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手机的闪光灯上为什么有一圈圈的螺纹?

科普小知识2022-08-07 22:17:29
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手机的闪光灯上为什么有一圈圈的螺纹?

闪光灯灯管发出的光自然向任何方向散射:

手机的闪光灯上为什么有一圈圈的螺纹?

然而,闪光灯的目的是照亮前方的物体。为了充分利用灯管发出的光,我们需要把光聚焦在前面。对于发射到灯管后部的光,人们首先想到的是使用凹面反射器:

手机的闪光灯上为什么有一圈圈的螺纹?

从上图可以看出,从光源向后方发射的光(蓝色)被凹面反射器聚焦,然后水平指向前方,但是只有一小部分向前方和侧面发射的光(黄色),也就是说,真正笔直向前的光可以到达对象,并且所有其他方向都丢失了。为了解决这个问题,最简单的方法是加深反射器:

手机的闪光灯上为什么有一圈圈的螺纹?

尽管通过这样做改善了光发射的问题,但是闪光灯的厚度大大增加,并且一些光(蓝色)损失了。因此,这种方法通常用于探照灯和其他对音量没有太大限制的设备。当然,我们也可以使用更复杂的光路系统,例如:

手机的闪光灯上为什么有一圈圈的螺纹?

然而,这些系统更加复杂且非常厚,显然不能应用于闪光灯。然后,为了解决“闪光向前方发散”的问题,人们自然而然地想到了使用凸透镜:

手机的闪光灯上为什么有一圈圈的螺纹?

为了使透镜的外表面与闪光灯外壳齐平,可以使用半球形凸透镜:

手机的闪光灯上为什么有一圈圈的螺纹?

然而,对于一些闪光灯来说,凸透镜还是比较厚的,比如追求超薄的手机,所以人们用更薄的菲涅尔镜来代替凸透镜。菲涅尔镜的结构如下:

手机的闪光灯上为什么有一圈圈的螺纹?

这种神奇的透镜比凸透镜薄得多,但它能实现与凸透镜相同的光路:

手机的闪光灯上为什么有一圈圈的螺纹?

菲涅尔镜不仅更薄,而且色差更小。因此,许多闪光灯(包括手机)将使用浅反射凹面镜和菲涅尔镜来达到“光在任何方向都会汇聚到前面”的效果。菲涅尔镜是这样的:

手机的闪光灯上为什么有一圈圈的螺纹?

这是我们在手机闪光灯上看到的同心圆。