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    [求助]平行光以大角度入射透镜后就无法聚焦? [复制链接]

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    离线wlingjie
     
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    只看楼主 倒序阅读 楼主  发表于: 2012-04-17
    好像根据学到的物理理论, 射入凸透镜的平行光会在凸透镜的焦平面上聚焦为一个点. 那么我想, 即使是斜射入凸透镜的光也应该在焦平面上形成一个点的吧, 即使这道光不平行于光轴. 0QrRG$<4X  
    aYHs35  
    HL>l.IG?  
    een62-`  
    但是在实际上却发现不是这样, 当光线不平行于光轴, 斜射入透镜的话,  会根据角度的大小不同程度地发生无法聚焦的情况: 6Iz!_  
    Lk^bzW>f  
    QqBQ[<_  
    kXUJlLod  
    上图里透镜上方有四盏一样的灯, 只有最靠近光轴的那盏灯得到的很好的成像, 而其他三盏灯不同程度地无法聚焦. dWwb}r(ky  
    qvhG ^b0h  
     z{V#_(  
    请问大家是否了解这个问题的原因以及如何解决? 非常感谢. YWV)C?5x&  
    -------------------------------- ?@Tsd@s~r  
    a_b+RMy  
    !A|}_K1Cr  
    17日更新: $`0,N_C<}  
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    9]tW;?  
    谢谢大家的回复, 因为我的职业是艺术家, 不是光学领域的专业人员, 所以懂得比较少, 一些大家看起来显而易见的知识我可能却毫无了解. 16.?4 5  
    +G7[(Wz(z  
    根据大家的回复, 我大概了解这应该是像差所带来的问题, 那么请问这一般是什么相差呢? 慧形相差? 成像面弯曲? [" ocZ? x  
    pXh`o20I  
    请问有什么样的方法可以消除, 或者减少相差? 用非球面镜片? 还是需要镜片组来矫正? 有没有只用一片镜片的解决方法? 19oyoi"  
    ;4v`FC>  
    问题比较多比较散, 但是谢谢大家了.
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    3k8. 5W  
    18日更新: 'C:i5?zh(q  
    "l#"c{ee{  
    非常, 非常谢谢 @zebra   的回复, 你解答了我心中最大的疑惑, 我现在大概有一个概念了. 我总结一下, 总的来说, 想用一块镜片达到完美的成像是不可能的吧. 8hyX He  
    &rG]]IO  
    MBQ|*}+;  
    问这些是因为我正在做一个涉及不少光学知识的艺术作品, 构思来源于我们小时候都玩过用放大镜聚焦太阳的光聚集在一点上, 于是我想, 如果我把放大镜朝着天空固定住, 那么随着太阳在天上的移动, 被放大镜聚集的那一点太阳光也会随之移动. 我在镜片的焦平面上放了一张温变纸, 超过70度的情况下会变色. 于是, 每天太阳都会用放大镜聚集的高温点在纸上画出一道痕迹来. SVV-zz]3M  
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    后来做了一个装置原型, 但是发现, 当太阳比较低的时候, 比如早晨和傍晚, 太阳光入射透镜的角度很大, 透镜无法将光线聚集在一点上, 而是形成如楼上各位所提到的彗形光斑. 在这样的情况下, 能量损失非常大, 无法在热敏纸上留下痕迹. 从而我记录下的每天太阳就是不完整的. 一般只有上午10点半到下午4点的太阳摄入透镜才能被比较好地聚焦, 大约在光轴两侧各30度, 共60度的范围内. rO/Sj<0^  
    G2|G}#E  
    那我进一步问一下, 当然经过 @zebra   的解释我不再寻求用一块镜片的涵括180度成像的方法. 但是如果说为了要改善, 让光在大角度入射的时候也能得到比较好的聚焦效果, 我有哪些选择, 是添加镜片, 用其他镜片来矫正呢? 还是可以定制某种特别的单一镜片, 多多少少可以做出某种补偿?
    #D >:'ezm  
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    v&f\ Jv7  
    20号更新: !l6ht {  
    UvqnNA  
    首先还想弱弱地问一下, 在光学领域, 我们是否只能通过反复地实验来找到最符合设计需求的参数组合? 有没有模型或者软件可以帮助模拟做实验, 从而避免反复的真实实验所带来的大量时间成本?   "`Xbi/i  
    在我的创作构思中, 我希望观众看到的是一个很简单的, 他们能够理解的光学现象, 能够让他们回忆起来自己小时候都玩过的, 用放大镜烧东西的游戏. 所以我总是试图寻找尽可能只用一块镜片的解决方案. 如果呈现在观众眼前的是过于复杂的的光学系统, 我担心他们会感觉这是一个科学装置, 而很难产生共鸣. 3 "Qg"\  
    '?X?'_3  
    根据 "单一的透镜是不可能矫正像差的, 只能想办法使其尽可能减少." 我想知道这种"尽可能减小"能够小到什么程度? 是否一定需要光栏? 纯粹调整透镜的形状能够有多大的帮助? 8N<m V^|}  
    \3F)M`g  
    再次感谢...
    4"^W/Zo  
    ?PV@WrU>B  
    BcQw-<veu  
    p}X *HJq$  
    [ 此帖被wlingjie在2012-04-20 20:02重新编辑 ]
     
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    离线optifdtd
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    只看该作者 1楼 发表于: 2012-04-17
    有像差存在,所以无法完美成像 rDc$#  
    2 B_+5  
    彗差,像散
    离线loptic
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    只看该作者 2楼 发表于: 2012-04-17
    这个兄弟没学过几何光学啊
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    只看该作者 3楼 发表于: 2012-04-17
    大哥你不知道有个东西叫像差啊
    离线panyingkok
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    只看该作者 4楼 发表于: 2012-04-17
    斜的平行光就是有视场的意思,有了一定的视场所以像差明显了
    离线aa_horse
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    只看该作者 5楼 发表于: 2012-04-17
    以四盏灯作为光源,你怎么确定发出的光线是平行光?我猜应该当作点光源来看待,接着分物方焦点的左侧和右侧来讨论,接着再考虑像差.   <-,y0Y'  
    新人发言,说错了请指正!
    离线wlingjie
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    只看该作者 6楼 发表于: 2012-04-17
    谢谢大家的回复, 因为我的职业是艺术家, 不是光学领域的专业人员, 所以懂得比较少, 一些大家看起来显而易见的知识我可能却毫无了解. xC}'"``s  
    kfZ(:3W$  
    根据大家的回复, 我大概了解这应该是像差所带来的问题, 那么请问这一般是什么相差呢? 慧形相差? 成像面弯曲? 8~ &=vc  
    ln8es{q  
    请问有什么样的方法可以消除, 或者减少相差? 用非球面镜片? 还是需要镜片组来矫正? 有没有只用一片镜片的解决方法? A;o({9VH`Z  
    "<^n@=g'q  
    问题比较多比较散, 但是谢谢大家了. W>: MK-_ J  
    离线wlingjie
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    只看该作者 7楼 发表于: 2012-04-17
    我在照片里用的那块透镜据说已经是非球面镜了.
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    只看该作者 8楼 发表于: 2012-04-17
    回 f-22 的帖子
    f-22:[表情] 大哥你不知道有个东西叫像差啊 (2012-04-17 10:52)  ^:}C,lIrG  
    rm$dv%q  
    我自己维基了一下大概了解了相差这个概念, 但是就我现在碰到的情况应该是什么样的相差呢? 彗形相差? 还是成像面弯曲? 谢谢.
    离线wlingjie
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    只看该作者 9楼 发表于: 2012-04-17
    回 loptic 的帖子
    loptic:这个兄弟没学过几何光学啊[表情]  (2012-04-17 10:08)  Bp5ra9*5+~  
    NCG;`B`i  
    没有学过呢, 我不是专业人员...