光與影的魔幻樂園：有趣的透鏡（簡體書）

《光與影的魔幻樂園:有趣的透鏡》內容簡介：在我們生活的世界中，各種各樣的事物和現象，其中都必定包含著“科學”的成分。在這些成分中，有些是你所熟知的，有些是你未知的，有些是你還一知半解的。面對未知的世界，好奇的你是不是有很多疑惑、不解和期待呢？“形形色色的科學”趣味科普叢書，把我們生活和身邊方方面面的科學知識，活靈活現、生動有趣地展示給你，讓你在暢快閱讀中收獲這些鮮活的科學知識！
對眼鏡、照相機、復印機、激光打印機等儀器設備來說，透鏡、鏡子等光學器件絕對不可或缺！《光與影的魔幻樂園:有趣的透鏡》正是為那些對光學和透鏡感興趣的人們特別準備的。有趣的科學、實用又先進的技術、清新愉悅的閱讀體驗，歡迎到這座神奇的光影魔幻樂園暢游一番！

作者：(日本)桑?幹 譯者：潘路軍

潘路軍，1988年畢業于西安交通大學；1994年赴日本留學，人大阪府立大學學習；2000年獲工學博士學位并留校擔任助理教授；2007年年底回國，受聘為大連理工大學教授、博士生導師，供職于物理與光電工程學院、近場光學及納米技術研究所。多年來承擔光學、納米結構及其物理學等本科生和研究生課程的教學；在碳納米材料的制備及其光電特性、光熱特性以及機械特性的研究上取得了大量創新性成果，在國際雜志和國際會議上發表論文100余篇，申請和獲得專利20余項。

《光與影的魔幻樂園:有趣的透鏡》將為大家講述一個神奇的透鏡的世界，讀完《光與影的魔幻樂園:有趣的透鏡》你一定會覺得，說它是個魔幻樂園一點不過！
這是一個色彩斑斕、變幻莫測的光學世界。相機鏡頭是如何成像的？眼睛與眼鏡有何機理？復印機、激光打印機包括什么光學器件？從多姿多彩的透鏡到光學的尖端技術……透鏡的神奇世界，歡迎充滿好奇心的你！

在我們身邊，有許多利用光的產品，如照相機、望遠鏡、CD/DVD播放器、復印機、激光打印機等。透鏡和反光鏡等光學部件就是支撐這些光學儀器的關鍵器件。當今透鏡是支撐先進技術的基礎性工具，肩負著必須在新技術誕生之前先行進化的使命。因此，透鏡是隨著人類智慧的發展而不斷進化的工具。
大家拿到這本書，可能是因個人對透鏡感興趣而希望學習的，也可能是由于工作關系必須要了解透鏡的。查找有關透鏡的書，可以發現有許多專業書籍，而簡單的入門書籍則很少見。利用光學的入門書籍也可以學到透鏡的原理和功用，但它們畢竟不是以透鏡為主題，學不到有關透鏡的全面綜合的知識。因此本書是考慮到對非透鏡專業的人，即使自認為對物理知識不那么精通的人，作為一本能淺顯易懂地學習從光學的基礎知識到透鏡的基礎知識及其應用的入門書而執筆的。
筆者曾在2005年得到寫作『?解入門　?????最新???????仕組??????』（秀和System）這一入門書籍的機會，這本書極力避免和透鏡無關的光學知識以及有關透鏡復雜應用例子的解說，取而代之的是想要更深入地挖掘和解釋在透鏡學習上所必需的知識。同時，由于本書是彩色版的，因此在作圖順序的說明上下了功夫。對于各位讀者朋友而言，本書若能夠起到打開透鏡世界之門的作用，或者起到連接透鏡專業書的橋梁作用的話，我將無比欣喜。
最後，對給予本書的執筆機會，承擔編輯工作的SOFTBANK Creative（軟銀創作）的中右文德先生及各位同仁致禮。

第1章 淺談透鏡
001 透鏡是巧妙利用光的折射而發明的工具
002 透鏡的歷史
003 將小物體放大觀察的顯微鏡的歷史
004 將遠處的物體移近觀察的望遠鏡的歷史
005 記錄透鏡所成像的照相機的歷史
COLUMN透鏡（lens）的詞源

第2章 光的行為舉止
006 光的直線傳播和可逆性
007 光的反射定律
008 光在平面鏡上的反射
009 光的漫反射
010 通過透明物體的光
011 光在物質的界面彎曲光的折射
012 光選擇什么樣的路徑傳播費馬原理
013 斯涅爾定律?
014 斯涅爾定律?
015 空氣的擾動使光彎曲?陽炎和逃逸之水的原理
016 空氣的擾動使光彎曲?海市蜃樓和蒙氣差的原理
017 通過三棱鏡得到的彩帶光的色散
018 天空中飄起光的彩帶彩虹的形成原理
019 彩虹為什么是圓弧形的
020 光的本性是波還是粒子?光的衍射
021 光的本性是波還是粒子?光的干涉
022 光的衍射和干涉所引起的彩虹肥皂泡和CD盤上的彩虹原理
023 光是縱波還是橫波偏振?
024 偏振眼鏡和布儒斯特定律偏振?
025 光是電磁波的成員
026 光速是多少
027 考慮到光的行為舉止的幾何光學和波動光學
COLUMN近場光——突破光的衍射極限的光

第3章 透鏡的原理和作用
028 點光源發出的光是怎樣傳播的
029 影子的形成方式
030 針孔成像
031 針孔照相機成像
032 透鏡的基本原理
033 凸透鏡和凹透鏡的基本功能
034 透鏡的焦點和焦距
035 透鏡的主點和主平面
036 薄球面透鏡焦距的計算方法
037 光通過透鏡後的傳播方式
038 凸透鏡成的實像
039 從無窮遠處傳來的光通過凸透鏡後在哪兒成像
040 凸透鏡成的虛像
041 遮住半個凸透鏡後實像和虛像如何變化
042 物體位于焦點的位置上時實像和虛像如何變化
043 凹透鏡成的虛像
044 透鏡的成像公式和放大率?凸透鏡成實像的情況
045 透鏡的成像公式和放大率?凸透鏡成虛像的情況
046 透鏡的成像公式和放大率?凹透鏡成虛像的情況
047 透鏡成像公式的總結
048 計算透鏡放大率的另一個方法
049 透鏡成像作圖的技巧?從光軸上的一點發出射向凸透鏡的光線
050 透鏡成像作圖的技巧?以任意傾角射向凸透鏡的光線
051 透鏡成像作圖的技巧?光線通過凹透鏡的情況
052 通過兩片透鏡的光線
053 凹面鏡和凸面鏡的原理
054 由凹面鏡和凸面鏡反射的光線
055 透鏡的分類方法
056 利用界面折射的透鏡?球面透鏡
057 利用界面折射的透鏡?非球面透鏡
058 利用界面折射的透鏡?柱面透鏡
059 利用界面折射的透鏡?環面透鏡
060 利用界面折射的透鏡?菲涅爾透鏡
061 非利用界面折射的透鏡?格林(GRIN)透鏡（漸變折射率透鏡）
062 非利用界面折射的透鏡?衍射透鏡
COLUMN光學超物質——具有負折射率的物質

第4章 透鏡的性能
063 制作透鏡的光學玻璃所需的特性
064 光學玻璃的折射率
065 光學玻璃的阿貝數
066 光學玻璃的分類
067 玻璃之外的光學材料?天然或人造晶體
068 玻璃之外的光學材料?光學塑料
069 透鏡制作?球面透鏡的制作方法
070 透鏡制作?非球面透鏡的制作方法
071 什么是像差
072 什么是球差
073 球差的矯正
074 彗差和像散
075 像場彎曲和畸變
076 位置色差和倍率色差
077 像的大小和亮度
078 F值和有效F值
079 數值孔徑NA和透鏡的分辨力
080 光闌和光瞳
081 光闌的位置和焦闌
082 焦深和景深
COLUMN玻璃為什么是透明的

第5章 使用透鏡的身邊物品的原理
083 人眼的構造
084 眼睛的原理和功用
085 近視和遠視
086 老花眼和散光
087 隱形眼鏡的原理
088 放大鏡原理
089 放大鏡的放大率
090 光學顯微鏡的原理?基本原理
091 光學顯微鏡的原理?放大率和分辨力
092 望遠鏡的原理?基本原理
093 望遠鏡的原理?開普勒式望遠鏡的光路
094 望遠鏡的原理?荷蘭式望遠鏡的光路
095 望遠鏡的原理?望遠鏡的放大率
096 望遠鏡的原理?為什么要對焦
097 照相機的原理?F值和快門速度
098 照相機的原理?像角和焦距
099 照相機的原理?數碼相機的像角和焦距
100 進化的透鏡流體透鏡的原理
COLUMN像反轉系統——將倒立像變為正立像來觀察參考文獻

所示，物體在離凸透鏡有限遠的地方時從物體一點發出的光各自以不同的傾斜度入射到凸透鏡上，所成實像的像面位于後方焦點F的外側。
如一所示，物體在無窮遠的情況下，從物體的一點射來的光作為平行光入射到透鏡卜。從物體中心射出的光線（綠）作為和光軸平行的光入射到透鏡，在後方焦點處匯集。從物體的上側射來的光線（紅）和下側射來的光線（藍），各自作為傾斜的平行光入射到凸透鏡，在焦平面的一點匯聚。紅、綠、藍的光線經過焦平面後，再也匯集不到一點，因此在焦平面形成實像。這種情況下的實像也是倒立像。
物體在無窮遠處的情況下，僅畫出從物體的一點射出的通過凸透鏡主點的光線，就可以得到對應的像點。光線呈多大的斜率通過主點要取決于物體的大小。例如，太陽的視見大小換算成角度是0.5°如一所示，從太陽的上側和下側射來的光所成的角度是0.5°。即從太陽的上側和下側射來的光，各自以和光軸成0.25°的斜度入射到凸透鏡上。
即使物體在有限距離處，如果凸透鏡的直徑和物體到凸透鏡間的距離相比足夠小的話，從物體的一點射來的光也可以看成是平行光。在這種情況下，可以使用所示的作圖方法。例如，在照相機或眼睛的光學系統中，進入透鏡的光就可以看成是平行光。