عادة ما تكون العدسات كروية أو قريبةعلى سطح كروي. يمكن أن تكون مقعرة أو محدبة أو مسطحة (نصف القطر لا نهاية). لديهم سطحان يمر الضوء من خلاله. يمكن دمجها بطرق مختلفة ، وتشكيل أنواع مختلفة من العدسات (الصورة موضحة لاحقًا في المقالة):
- إذا كان كلا السطحين محدبين (منحني للخارج) ، يكون المركز أكثر سمكًا من الحواف.
- العدسة ذات المجالات المحدبة والمقعرة تسمى الغضروف المفصلي.
- تسمى العدسة ذات السطح المستوي المقعر المستوي أو المستوي المحدب ، اعتمادًا على طبيعة الكرة الأخرى.
كيف تحدد نوع العدسة؟ دعونا نتناول هذا بمزيد من التفصيل.
عدسات التجميع: أنواع العدسات
بغض النظر عن تركيبة الأسطح إذا كانتالسماكة في الجزء المركزي أكبر من الحواف ، يطلق عليهم التجميع. لها طول بؤري موجب. هناك الأنواع التالية من عدسات التجميع:
- بلانو محدب،
- ثنائي التحدب،
- مقعرة محدبة (الغضروف المفصلي).
ويطلق عليهم أيضًا اسم "إيجابي".
عدسات الانتشار: أنواع العدسات
إذا كان سمكها في الوسط أرق من الحواف ، فيُطلق عليها الانتثار. لها طول بؤري سلبي. توجد هذه الأنواع من العدسات المنتشرة:
- مقعر مسطح
- ثنائي التقعر،
- محدب مقعر (الغضروف المفصلي).
يطلق عليهم أيضًا اسم "سلبي".
المفاهيم الأساسية
الحزم من نقطة المصدر تتباعد من واحدةنقاط. يطلق عليهم حفنة. عندما يدخل الشعاع العدسة ، ينكسر كل شعاع ، ويغير اتجاهه. لهذا السبب ، قد تخرج الحزمة من العدسة متباعدة بدرجة أكبر أو أقل.
تتغير بعض أنواع العدسات البصريةاتجاه الأشعة بحيث تتلاقى عند نقطة واحدة. إذا كان مصدر الضوء يقع على الأقل عند البعد البؤري ، فإن الشعاع يتقارب عند نقطة على الأقل على نفس المسافة.
صور حقيقية وخيالية
يُطلق على مصدر الضوء النقطي كائنًا حقيقيًا ، ونقطة التقاء شعاع الأشعة الخارجة من العدسة هي صورتها الحقيقية.
مجموعة من المصادر النقطية مهمة ،موزعة على سطح مستو بشكل عام. مثال على ذلك هو نمط الإضاءة الخلفية على الزجاج المصنفر. مثال آخر هو شريط فيلم مضاء من الخلف بحيث يمر الضوء منه عبر عدسة تكبر الصورة على شاشة مسطحة عدة مرات.
في هذه الحالات يتحدث المرء عن طائرة. تتوافق النقاط الموجودة على مستوى الصورة 1: 1 مع النقاط الموجودة على مستوى الكائن. الأمر نفسه ينطبق على الأشكال الهندسية ، على الرغم من أن الصورة الناتجة يمكن عكسها بالنسبة للكائن من أعلى إلى أسفل أو من اليسار إلى اليمين.
يخلق تقارب الأشعة عند نقطة واحدةالصورة حقيقية والتباين خيالي. عندما يتم تحديدها بوضوح على الشاشة ، فهي حقيقية. إذا كان من الممكن ملاحظة الصورة فقط من خلال النظر من خلال العدسة نحو مصدر الضوء ، فإنها تسمى تخيلية. الانعكاس في المرآة وهمي. الصورة التي يمكن رؤيتها من خلال التلسكوب هي أيضًا. لكن إسقاط عدسة الكاميرا على الفيلم يعطي الصورة الفعلية.
البعد البؤري
يمكن تحديد تركيز العدسة بالمرور من خلالهاشعاع من الأشعة المتوازية. النقطة التي يتقاربون عندها ستكون النقطة المحورية F. المسافة من النقطة البؤرية إلى العدسة تسمى البعد البؤري. يمكن تمرير الأشعة المتوازية من الجانب الآخر وبالتالي إيجاد F من كلا الجانبين. تحتوي كل عدسة على اثنين من Fs واثنين من Fs. إذا كانت رقيقة نسبيًا مقارنة بأطوالها البؤرية ، فإن الأخيرة متساوية تقريبًا.
التباعد والتقارب
الطول البؤري الإيجابيتتميز عدسات التجميع. تقلل أنواع العدسات من هذا النوع (المسطح المحدب ، ثنائي الوجه ، الغضروف المفصلي) الأشعة الخارجة منها أكثر مما تم تقليله من قبل. يمكن أن تشكل العدسات المجمعة صورًا حقيقية وشبحية. يتم تشكيل الأول فقط إذا تجاوزت المسافة من العدسة إلى الكائن البعد البؤري.
الطول البؤري السلبيتتميز العدسات المنتشرة. تفصل أنواع العدسات من هذا النوع (المقعرة المسطحة ، المقعرة المزدوجة ، الغضروف المفصلي) الأشعة أكثر مما تم فصلها قبل اصطدامها بسطحها. تخلق العدسات المنتشرة صورة شبح. فقط عندما يكون تقارب الأشعة الساقطة مهمًا (تتقارب في مكان ما بين العدسة والنقطة البؤرية على الجانب الآخر) يمكن للأشعة المتولدة أن تتقارب لتشكل الصورة الفعلية.
اختلافات مهمة
يجب أن تكون حريصًا جدًا على التمييزتقارب أو تباعد الأشعة من تقارب أو تباعد العدسة. قد لا تتطابق العدسات والحزم الضوئية. تسمى الأشعة المرتبطة بجسم أو نقطة صورة متباعدة إذا كانت "مبعثرة" ومتقاربة إذا "اجتمعت". في أي نظام بصري متحد المحور ، يكون المحور البصري هو مسار الأشعة. تنتقل الحزمة على طول هذا المحور دون أي تغيير في الاتجاه بسبب الانكسار. هذا في الأساس تعريف جيد للمحور البصري.
شعاع يبتعد عنيسمى المحور البصري متشعب. والذي يقترب منها يسمى متقارب. الحزم الموازية للمحور البصري ليس لها تقارب أو تباعد. وبالتالي ، عند الحديث عن تقارب أو تباعد شعاع واحد ، فهو مرتبط بالمحور البصري.
بعض أنواع العدسات على هذا النحو في الفيزياءالشعاع ينحرف إلى حد أكبر إلى المحور البصري ، ويتقارب. في نفوسهم ، تقترب الأشعة المتقاربة من بعضها البعض ، والأشعة المتباعدة تتحرك بعيدًا بدرجة أقل. بل إنهم قادرون ، إذا كانت قوتهم كافية لذلك ، على جعل الحزمة موازية أو حتى متقاربة. وبالمثل ، يمكن للعدسة المتباينة أن تفصل الأشعة المتباعدة بشكل أكبر ، ويمكن جعل الأشعة المتقاربة موازية أو متباعدة.
النظارات المكبرة
العدسة ذات السطحين المحدبين أكثر سمكًامن الحواف ويمكن استخدامه كعدسة مكبرة بسيطة أو العدسة المكبرة. في نفس الوقت ، ينظر المراقب من خلاله إلى صورة خيالية مكبرة. ومع ذلك ، فإن عدسة الكاميرا تشكل الحجم الفعلي على الفيلم أو المستشعر ، كقاعدة عامة ، أصغر حجمًا مقارنة بالجسم.
نظارات
تسمى قدرة العدسة على تغيير تقارب الضوء قوتها. يتم التعبير عنه في ديوبتر D = 1 / f ، حيث f هو الطول البؤري بالأمتار.
عدسة بقوة 5 ديوبتر لها f = 20 سم. إنها الديوبتر التي يشير إليها طبيب العيون عند وصف النظارات. لنفترض أنه سجل 5.2 ديوبتر. ستأخذ ورشة العمل 5 قطع ديوبتر منتهية من المصنع وطحن سطح واحد قليلاً لإضافة 0.2 ديوبتر. المبدأ هو أنه بالنسبة للعدسات الرقيقة ، حيث يوجد مجالان بالقرب من بعضهما البعض ، يتم ملاحظة القاعدة التي بموجبها تساوي قوتها الإجمالية مجموع الديوبتر لكل منهما: D = D1 + د2.
بوق جاليليو
خلال زمن جاليليو (أوائل القرن السابع عشر) ، كانت الزجاجات فيكانت أوروبا متاحة على نطاق واسع. كانت تصنع عادة في هولندا ويوزعها الباعة الجائلون. سمع جاليليو أن شخصًا ما في هولندا وضع نوعين من العدسات في أنبوب لجعل الأشياء البعيدة تبدو أكبر. استخدم عدسة متقاربة ذات تركيز طويل في أحد طرفي الأنبوب ، وعدسة متباينة قصيرة التركيز في الطرف الآخر. إذا كان البعد البؤري للعدسة هو fحول و العدسة والبريد، ثم يجب أن تكون المسافة بينهما صحول-Fالبريد، والقوة (التكبير الزاوي) وحول/ Fالبريد... وهذا ما يسمى أنبوب جاليليو.
يتمتع التلسكوب بتكبير 5 أو 6 مرات ،يضاهي المناظير الحديثة المحمولة باليد. هذا يكفي للعديد من الملاحظات الفلكية المثيرة. يمكن رؤية الفوهات القمرية وأقمار المشتري الأربعة وحلقات زحل ومراحل كوكب الزهرة والسدم والعناقيد النجمية والنجوم الباهتة في مجرة درب التبانة بسهولة.
تلسكوب كبلر
سمع كبلر عن كل هذا (قاد هو وجاليليوالمراسلات) وصنع نوعًا آخر من التلسكوبات مع عدستين تجميع. الهدف ذو البعد البؤري الطويل هو الهدف ، والأخرى ذات البعد البؤري الأصغر هي العدسة. المسافة بينهما وحول + والبريد، والتكبير الزاوي هو fحول/ Fالبريد... هذا الكبلر (أو الفلكي)ينشئ التلسكوب صورة مقلوبة ، لكن لا يهم بالنسبة للنجوم أو القمر. قدم هذا المخطط إضاءة أكثر اتساقًا لمجال الرؤية من تلسكوب جاليليو ، وكان أكثر ملاءمة للاستخدام ، لأنه سمح لك بإبقاء عينيك في وضع ثابت ورؤية مجال الرؤية بالكامل من الحافة إلى الحافة. سمح الجهاز بتحقيق تكبير أعلى من أنبوب غاليليو دون تدهور خطير في الجودة.
كلا المقرابين يعانيان من انحراف كروي ،مما يؤدي إلى عدم تركيز الصور بشكل كامل ، وإنشاء انحراف لوني هالات لونية. اعتقد كبلر (ونيوتن) أنه من المستحيل التغلب على هذه العيوب. لم يفترضوا أن الأنواع اللونية من العدسات كانت ممكنة ، ولن تُعرف فيزياءها إلا في القرن التاسع عشر.
التلسكوبات المرآة
اقترح جريجوري ذلك كعدساتيمكن استخدام المرايا للتلسكوبات ، لأنها لا تحتوي على حدود ملونة. استفاد نيوتن من هذه الفكرة وأنشأ تلسكوبًا نيوتونيًا من مرآة مقعرة مطلية بالفضة وعدسة عينية إيجابية. أعطى العينة إلى الجمعية الملكية ، حيث هي حتى يومنا هذا.
يمكن للتلسكوب ذو العدسة الواحدة الإسقاطالصورة على الشاشة أو الفيلم. يتطلب التكبير المناسب عدسة موجبة ذات طول بؤري طويل ، لنقل 0.5 م أو 1 م أو عدة أمتار. غالبًا ما يستخدم هذا الترتيب في التصوير الفلكي. بالنسبة للأشخاص غير المعتادين على البصريات ، قد يبدو من المفارقة أن عدسة التركيز الطويلة الأضعف تعطي تكبيرًا أعلى.
المجالات
وقد اقترح أن القدماءقد تحتوي الثقافات على تلسكوبات لأنها صنعت كرات زجاجية صغيرة. تكمن المشكلة في أنه لا يُعرف الغرض الذي تم استخدامه من أجله ، وبالتأكيد لم يتمكنوا من تشكيل أساس تلسكوب جيد. يمكن استخدام الكرات لتكبير الأشياء الصغيرة ، لكن الجودة كانت غير مرضية.
الطول البؤري للكرة الزجاجية المثاليةقصير جدًا ويشكل صورة فعلية قريبة جدًا من الكرة. بالإضافة إلى ذلك ، تعتبر الانحرافات (التشوهات الهندسية) مهمة. المشكلة تكمن في المسافة بين السطحين.
ومع ذلك ، إذا قمت بعمل خط استوائي عميقأخدود لمنع الأشعة التي تسبب عيوبًا في الصورة ، ينتقل من عدسة مكبرة متوسطة إلى أخرى جميلة. يُنسب هذا القرار إلى Coddington ، ويمكن شراء مكبر اسمه اليوم في شكل مكبرات صغيرة محمولة لفحص الأشياء الصغيرة جدًا. لكن لا يوجد دليل على أن هذا حدث قبل القرن التاسع عشر.
