菲涅尔透镜是一种螺纹透镜,由聚烯烃材料注压而成,也可用玻璃制作,一面为光面,另外一面刻录了由小到大的同心圆。它的纹理是根据光的折射以及相对灵敏度和接收角度要求来设计的,其原理特点在于它将光线集中在一处形成中心焦点,通过每个凹槽(可视为独立的小透镜)将光线调整成平行光或聚光。
在航海时期,灯塔作为港口重要的信标,其光学特性对航行安全至关重要。早期灯塔的光束辐射距离有限,只能达到12至20公里,这限制了其在更远距离的指引作用。当时的法国物理学家奥古斯汀·菲涅尔便基于这种环境下设计发明最早的用于航海灯塔的透镜,以提高灯塔光的亮度和射程。
菲涅尔透镜的设计初衷是用于建立一个玻璃菲涅尔透镜系统,即灯塔透镜。在此之前,布封伯爵提出“将数个独立的截面安装在一个框架上来制作更轻更薄的透镜”的想法,而孔多塞(1743-1794)则提议用单片薄玻璃来研磨出这样的透镜。在此基础上,著名的法国物理学家奥古斯汀·菲涅尔结合先人的经验,设计出一种全新的透镜,这种透镜镜片表面一面为光面,另一面则刻录了由小到大的同心圆纹理,这些纹理是根据光的折射以及相对灵敏度和接收角度要求来制定的,每个同心圆凹槽都可以看作一个独立的小透镜,它们共同工作,将光线集中一处,形成中心焦点,最终发明出了菲涅尔透镜。
菲涅尔透镜的发明不仅改进了灯塔的光学特性,而且为后续的光学研究提供了新的方向。它的设计理念和制作技术对于后续的光学透镜制作和应用产生了深远的影响。
编辑:殷宝怡
审核:王玉凤
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