科普儀器菲涅爾透鏡的原理

我們小時候肯定玩過放大鏡，用它觀察細微之處，在陽光下可以聚光點燃紙張。今天我們來聊的這臺科普儀器菲涅爾透鏡一樣有這樣的功能，不過它像放大鏡那般厚重。

菲涅爾透鏡，又稱螺旋透鏡，是由聚乙烯材料制成，也可用玻璃。透鏡不像放大鏡一樣是固定的圓形，鏡面表面一側是光面，一側刻錄著由小到大的同心圓。紋理是根據材質對光的干涉及繞射，通過科學依據所設計。由法國物理學家奧古斯汀.菲涅爾于1822年，引用到燈塔透鏡系統所發明。后因菲涅爾透鏡在燈塔應用上效果顯著，后在歐洲地區廣泛應用。

菲涅爾透鏡原理也十分簡單，鏡面凹凸一側的頂端曲面拼接在一起，等同于同等寬度的凸透鏡。也就是菲涅爾透鏡連續表面“塌陷”到一個平面上，刨面觀察兩側相對的鋸齒形凹槽形成，中心部分為橢圓型弧線。每個凹槽的角度與相鄰凹槽角度不同，但光線將集中一處，形成中心聚焦點。其優勢是相對凸透鏡節約了大量材料，并能達到相同的聚光效果。目前多應用于進度要求較低的場合，薄膜放大鏡，紅外探測器等。由于其特殊的光學原理，甚至有達人將使用玻璃所制作成，通過光線的折射特殊性，一側透過菲涅爾透鏡是看不到另一面部分物體的，能有一種消失了的感覺。

我國自上世紀70年代深入研究菲涅爾透鏡在太陽能裝置的應用，能讓平板對于不同方向的光線都能高效吸收，并能吸收散射光，不需要像傳統太陽能那樣需要跟蹤太陽位置。科技總是如此不斷改善人類的應用技術，提升能源利用，改善生活質量。科技的進步需要一代代傳承，科普教育尤為重要。帶著孩子走進科技館或者將科普儀器帶進學堂，讓學生對知識不僅僅提留在文字信息的記憶上。讓知識在科普儀器中生動起來，并種下一顆傳承的種子。【文：李振坡】