Линзы Френеля физика

ЛИНЗА ФРЕНЕЛЯ

Что такое линза френеля?

• Линза Френеля — это плоская, тонкая и легкая оптическая линза, состоящая из набора концентрических колец (ступеней), имитирующих кривизну обычной линзы. Она фокусирует свет или увеличивает изображения, используя бороздки на пластике или стекле. Применяется в лупах, прожекторах, маяках, солнечных концентраторах и парковочных «« -линзах »».

Основные особенности и преимущества

• Концентрация: Состоит из узких колец, что позволяет уменьшить вес и толщину по сравнению с классической линзой.
• Эффективность: Минимизирует сферические аберрации, фукусирует свет в одной точке.
• Материалы: Обычно изготавливается из акрила, ПВХ, полекарбаната или стекла

История создания

• Идея создания более тонкой, более лёгкой линзы в виде серии кольцевых ступеней часто приписывалась  Жоржу-Луи Леклерку де Бюффону [3] . В то время как де Буффон предлагал шлифовать такую линзу из одного куска стекла, маркиз  де Кондорсе  (1743-1794 гг.) предложил изготавливать её с отдельными секциями, установленными в раме [4] . Французскому физику и инженеру  Огюстену Жану Френелю  чаще всего приписывали разработку многокомпонентной линзы для использования в  маяках .

Основное строение

• Линза Френеля, заменяющая сферическую линзу, состоит из концентрических колец, каждое из которых представляет собой участок конической поверхности с криволинейным профилем и является элементом поверхности сплошной линзы [8] . Благодаря такой конструкции линза Френеля имеет малую толщину и вес даже при большой  угловой апертуре . Сечения колец у линзы построены таким образом, чтобы снижалась её  сферическая аберрация , и лучи точечного источника, помещённого в  фокусе  линзы, после преломления в кольцах выходят практически параллельным пучком. Линзы Френеля бывают кольцевыми и поясными. Кольцевые концентрируют световой поток в одном направлении, поясные — по всем направлениям в определённой плоскости [8] . Диаметр линзы Френеля может составлять от долей сантиметра до нескольких метров. Крупные линзы, например, маячные, изготавливают сборными из множества отдельных оптических элементов на общем металлическом каркасе.

недостатки

• Основным недостатком линзы Френеля по сравнению с обычными линзами и традиционными объективами является высокий уровень паразитной засветки и разного рода «ложные изображения» из-за наличия переходных краевых участков между зонами, поэтому её использование для построения оптически точных изображений затруднено. Тем не менее уже есть положительный опыт построения и таких оптических систем. Перспективным направлением может быть построение космических телескопов диаметра в десятки и сотни метров с использованием линз Френеля на основе тонких мембран.

применения

• в осветительных устройствах, особенно подвижных, для минимизации веса и затрат на перемещение
• в крупногабаритных фокусирующих системах морских  маяков , в  проекционных телевизорах ,  оверхед -проекторах ( кодоскопах ) ,  фотовспышках ,  навигационных огнях ,  светофорах ,  железнодорожных линзовых светофорах  и  семафорных фонарях  и фонарях пассажирских вагонов, в  автомобильных  и мотоциклетных  фарах
• в основе современных безочковых 3 D -телевизоров некоторых производителей
• в  шлемах виртуальной реальности
• в солнечных тепловых электростанциях
• И многом другом