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今日测评:实现3秒点燃的点火专用放大镜,翻车了 菲涅尔透镜简介 菲涅尔透镜(Fresnel Lens)最初由法国物理学家奥古斯丁·菲涅尔设计,因其结构轻薄、聚光能力强,被广泛用于灯塔、投影仪和光伏聚光等场合。它由同心环形台阶组成,每个台阶相当于一个独立的小透镜,可以大幅减轻厚度与重量,同时保持良好的聚光能力。 点火原理 光线收集与汇聚 菲涅尔透镜通过其台阶状结构,将来自太阳的平行光线折射并汇聚到一个焦点。 焦点位置处的光能被高度集中,光斑面积远小于透镜面积。 能量密度提升 太阳光在地面约为 1 kW/m²。 通过菲涅尔透镜(直径几十厘米至几米不等)汇聚后,能量密度在焦点处可提升数百倍至数千倍。 例如,直径 1 m 的透镜,光能可集中到几平方厘米的光斑,焦点温度轻松超过 2000℃。 材料吸收并升温 被照射的可燃物(如纸张、木材、塑料)在焦点处迅速吸收高强度光能,温度急剧升高,超过其燃点后即会 自燃。 影响点火效果的关键因素 透镜尺寸:直径越大,聚光能力越强。 透镜材质与透光率:常用为 PMMA(亚克力),透光率 90% 以上。 焦距:焦距越短,光斑越小,温度越高,但对透镜表面精度要求更高。 可燃物性质:不同材料燃点不同,黑色或深色物体因吸光率高,更容易点燃。 环境条件:晴朗无云、空气干燥时点火效率最佳。 应用与延伸 野外求生中的 太阳能点火 太阳能炉 或 太阳能发电聚光系统(CSP) 高温实验、材料测试 菲涅尔透镜的点火原理就是利用其独特的环形聚光结构,将太阳光高效汇聚到焦点处,使光能密度成百上千倍提升,从而让被照射物快速升温并达到燃点,实现点火。
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