今天想跟大家分享一下我最近了解并尝试实践的一个有趣的历史人物和他的发明,叫“菲涅耳”(Fresnel)。他的名字可能对大家有点陌生,但他的研究对现代光学有着深远的影响,尤其是他发明的“菲涅耳透镜”。下面我就按照我自己的探索过程,从头到尾跟大家讲讲我是怎么一步步了解他的。 第一步:我怎么知道菲涅耳的 最近我在翻一本讲光学的小科普书,看到了一段关于“光波理论”的介绍。里面提到有个法国人,叫菲涅耳,他是光波理论的支持者,和牛顿的粒子理论有过激烈争论。当时我就好奇,这个人到底干了些什么,为什么他那么有名?于是我跑去网上查了一下他的名字。 第二步:我搜集到的菲涅耳的信息 我先从他的背景开始了解,他叫奥古斯汀·简·菲涅耳(Augustin Jean Fresnel),是19世纪初的一个法国物理学家。据说他从小学习并不是特别顺利,但他对科学特别感兴趣,尤其是光学研究。他最厉害的地方是在光的波动理论上做出了突破,推翻了当时牛顿的粒子理论。最让我感兴趣的,是他发明了一种叫“菲涅耳透镜”的东西。 第三步:菲涅耳透镜是什么? 我继续查了“菲涅耳透镜”,发现这个东西特别有意思。普通的透镜一般都比较厚,尤其是如果焦距长的话,厚度还会更夸张。而菲涅耳透镜呢,它通过一种“分层”的设计,把厚透镜的表面分成了一圈圈的同心环,这样就能在保证光学效果的把透镜的厚度大大减小。 我在资料里还看到,这种透镜最早是用在灯塔里的!灯塔需要非常亮的光,但普通的厚透镜太重了,不太适合安装。菲涅耳透镜就很好地解决了这个问题,它又轻又能把光聚焦得很远,后来还被用在投影仪、照相机等设备上。 第四步:我的动手尝试 了解了这些之后,我就特别想亲手试试看能不能用简单的材料做一个类似的菲涅耳透镜模型。于是我在家翻了翻,找了一块透明塑料片,然后用刻刀在上面画了几圈同心圆,每一圈的角度都稍微做了点倾斜,模仿菲涅耳透镜的分层原理。 第五步:实际效果如何? 老实说,第一次做出来的效果并不好。我试着用手电筒的光穿过我的“手工透镜”,虽然光是聚了一点,但并没有达到我预期的那种“焦点”效果。后来我又仔细对比了一些图片和资料,发现我的刻画角度和圈与圈之间的高度差没控制好。于是我又试了一次,这次多花了些时间,用针尖慢慢调整每一圈的弧度。 第二次的效果好多了,虽然还是比不上专业的透镜,但能明显看到光线有聚焦的趋势,射出去的光点也比之前更亮了。我当时超级兴奋,感觉自己像在做实验一样。 第六步:我的收获和感想 通过这次动手实践,我不光学到了什么是菲涅耳透镜,还对“简化复杂设计”的理念有了更深的理解。菲涅耳透镜的发明让我觉得科学家真的很厉害,他们能把看似不可能的事情通过设计变得简单又高效。像我们日常用的手机屏幕、投影仪等设备,其实背后也有类似的光学设计原理。 这次的体验也让我明白了一点,动手做实验是了解一个发明的最好方式,比单纯看文字介绍要有趣得多。如果大家感兴趣,也可以尝试用简单的材料做一个自己的“透镜”,哪怕效果一般,也会很有成就感!

https://www.cmdaniel.com/wp-content/uploads/2018/04/white-logos.png

IN TUNE WITH THE UNIVERSE