,平凸透镜可近似认为无彗差(导致成像边缘模糊的像差),成像清晰度较高。 
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