Что такое линза Френеля?

Что такое линза Френеля?

Линзы Френеля отличаются от обычных сферических или асферических линз тем, что они плоские и имеют многочисленные концентрические канавки, выгравированные на одной стороне пластикового листа.

Поперечное сечение напоминает зубья пилы. Название «Френель» происходит от имени французского физика XIX века Огюстена Жана Френеля, который изобрел этот тип линз.

По сравнению с обычными линзами линзы Френеля легче и тоньше, что приводит к экономии средств.

Применение линз Френеля

Линзы Френеля часто используются, когда требуются большие линзы, благодаря их небольшому весу.

Исторически линзы Френеля использовались в маяках, где требовались очень большие линзы, но традиционные линзы были бы чрезвычайно толстыми и тяжелыми. В настоящее время линзы Френеля также используются в качестве линз освещения для вспышек камер и линз поля видоискателя в однообъективных и двухобъективных зеркальных камерах.

Они также используются в более простых устройствах увеличения, таких как лупы и увеличительные стекла.

Принципы линз Френеля

Пазы на линзах Френеля имеют решающее значение для их оптической функции, подобно обычным оптическим линзам.

В обычной изогнутой линзе падающий свет преломляется, формируя изображение. Напротив, линзы Френеля используют свои канавки для преломления и фокусировки входящего света. Это позволяет более тонким и легким линзам Френеля достигать аналогичных или лучших возможностей сбора света по сравнению с традиционными линзами.

Регулируя глубину и количество канавок, можно добиться более короткого фокусного расстояния, чем диаметр апертуры, что недостижимо для типичных сферических линз.

Большинство линз Френеля изготавливаются из таких материалов, как стекло или смола (акрил, полистирол, поликарбонат).

Акриловые линзы Френеля популярны из-за их высокой пропускаемости в видимом и ультрафиолетовом спектрах, в то время как поликарбонатные линзы используются в суровых условиях из-за их исключительной ударопрочности и термостойкости.

Преимущества и недостатки линз Френеля

Несмотря на то, что линзы Френеля тоньше и легче, они имеют недостатки в плане формирования изображения по сравнению с синглетными линзами. Это в первую очередь связано с тем, что канавки на линзах Френеля видны, и они вносят дифракционные эффекты, вызывая утечку света в близлежащие области и приводя к размытости изображений.

Однако стоит отметить, что дифракция, хотя и считается недостатком в некоторых случаях, может быть и преимуществом. Дифракционные линзы активно используют явления дифракции для определенных приложений.

Линзы Френеля и дифракционные линзы имеют схожие структуры, что часто приводит к путанице, но их основные физические явления различаются.

Линзы Френеля в освещении

Линзы Френеля находят применение в различных областях, ярким примером чего является светодиодное освещение. В последние годы они использовались в качестве конденсорных линз для солнечных панелей, проекционных экранов, оптических датчиков и многого другого.

При использовании в качестве линз освещения линзы Френеля часто используются для излучения коллимированного света путем размещения источника света в положении фокусного расстояния. Они идеально подходят для мягкого и контролируемого освещения определенных областей, обычно используются в сценическом освещении и на мероприятиях на открытом воздухе.

Хотя они могут не соответствовать синглетным линзам в формировании изображения, они иллюстрируют использование дифракции для достижения различных оптических эффектов.

Линейные линзы Френеля похожи на линзы Френеля для освещения. В то время как линзы Френеля являются сферическими с концентрическими канавками, линейные линзы Френеля представляют собой цилиндрические линзы, расположенные в плоскости. Они подходят для сбора и рассеивания света в одном направлении, что делает их подходящими для линейных источников света.