现在的相机、显微镜都用到了凸透镜,而不是用小孔成像,为什么要用凸透镜废弃小孔成像呢?凸透镜的作用是什么?

我复习了下初中物理的凸透镜成像规律:

  1. 平行于光轴入射的光线经过后焦点出射;
  2. 经过光心入射的光学方向保持不变;
  3. 经过前焦点入射的光线平行于光轴出射。

我们都知道光线通过凸透镜时,会发生折射现象,而凸透镜的作用就在于它能够将物体同一个点发射的光经过折射聚焦到光屏上,从而得到一个清晰倒立的像。

所以凸透镜可以认为是小孔成像的plus版本:

  1. 能够成清晰的像;
  2. 能让更多的光线进入;
  3. 增加了成像的亮度和清晰度;
  4. 能调整焦距来改变成像距离,焦距小,能拍到更远的像,焦距大,能拍到近的像;
  5. 凸透镜还可以通过组合多个透镜来实现更复杂的成像系统;
  6. 通过调整光圈的孔径、成像距离、焦距,通过镜头进入相机的光束横截面积会变化,照片的景深由此可以改变;
  7. 通过不断完善光学系统和感光底片,成像所需的曝光时间越来越小,人们能够越来越方便地记录下那一刻瞬间;

人的眼睛其实就相当于一个凸透镜,当外界光线经过晶状体折射之后会在视网膜上形成倒立缩小的实像,再经过视神经传给大脑我们就有了视觉。我们能看清远近不同的物体就是因为晶状体的曲度可以调节,当看近处时曲度变大,看远处时曲度变小。

正常眼球看远处和近处时的调焦方式
正常眼球看远处和近处时的调焦方式

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