透鏡：改變光的途徑
透鏡是一種裝置，可用於匯聚或發散光線。它們通常由一片玻璃或具有類似特性的其他材料製成，例如石蠟（用於微波透鏡）或樹脂（用於放大鏡和眼鏡）。它們可以具有各種形狀，但最常見的形狀是凸透鏡（中間更厚，邊緣更薄）和凹透鏡（中間更薄，邊緣更厚）。
用途
透鏡在許多應用中都有用，包括：
- 成像：凸透鏡可用於形成物體的實像或虛像，這在相機、放大鏡和其他光學設備中至關重要。
- 光束調製：透鏡可用於聚焦或發散光束，如在激光設備和望遠鏡中。
- 矯正視力：凹透鏡用於矯正近視，而凸透鏡用於矯正遠視。
- 科學設備：透鏡用於顯微鏡、望遠鏡和光譜儀等科學儀器。
類型
透鏡的主要類型如下：
| 類型 | 特徵 | 用途 |
|---|---|---|
| 凸透鏡 | 中間較厚，邊緣較薄 | 匯聚光線 |
| 凹透鏡 | 中間較薄，邊緣較厚 | 發散光線 |
| 平凸透鏡 | 一側面平坦，另一側面凸出 | 部分匯聚，部分發散 |
| 平凹透鏡 | 一側面平坦，另一側面凹陷 | 發散光線 |
| 凸凹透鏡 | 一側面凸出，另一側面凹陷 | 可能匯聚或發散光線 |
焦點和焦距
凸透鏡具有正焦點，當平行光束穿過它們時會匯聚在其焦點上。凹透鏡具有負焦點，當平行光束穿過它們時會發散，看起來好像是從其負焦點發出的。距離透鏡的焦點稱為焦距，它是透鏡強度的度量。
歷史
歷史證明，至少從 12 世紀以來就已經使用了透鏡。最早的光學透鏡出現在維京時代，用於點燃火種和矯正視力。眼鏡於 13 世紀後期在義大利被發明，透鏡從此成為矯正視力方面的不可或缺的工具。
凸透鏡與凹透鏡的差別
凸透鏡與凹透鏡是光學中常見的兩種類型透鏡，它們在光束的折射和成像上有著不同的特性。以下是凸透鏡與凹透鏡之間的主要差別：
| 特徵 | 凸透鏡 | 凹透鏡 |
|---|---|---|
| 鏡片形狀 | 中心較薄、邊緣較厚 | 中心較厚、邊緣較薄 |
| 折射方向 | 光束會向透鏡中心折射 | 光束會向透鏡中心外折射 |
| 成像 | 可形成實像和虛像 | 僅能形成虛像 |
| 放大 | 可放大或縮小影像 | 無放大率 |
| 焦距 | 為正值 | 為負值 |
焦距與成像
焦距是光線平行於主軸時，折射後與主軸交會的點到透鏡中心的距離。凸透鏡的焦距為正值，表示平行光會在透鏡後方會聚成一實像。而凹透鏡的焦距為負值，表示平行光會在透鏡前方發散，形成一虛像。
凸透鏡成像
凸透鏡可根據物體與透鏡的相對位置形成不同的影像。當物體位於焦點之外時，會形成一個實像，實像的位置取決於物體與透鏡的距離。而當物體位於焦點之間時，會形成一個虛像，虛像位於物體的同一側。
凹透鏡成像
凹透鏡無論物體位於何處，只能形成虛像。虛像總是位於物體的同一側，且比物體小。
應用
凸透鏡和凹透鏡在各種光學應用中都有著廣泛的應用。凸透鏡常被用於望遠鏡、相機和放大鏡中，以放大遠處的物體或小的物體。而凹透鏡常被用於眼鏡和隱形眼鏡中，以矯正視力缺陷，例如近視。
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