在我們日常的概念中，燈具的表面總是光滑透明的，這樣才能保證更好的光線輸出，然而細心的你一定早就注意到，手機的閃光燈往往設計成一圈一圈的同心圓，這樣的設計有什么作用嗎？

 

  這個問題的答案很簡單，這些圓環是一個獨特的光學設計，叫做“菲涅爾透鏡（Fresnel lens）”，顧名思義，這是法國物理學家兼工程師菲涅耳推廣的光學設計。1823年，第一枚菲涅爾透鏡被用在了吉倫特河口的哥杜昂燈塔（Phare de Cordouan）上，而同樣的設計廣泛應用于目前的手機閃光燈上。

 

  閃光燈的功能為拍照時用更強的光照照射在物體上，保證鏡頭能夠捕捉到更強的反光。為了盡可能利用燈管所發出的光線，需要將這些光線集中射向前方。

 

  閃光燈的燈管發出的光自然是向任意方向散射的：

 

  對于向燈管后方發射的光線，人們首先想到的是利用凹面反光鏡：

 

  上圖可以看到，光源射向后方的光線（藍色）被凹面反光鏡聚集以后水平射向前方，但是射向前方和側方的光線（黃色）只有一小部分，也就是真正筆直向前的可以照到被攝物體，其它方向的也全都散失了。為了解決這個問題，最簡單的方法就是加深反光鏡：

 

  這樣做雖然使得光線發射的問題得到改善，但是大大增加了閃光燈的厚度，并且還是有一部分光線（藍色表示）散失了。因此這種方法一般用于探照燈這類對體積沒有太多限制的設備。當然，我們還可以利用更復雜的光路系統，比如：
 

 

  但這些系統都更加復雜，并且也非常厚，顯然不能適用在閃光燈上。那么為了解決“閃光燈射向前方的光線發散”這一問題，人們很自然的想到了利用凸透鏡：
 

 

  為了使得透鏡外表面與閃光燈外殼齊平，可以采用半球形的凸透鏡：

 

  但是凸透鏡對于一些閃光燈來說仍然較厚，比如追求超薄的手機，因此人們就用更薄的菲涅爾鏡來代替凸透鏡。菲涅爾鏡的構造如下：
 

 

  這種神奇的鏡片比凸透鏡薄得多，但可以實現與凸透鏡相同的光路：

 

  除了更薄之外，菲涅爾鏡還有更少的色差，因此，許多閃光燈（包括手機）上都會利用較淺的反光凹面鏡和菲涅爾鏡一起來實現“任何方向的光線都向前方匯聚”的效果啦。菲涅爾鏡看起來是這樣的：

手機閃光燈上同心圓