Hiểu hình học của thấu kính quang học

Khi các nhà thiết kế quang học nói về thấu kính quang học, họ đang đề cập đến một thành phần thấu kính hoặc một nhóm thành phần thấu kính (Hình 1). Ví dụ về thấu kính nguyên khối bao gồm thấu kính phẳng-lồi (PCX), thấu kính lồi kép (DCX), thấu kính phi cầu, v.v. Ví dụ về các thành phần thành phần là thấu kính tạo ảnh viễn tâm, vật kính hiệu chỉnh vô cực, bộ mở rộng chùm tia, v.v. Mỗi sự kết hợp bao gồm một loạt các thành phần thấu kính, mỗi thành phần có hình dạng thấu kính cụ thể để điều khiển ánh sáng theo cách riêng.

Hình 1: Thấu kính phẳng-lồi (một phần tử ở bên trái) và thấu kính tạo ảnh viễn tâm (sự kết hợp của các phần tử ở bên phải)

Định luật khúc xạ Snell

Trước khi đi sâu vào từng loại hình học của thấu kính, hãy xem xét cách thấu kính quang học bẻ cong ánh sáng bằng các đặc tính khúc xạ. Khúc xạ là cách ánh sáng lệch khỏi một lượng nhất định khi nó đi vào hoặc rời khỏi môi trường. Độ lệch là một hàm của chiết suất của môi trường và Góc ánh sáng đối với pháp tuyến bề mặt. Tính chất này bị chi phối bởi Định luật khúc xạ Snell (phương trình 1), trong đó n1 là chiết suất của môi trường tới, θ1 là Góc của ánh sáng tới, n2 là chiết suất của môi trường khúc xạ và θ2 là Góc khúc xạ ánh sáng. Định luật Snell mô tả mối quan hệ giữa Góc tới và Góc truyền của ánh sáng khi nó truyền qua nhiều môi trường khác nhau (Hình 2).

Định luật khúc xạ Snell

Trước khi đi sâu vào từng loại hình học của thấu kính, hãy xem xét cách thấu kính quang học bẻ cong ánh sáng bằng các đặc tính khúc xạ. Khúc xạ là cách ánh sáng lệch khỏi một lượng nhất định khi nó đi vào hoặc rời khỏi môi trường. Độ lệch là một hàm của chiết suất của môi trường và Góc ánh sáng đối với pháp tuyến bề mặt. Tính chất này bị chi phối bởi Định luật khúc xạ Snell (phương trình 1), trong đó n1 là chiết suất của môi trường tới, θ1 là Góc của ánh sáng tới, n2 là chiết suất của môi trường khúc xạ và θ2 là Góc khúc xạ ánh sáng. Định luật Snell mô tả mối quan hệ giữa Góc tới và Góc truyền của ánh sáng khi nó truyền qua nhiều môi trường khác nhau (Hình 2).

Hình 2: Định luật khúc xạ Snell