兒童光學
凹透鏡與凸透鏡
什麼是透鏡？
透鏡能以實用的方式彎曲光線。大多數控制光線的裝置都包含一個或多個透鏡。有些裝置僅使用反射鏡，而反射鏡也能做到透鏡大部分的功能。
有兩種基本的簡單透鏡類型
凸透鏡
凸透鏡或正透鏡會使光線會聚或聚焦，並能形成影像。
凹透鏡
凹透鏡或負透鏡會使光線發散（散開）。
您也可以使用複合透鏡
通常，光線會沿直線傳播，直到有物體使其彎曲。這些直線路徑稱為光線。當您組合多個凸透鏡或凹透鏡時，可以改變光線的路徑。
圖 1。觀察當您組合多個凸透鏡或凹透鏡時，光線路徑會發生什麼變化。
單一透鏡或複合透鏡？
單一透鏡無法形成非常清晰的影像，因此，透鏡設計師或光學工程師會研究如何組合這些單一類型，以製造出性能更優異的複合透鏡。我們使用特殊的電腦程式來協助完成這項工作，因為這可能需要數十億次的計算。
不同的裝置使用不同類型的透鏡。點擊箭頭可查看幾個範例。
手機
此裝置使用...
相機
此裝置使用...
火星探測車
此裝置使用...
來源：https://www.jpl.nasa.gov/edu/resources/teachable-moment/meet-perseverance-nasas-newest-mars-rover/
放大鏡：一種簡單的光學裝置
此圖顯示放大鏡如何彎曲光線，使物體看起來比實際更大。許多光學裝置都採用相同的基本原理，透過彎曲光線來欺騙您的眼睛和大腦，使光線看起來像是來自不同的（通常是更大或更近的）物體。
請參閱 Molecular Expressions 網站上關於簡單放大的精彩示範（將開啟新視窗並需要 Java 外掛程式）。您可以上下移動放大鏡，觀察影像如何變化。
參加測驗！
鏡頭無處不在，且各有其用途。看看您能否找出哪種鏡頭用於...
1. 在螢幕上顯示大圖片？
2. 觀看遠處的物體？
3. 觀看非常小的物體？
4. 在黑暗中觀看？
5. 捕捉影像以供日後觀看？
6. 矯正視力不良？
A) 望遠鏡
D) 投影機
B) 夜視鏡
E) 眼鏡
C) 相機
F) 顯微鏡
1. D
2. A
3. F
4. B
5. C
6. E
天文學與太空探索中的光學
光學在天文學和太空探索領域擁有悠久的歷史。伽利略 (1564–1642) 是最早使用小型望遠鏡觀測月球和夜空中其他天體並記錄其觀測結果的人之一。
他發現了...
- 月球具有山脈狀的地形
- 木星擁有自己的衛星
- 太陽上的暗區，稱為太陽黑子
- 行星在望遠鏡中呈現為小圓盤狀，因為它們相對較近，而恆星則始終看起來像點，因為它們距離非常遙遠。
更優良的地面望遠鏡和光譜儀等特殊光學儀器，使人們得以揭示宇宙的諸多奧秘。即使在今日，我們仍持續使用並改進地面望遠鏡和科學光學儀器。
自1957年以來，光學也一直是太空時代的重要組成部分，最初是使用地面望遠鏡追蹤火箭和衛星。此後不久，科學家們開發了配備相機、望遠鏡和其他光學儀器的地球衛星，其中許多用於回望地球，更多則用於觀測恆星和行星。稍後，美國和當時的蘇聯也開始將太空船送出地球軌道，造訪月球、金星、火星，最終甚至冥王星。2015年，NASA的新視野號探測器是首個飛掠冥王星及其衛星的太空船。
哈伯太空望遠鏡或許是最著名的太空光學系統，Optical Research Associates (ORA，現為Keysight的一部分) 的幾位工程師實際參與了修復光學系統的設計及其他方面的工作。ORA甚至因此項及其他太空相關工作榮獲NASA公共服務團體成就獎。請參閱此網站以了解更多關於哈伯望遠鏡的運作方式。
NASA於2021年發射了另一架望遠鏡，即詹姆斯·韋伯太空望遠鏡。它繞太陽運行，能夠以前所未有的方式探測和研究早期宇宙中微弱的星系。在我們自己的銀河系中，它能夠穿透恆星形成區中肉眼不可見的塵埃和氣體，並探測系外行星的大氣層。
如果您對了解其他行星感興趣，或許我們可以從火星探測車中學到更多。我們很自豪Keysight光學工程團隊為2021年2月登陸火星的毅力號火星探測車設計了Mastcam-Z變焦鏡頭。Mastcam-Z儀器作為探測車桅杆上的科學「眼睛」運作。Mastcam-Z中的「Z」代表「變焦」。這代表了太空探索歷史上的一個里程碑：它是第一個應用於深空儀器的變焦鏡頭系統。
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