仔細觀察手機背面的閃光燈，你會發現，閃光燈上有一圈一圈的圓環，這些圓環有什麼用處嗎？

圖片來源：anandtech

現在手機閃光燈的光源多采用發光二極體或氙氣閃光燈，發出的光大多是發散的，而

閃光燈需要把光匯聚在一定區域內

。

通常的做法是在光源外面加一個凸透鏡，使光線匯聚。光線在穿過不同折射率介質的分介面時會發生偏折，偏折角度遵從折射定律。透鏡就是利用光線在介面處會產生偏折而工作的。

由於手機很薄，使用的凸透鏡的焦距較短，它的凸面的曲率就很大，這樣，凸透鏡就會比較厚，突出在手機平面之外。使用

菲涅爾透鏡

可以解決這個問題。

菲涅爾透鏡是由法國物理學家奧古斯汀·菲涅爾（Augustin Fresnel）等人提出的。

菲涅爾在1822年最早使用這種透鏡設計建造了一個玻璃的燈塔透鏡系統。

燈塔中的菲涅爾透鏡系統

圖片來源：wikimedia Commmons

菲涅爾鏡片表面，一面為平面，另一面刻有由小到大的一個個同心圓環，

它的紋理是利用光的干涉及衍射原理根據使用要求而設計的。

簡單地講，透鏡使光線偏折的作用只發生在其表面，在透鏡內部，光線是直線傳播的，對偏折沒有作用。因此，可以將凸透鏡表面劃為一系列由同心圓環組成的區域，每個圓環下面對應一個高度不同的圓環柱，去掉圓環柱中間較厚的部分，使每個圓環柱的高度接近。這樣，

透鏡就變成了一個帶有環形凹槽的平板，每一個圓環的曲率和傾角均使透過它的光線匯聚到共同的焦點上，這樣就形成了菲涅爾透鏡。

原則上去掉普通凸透鏡中的藍色部分，就成了菲涅爾透鏡。

現在的菲涅爾透鏡多是用聚烯烴材料注壓而成，與凸透鏡相比，使用材料少，可以做成很大面積的透鏡，具有加工容易，材料成本低的優點。而且，由於厚度比凸透鏡薄，減少了材料對透射光的吸收，透光率很高。

在可見光和紅外線波段，常被用作匯聚和成像原件。

在手機的閃光燈前安裝一片菲涅爾透鏡，

既經濟又平整，不僅

起到匯聚光線的作用，還有良好的透光性。

本文來自《科學世界》2015年第9期。

本文經授權轉載自

科學世界微信公眾號。

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