光與影的魔幻樂(lè)園

前言

在我們身邊，有許多利用光的產(chǎn)品，如照相機(jī)、望遠(yuǎn)鏡、CD/DVD播放器、復(fù)印機(jī)、激光打印機(jī)等。透鏡和反光鏡等光學(xué)部件就是支撐這些光學(xué)儀器的關(guān)鍵器件。當(dāng)今透鏡是支撐先進(jìn)技術(shù)的基礎(chǔ)性工具，肩負(fù)著必須在新技術(shù)誕生之前先行進(jìn)化的使命。因此，透鏡是隨著人類智慧的發(fā)展而不斷進(jìn)化的工具。大家拿到這本書，可能是因個(gè)人對(duì)透鏡感興趣而希望學(xué)習(xí)的，也可能是由于工作關(guān)系必須要了解透鏡的。查找有關(guān)透鏡的書，可以發(fā)現(xiàn)有許多專業(yè)書籍，而簡(jiǎn)單的入門書籍則很少見。利用光學(xué)的入門書籍也可以學(xué)到透鏡的原理和功用，但它們畢竟不是以透鏡為主題，學(xué)不到有關(guān)透鏡的全面綜合的知識(shí)。因此本書是考慮到對(duì)非透鏡專業(yè)的人，即使自認(rèn)為對(duì)物理知識(shí)不那么精通的人，作為一本能淺顯易懂地學(xué)習(xí)從光學(xué)的基礎(chǔ)知識(shí)到透鏡的基礎(chǔ)知識(shí)及其應(yīng)用的入門書而執(zhí)筆的。筆者曾在2005年得到寫作『図解入門　よくわかる最新プラスチックの仕組みとはたらき』（秀和System）這一入門書籍的機(jī)會(huì)，這本書極力避免和透鏡無(wú)關(guān)的光學(xué)知識(shí)以及有關(guān)透鏡復(fù)雜應(yīng)用例子的解說(shuō)，取而代之的是想要更深入地挖掘和解釋在透鏡學(xué)習(xí)上所必需的知識(shí)。同時(shí)，由于本書是彩色版的，因此在作圖順序的說(shuō)明上下了功夫。對(duì)于各位讀者朋友而言，本書若能夠起到打開透鏡世界之門的作用，或者起到連接透鏡專業(yè)書的橋梁作用的話，我將無(wú)比欣喜。最后，對(duì)給予本書的執(zhí)筆機(jī)會(huì)，承擔(dān)編輯工作的SOFTBANK Creative（軟銀創(chuàng)作）的中右文德先生及各位同仁致禮。

內(nèi)容概要

　　在我們生活的世界中，各種各樣的事物和現(xiàn)象，其中都必定包含著“科學(xué)”的成分。在這些成分中，有些是你所熟知的，有些是你未知的，有些是你還一知半解的。面對(duì)未知的世界，好奇的你是不是有很多疑惑、不解和期待呢？！“形形色色的科學(xué)”趣味科普叢書，把我們生活和身邊方方面面的科學(xué)知識(shí)，活靈活現(xiàn)、生動(dòng)有趣地展示給你，讓你在暢快閱讀中收獲這些鮮活的科學(xué)知識(shí)！
　　對(duì)眼鏡、照相機(jī)、復(fù)印機(jī)、激光打印機(jī)等儀器設(shè)備來(lái)說(shuō)，透鏡、鏡子等光學(xué)器件絕對(duì)不可或缺！本書正是為那些對(duì)光學(xué)和透鏡感興趣的人們特別準(zhǔn)備的。有趣的科學(xué)、實(shí)用又先進(jìn)的技術(shù)、清新愉悅的閱讀體驗(yàn)，歡迎到這座神奇的光影魔幻樂(lè)園暢游一番！

作者簡(jiǎn)介

作者：(日本)桑嶋幹 譯者：潘路軍潘路軍，1988年畢業(yè)于西安交通大學(xué)；1994年赴日本留學(xué)，人大阪府立大學(xué)學(xué)習(xí)；2000年獲工學(xué)博士學(xué)位并留校擔(dān)任助理教授；2007年年底回國(guó)，受聘為大連理工大學(xué)教授、博士生導(dǎo)師，供職于物理與光電工程學(xué)院、近場(chǎng)光學(xué)及納米技術(shù)研究所。多年來(lái)承擔(dān)光學(xué)、納米結(jié)構(gòu)及其物理學(xué)等本科生和研究生課程的教學(xué)；在碳納米材料的制備及其光電特性、光熱特性以及機(jī)械特性的研究上取得了大量創(chuàng)新性成果，在國(guó)際雜志和國(guó)際會(huì)議上發(fā)表論文100余篇，申請(qǐng)和獲得專利20余項(xiàng)。

書籍目錄

第1章　淺談透鏡
　　001透鏡是巧妙利用光的折射而發(fā)明的工具
　　002透鏡的歷史
　　003將小物體放大觀察的顯微鏡的歷史
　　004將遠(yuǎn)處的物體移近觀察的望遠(yuǎn)鏡的歷史
　　005記錄透鏡所成像的照相機(jī)的歷史
COLUMN透鏡（lens）的詞源
　第2章　光的行為舉止
　　006光的直線傳播和可逆性
　　007光的反射定律
　　008光在平面鏡上的反射
　　009光的漫反射
　　010通過(guò)透明物體的光
　　011光在物質(zhì)的界面彎曲光的折射
　　012光選擇什么樣的路徑傳播費(fèi)馬原理
　　013斯涅爾定律①
　　014斯涅爾定律②
　　015空氣的擾動(dòng)使光彎曲①陽(yáng)炎和逃逸之水的原理
　　016空氣的擾動(dòng)使光彎曲②海市蜃樓和蒙氣差的原理
　　017通過(guò)三棱鏡得到的彩帶光的色散
　　018天空中飄起光的彩帶彩虹的形成原理
　　019彩虹為什么是圓弧形的
　　020光的本性是波還是粒子①光的衍射
　　021光的本性是波還是粒子②光的干涉
　　022光的衍射和干涉所引起的彩虹肥皂泡和CD盤上的
　　彩虹原理
　　023光是縱波還是橫波偏振①
　　024偏振眼鏡和布儒斯特定律偏振②
　　025光是電磁波的成員
　　026光速是多少
　　027考慮到光的行為舉止的幾何光學(xué)和波動(dòng)光學(xué)　　
COLUMN近場(chǎng)光——突破光的衍射極限的光
　第3章　透鏡的原理和作用
　　028點(diǎn)光源發(fā)出的光是怎樣傳播的
　　029影子的形成方式
　　030針孔成像
　　031針孔照相機(jī)成像
　　032透鏡的基本原理
　　033凸透鏡和凹透鏡的基本功能
　　034透鏡的焦點(diǎn)和焦距
　　035透鏡的主點(diǎn)和主平面
　　036薄球面透鏡焦距的計(jì)算方法
　　037光通過(guò)透鏡后的傳播方式
　　038凸透鏡成的實(shí)像
　　039從無(wú)窮遠(yuǎn)處傳來(lái)的光通過(guò)凸透鏡后在哪兒成像
　　040凸透鏡成的虛像
　　041遮住半個(gè)凸透鏡后實(shí)像和虛像如何變化
　　042物體位于焦點(diǎn)的位置上時(shí)實(shí)像和虛像如何變化
　　043凹透鏡成的虛像
　　044透鏡的成像公式和放大率①凸透鏡成實(shí)像的情況
　　045透鏡的成像公式和放大率②凸透鏡成虛像的情況
　　046透鏡的成像公式和放大率③凹透鏡成虛像的情況
　　047透鏡成像公式的總結(jié)
　　048計(jì)算透鏡放大率的另一個(gè)方法
　　049透鏡成像作圖的技巧①?gòu)墓廨S上的一點(diǎn)發(fā)出射向
　　凸透鏡的光線
　　050透鏡成像作圖的技巧②以任意傾角射向凸透鏡的光線
　　051透鏡成像作圖的技巧③光線通過(guò)凹透鏡的情況
　　052通過(guò)兩片透鏡的光線
　　053凹面鏡和凸面鏡的原理
　　054由凹面鏡和凸面鏡反射的光線
　　055透鏡的分類方法
　　056利用界面折射的透鏡①球面透鏡
　　057利用界面折射的透鏡②非球面透鏡
　　058利用界面折射的透鏡③柱面透鏡
　　059利用界面折射的透鏡④環(huán)面透鏡
　　060利用界面折射的透鏡⑤菲涅爾透鏡
　　061非利用界面折射的透鏡①格林(GRIN)透鏡（漸變
　　折射率透鏡）
　　062非利用界面折射的透鏡②衍射透鏡　　
COLUMN光學(xué)超物質(zhì)——具有負(fù)折射率的物質(zhì)
　第4章　透鏡的性能
　　063制作透鏡的光學(xué)玻璃所需的特性
　　064光學(xué)玻璃的折射率
　　065光學(xué)玻璃的阿貝數(shù)
　　066光學(xué)玻璃的分類
　　067玻璃之外的光學(xué)材料①天然或人造晶體
　　068玻璃之外的光學(xué)材料②光學(xué)塑料
　　069透鏡制作①球面透鏡的制作方法
　　070透鏡制作②非球面透鏡的制作方法
　　071什么是像差
　　072什么是球差
　　073球差的矯正
　　074彗差和像散
　　075像場(chǎng)彎曲和畸變
　　076位置色差和倍率色差
　　077像的大小和亮度
　　078F值和有效F值
　　079數(shù)值孔徑NA和透鏡的分辨力
　　080光闌和光瞳
　　081光闌的位置和焦闌
　　082焦深和景深　　
COLUMN玻璃為什么是透明的
　第5章　使用透鏡的身邊物品的原理
　　083人眼的構(gòu)造
　　084眼睛的原理和功用
　　085近視和遠(yuǎn)視
　　086老花眼和散光
　　087隱形眼鏡的原理
　　088放大鏡原理
　　089放大鏡的放大率
　　090光學(xué)顯微鏡的原理①基本原理
　　091光學(xué)顯微鏡的原理②放大率和分辨力
　　092望遠(yuǎn)鏡的原理①基本原理
　　093望遠(yuǎn)鏡的原理②開普勒式望遠(yuǎn)鏡的光路
　　094望遠(yuǎn)鏡的原理③荷蘭式望遠(yuǎn)鏡的光路
　　095望遠(yuǎn)鏡的原理④望遠(yuǎn)鏡的放大率
　　096望遠(yuǎn)鏡的原理⑤為什么要對(duì)焦
　　097照相機(jī)的原理①F值和快門速度
　　098照相機(jī)的原理②像角和焦距
　　099照相機(jī)的原理③數(shù)碼相機(jī)的像角和焦距
　　100進(jìn)化的透鏡流體透鏡的原理　　
COLUMN像反轉(zhuǎn)系統(tǒng)——將倒立像變?yōu)檎⑾駚?lái)觀察參考文獻(xiàn)

章節(jié)摘錄

版權(quán)頁(yè)：插圖：所示，物體在離凸透鏡有限遠(yuǎn)的地方時(shí)從物體一點(diǎn)發(fā)出的光各自以不同的傾斜度入射到凸透鏡上，所成實(shí)像的像面位于后方焦點(diǎn)F的外側(cè)。如一所示，物體在無(wú)窮遠(yuǎn)的情況下，從物體的一點(diǎn)射來(lái)的光作為平行光入射到透鏡卜。從物體中心射出的光線（綠）作為和光軸平行的光入射到透鏡，在后方焦點(diǎn)處匯集。從物體的上側(cè)射來(lái)的光線（紅）和下側(cè)射來(lái)的光線（藍(lán)），各自作為傾斜的平行光入射到凸透鏡，在焦平面的一點(diǎn)匯聚。紅、綠、藍(lán)的光線經(jīng)過(guò)焦平面后，再也匯集不到一點(diǎn)，因此在焦平面形成實(shí)像。這種情況下的實(shí)像也是倒立像。物體在無(wú)窮遠(yuǎn)處的情況下，僅畫出從物體的一點(diǎn)射出的通過(guò)凸透鏡主點(diǎn)的光線，就可以得到對(duì)應(yīng)的像點(diǎn)。光線呈多大的斜率通過(guò)主點(diǎn)要取決于物體的大小。例如，太陽(yáng)的視見大小換算成角度是0.5°如一所示，從太陽(yáng)的上側(cè)和下側(cè)射來(lái)的光所成的角度是0.5°。即從太陽(yáng)的上側(cè)和下側(cè)射來(lái)的光，各自以和光軸成0.25°的斜度入射到凸透鏡上。即使物體在有限距離處，如果凸透鏡的直徑和物體到凸透鏡間的距離相比足夠小的話，從物體的一點(diǎn)射來(lái)的光也可以看成是平行光。在這種情況下，可以使用所示的作圖方法。例如，在照相機(jī)或眼睛的光學(xué)系統(tǒng)中，進(jìn)入透鏡的光就可以看成是平行光。

編輯推薦

《光與影的魔幻樂(lè)園:有趣的透鏡》將為大家講述一個(gè)神奇的透鏡的世界，讀完《光與影的魔幻樂(lè)園:有趣的透鏡》你一定會(huì)覺得，說(shuō)它是個(gè)魔幻樂(lè)園一點(diǎn)不過(guò)！這是一個(gè)色彩斑斕、變幻莫測(cè)的光學(xué)世界。相機(jī)鏡頭是如何成像的？眼睛與眼鏡有何機(jī)理？復(fù)印機(jī)、激光打印機(jī)包括什么光學(xué)器件？從多姿多彩的透鏡到光學(xué)的尖端技術(shù)……透鏡的神奇世界，歡迎充滿好奇心的你！

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