焦距是光学系统中一个重要的物理量,其定义和特性如下:
一、焦距的定义
焦距是指平行于主光轴的光线通过透镜后汇聚(会聚透镜)或发散(发散透镜)的交点(焦点)到透镜光心的距离,用字母 f表示。
补充说明:
1. 对于凸透镜,平行光会聚于焦点,焦距为正值;
2. 对于凹透镜,平行光经反向延长线会聚于焦点,焦距为负值。
二、焦距的物理意义
光线聚集能力:
短焦距透镜(如手机镜头)比长焦距透镜(如望远镜)更强的聚集光线能力,常用于需要大光圈或广角场景;
成像大小与视场:
焦距越短,成像越大,视场角越广;焦距越长,成像越小,视场角越窄;
景深影响:
短焦距镜头景深大,适合拍摄大场景;长焦距镜头景深小,适合突出主体。
三、焦距的常见应用
照相机:通过调整焦距实现变焦,$f< 像距 < 2f$ 时成倒立实像;
显微镜/望远镜:利用不同焦距组合实现放大或远距离观察;
眼镜:近视镜(凹透镜)矫正近视,远视镜(凸透镜)矫正远视。
四、焦距的测量方法
太阳光测焦距:
通过平行光束在地面形成最小最亮的光斑,测量光斑到透镜的距离;
成像法:
用物体在光屏上成倒立实像,测量物距与像距的关系。
总结
焦距是描述透镜对光线聚集能力的关键参数,理解其定义和特性有助于掌握透镜成像规律及实际应用。
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