研制液體透鏡的一個(gè)首要問(wèn)題就是透鏡的光軸穩(wěn)定性。透鏡面的形狀在電壓作用下會(huì)發(fā)生變化。所以穩(wěn)定住透鏡的光軸，才不致在變焦過(guò)程中影響成像。固體透鏡能夠通過(guò)機(jī)械部分很好地調(diào)節(jié)透鏡的光軸，但液體透鏡卻不能這樣對(duì)光軸進(jìn)行調(diào)節(jié)，如果液體透鏡的透鏡面發(fā)生變化，液體與容器之間的摩擦力就會(huì)增大，同時(shí)透鏡面就很可能變得不對(duì)稱，所以必須使液體透鏡的光軸能夠自動(dòng)調(diào)節(jié)，以避免其在變焦過(guò)程中發(fā)生變化。最理想的方法就是合理設(shè)計(jì)透鏡結(jié)構(gòu)。如圖2所示，當(dāng)液體的光軸處于理想位置時(shí)，透鏡中液體的勢(shì)能最小，這時(shí)若透鏡光軸發(fā)生變化，液體勢(shì)能增加，多余的勢(shì)能會(huì)使液體自身運(yùn)動(dòng)，直到液體勢(shì)能最小時(shí)為止，即透鏡具有光軸自動(dòng)調(diào)節(jié)的作用。圖3所示的兩種情況都是液滴光軸偏離容器軸線的情況，如同屋檐上的水滴在重力作用下下落一樣。第一種情況(圖3上部)，液滴會(huì)下落而不會(huì)自動(dòng)調(diào)整至與容器光軸重合這種穩(wěn)態(tài);第二種情況(圖3下部)，液滴則可恢復(fù)這種穩(wěn)態(tài)，可見容器的形狀對(duì)于液滴的自我調(diào)整有決定性的影響。

二、液體變焦透鏡的變焦原理

由于電解液與油滴之間互不相溶，在不加電壓時(shí)，液體交界面在表面張力的相互作用下自然形成一層對(duì)稱的透鏡膜，透鏡此時(shí)的焦距是固定的;當(dāng)對(duì)透鏡施加電壓時(shí)，在電場(chǎng)的作用下，接觸面之間的電量發(fā)生變化，從而產(chǎn)生一種使原有的表面張力之間不再平衡的外力，在外力作用下達(dá)到新的平衡，從而改變透鏡面的曲率半徑，進(jìn)而改變透鏡的焦距。外加電壓不同，兩種液體及液體與器壁之間達(dá)到穩(wěn)態(tài)所需的表面張力就不同，人們通過(guò)調(diào)整外加電壓來(lái)改變液體交界面的曲率，并進(jìn)而改變液體透鏡的焦距。這種電壓對(duì)焦距的調(diào)節(jié)正是以電濕潤(rùn)過(guò)程為基礎(chǔ)實(shí)現(xiàn)的。容器內(nèi)有三個(gè)接觸面需要考慮，一是金屬電極和電解質(zhì)之間的接觸面，二是油狀物和電解質(zhì)之間的接觸面(即透鏡面)，三是金屬電極和油狀物之間的接觸面，在這三個(gè)接觸面之間都存在著表面張力，透鏡面的形狀正是由這三個(gè)表面張力的大小決定的，電濕潤(rùn)現(xiàn)象改變了這三個(gè)力的大小，使其重新達(dá)到平衡，進(jìn)而控制了透鏡面的形狀。在沒(méi)有加電壓之前，透鏡面和電極之間的接觸角H0是很小的，主要由三個(gè)接觸面的張力決定，即

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