يعلم الجميع أن عدسة التصوير الفوتوغرافي تتكون من عناصر بصرية. تستخدم معظم عدسات التصوير الفوتوغرافي العدسات كعناصر من هذا القبيل. تقع العدسات في عدسة التصوير الفوتوغرافي على المحور البصري الرئيسي، وتشكل التصميم البصري للعدسة.
عدسة كروية بصرية - عنصر شفاف متجانس يحده سطحان كرويان أو أحدهما كروي والآخر مسطح.
كما أنها أصبحت منتشرة على نطاق واسع في عدسات التصوير الفوتوغرافي الحديثة. غير كرويةالعدسات التي يختلف شكل سطحها عن الشكل الكروي. في هذه الحالة، قد يكون هناك أسطح مكافئة، أسطوانية، حيدية، مخروطية وغيرها من الأسطح المنحنية، بالإضافة إلى أسطح دوران ذات محور تناظر.
يمكن أن تكون المواد المستخدمة في صنع العدسات أنواعًا مختلفة من الزجاج البصري، بالإضافة إلى البلاستيك الشفاف.
يمكن اختزال المجموعة الكاملة للعدسات الكروية إلى نوعين رئيسيين: جمع(أو موجب، محدب) و التشتت(أو سلبية، مقعرة). العدسات المتقاربة في المركز تكون أكثر سمكًا منها عند الحواف، على العكس من ذلك، العدسات المتباعدة في المركز أرق منها عند الحواف.
في العدسة المجمعة، تتركز الأشعة المتوازية التي تمر عبرها في نقطة واحدة خلف العدسة. في العدسات المتباعدة، تتناثر الأشعة التي تمر عبر العدسة إلى الجوانب.
سوف. 1. العدسات المتقاربة والمتباعدة.
العدسات الإيجابية فقط هي التي يمكنها إنتاج صور للأشياء. في الأنظمة البصرية التي تنتج صورة حقيقية (خاصة العدسات)، لا يمكن استخدام العدسات المتباعدة إلا مع العدسات الجماعية.
هناك ستة أنواع رئيسية من العدسات بناءً على شكل مقطعها العرضي:
- العدسات المتقاربة ثنائية التحدب؛
- العدسات المتقاربة المحدبة المسطحة.
- عدسات جمع مقعرة ومحدبة (هلالة) ؛
- عدسات متباعدة ثنائية التقعر؛
- العدسات المتباعدة المسطحة المقعرة؛
- العدسات المتباعدة المحدبة المقعرة.
سوف. 2. ستة أنواع من العدسات الكروية.
قد تكون الأسطح الكروية للعدسة مختلفة انحناء(درجة التحدب/التقعر) ومختلفة سمك محوري.
دعونا نلقي نظرة على هذه المفاهيم وبعض المفاهيم الأخرى بمزيد من التفصيل.
سوف. 3. عناصر العدسة ثنائية التحدب
في الشكل 3 يمكنك رؤية رسم تخطيطي لتشكيل عدسة ثنائية التحدب.
- C1 وC2 هما مركزا الأسطح الكروية التي تحد العدسة، ويطلق عليهما اسم مراكز الانحناء.
- R1 و R2 هما نصف قطر الأسطح الكروية للعدسة أو نصف قطر الانحناء.
- يسمى الخط المستقيم الذي يربط النقطتين C1 و C2 المحور البصري الرئيسيالعدسات.
- تسمى النقاط التي يتقاطع فيها المحور البصري الرئيسي مع أسطح العدسة (A و B). رؤوس العدسة.
- المسافة من النقطة أالى حد، الى درجة بمُسَمًّى سمك العدسة المحورية.
إذا تم توجيه شعاع متوازي من الأشعة الضوئية نحو العدسة من نقطة تقع على المحور البصري الرئيسي، فإنها بعد المرور عبرها سوف تتقارب في نقطة ما Fوالذي يقع أيضًا على المحور البصري الرئيسي. هذه النقطة تسمى التركيز الأساسىالعدسات، والمسافة Fمن العدسة إلى هذه النقطة - البعد البؤري الرئيسي.
سوف. 4. التركيز الرئيسي والمستوى البؤري الرئيسي والبعد البؤري للعدسة.
طائرة مينيسوتايسمى عمودي على المحور البصري الرئيسي ويمر عبر التركيز الرئيسي المستوى البؤري الرئيسي.هذا هو المكان الذي توجد فيه المصفوفة الحساسة للضوء أو الفيلم الحساس للضوء.
يعتمد البعد البؤري للعدسة بشكل مباشر على انحناء أسطحها المحدبة: كلما كان نصف قطر الانحناء أصغر (أي كلما زاد التحدب)، كلما كان البعد البؤري أقصر.
العدسة هي جزء بصري محدد بسطحين منكسرين، وهما سطحا الأجسام الدورانية، وقد يكون أحدهما مسطحًا. العدسات عادة ما تكون مستديرة الشكل، ولكن يمكن أيضًا أن تكون مستطيلة أو مربعة أو أي شكل آخر. عادةً ما تكون الأسطح الانكسارية للعدسة كروية. تُستخدم أيضًا الأسطح غير الكروية، والتي يمكن أن تأخذ شكل أسطح دوران القطع الناقص، والقطع الزائد، والقطع المكافئ، والمنحنيات ذات الترتيب الأعلى. بالإضافة إلى ذلك، هناك عدسات تكون أسطحها جزءًا من السطح الجانبي للأسطوانة، وتسمى أسطوانية. تُستخدم أيضًا العدسات الحيدية ذات الأسطح ذات الانحناءات المختلفة في اتجاهين متعامدين بشكل متبادل.
كأجزاء بصرية فردية، لا يتم استخدام العدسات أبدًا في الأنظمة البصرية باستثناء المكبرات البسيطة والعدسات الميدانية (الجماعية). يتم استخدامها عادةً في مجموعات معقدة مختلفة، مثل عدستين أو ثلاث عدسات ملتصقة معًا ومجموعات من عدد من العدسات الفردية والملصقة.
اعتمادًا على الشكل، يتم التمييز بين العدسات المجمعة (الإيجابية) والمتباعدة (السلبية). وتشمل مجموعة العدسات المجمعة عادة عدسات يكون وسطها أكثر سمكا من حوافها، ومجموعة العدسات المتباعدة تشمل عدسات تكون حوافها أكثر سمكا من الوسط. وتجدر الإشارة إلى أن هذا لا يكون صحيحًا إلا إذا كان معامل انكسار مادة العدسة أكبر من معامل انكسار الوسط المحيط. إذا كان معامل الانكسار للعدسة أقل، فسيتم عكس الوضع. على سبيل المثال، فقاعة الهواء في الماء هي عدسة متباعدة ثنائية التحدب.
تتميز العدسات عادةً بقوتها البصرية (المقاسة بالديوبتر)، أو البعد البؤري، بالإضافة إلى فتحة العدسة. لبناء أجهزة بصرية ذات انحراف بصري مصحح (لوني في المقام الأول، ناتج عن تشتت الضوء - الأكرومات والأبوكرومات)، تعد الخصائص الأخرى للعدسات/موادها مهمة أيضًا، على سبيل المثال، معامل الانكسار، ومعامل التشتت، ونفاذية المادة في المجال البصري المحدد. يتراوح.
في بعض الأحيان، يتم تصميم العدسات/أنظمة العدسات البصرية (الكاسرات) خصيصًا للاستخدام في البيئات ذات معامل الانكسار المرتفع نسبيًا.
أنواع العدسات
جماعي:
1- ذو وجهين
2-مسطحة محدبة
3 -- مقعرة محدبة ( الغضروف المفصلي الإيجابي )
التشتت:
4-ثنائية التقعر
5-مسطحة مقعرة
6-- مقعر محدب (هلالة سلبية)
تسمى العدسة المحدبة المقعرة بالغضروف المفصلي ويمكن أن تكون جماعية (سميكة باتجاه الوسط) أو متباعدة (سميكة باتجاه الحواف). الغضروف المفصلي الذي يتساوى أنصاف أقطار سطحه لديه قوة بصرية تساوي الصفر (تُستخدم لتصحيح التشتت أو كغطاء للعدسة). وبالتالي، فإن عدسات النظارات لقصر النظر هي، كقاعدة عامة، هلالة سلبية. الخاصية المميزة للعدسة المجمعة هي القدرة على جمع الأشعة الساقطة على سطحها عند نقطة واحدة تقع على الجانب الآخر من العدسة.
عناصر العدسة الأساسية
NN - المحور البصري الرئيسي - خط مستقيم يمر عبر مراكز الأسطح الكروية التي تحدد العدسة؛ O - المركز البصري - النقطة التي تقع فيها العدسات ثنائية التحدب أو ثنائية التقعر (التي لها نفس نصف قطر السطح) على المحور البصري داخل العدسة (في مركزها).
إذا تم وضع نقطة مضيئة S على مسافة معينة أمام العدسة المجمعة، فإن شعاع الضوء الموجه على طول المحور سوف يمر عبر العدسة دون أن ينكسر، والأشعة التي لا تمر عبر المركز سوف تنكسر باتجاه النقطة المضيئة S. المحور البصري ويتقاطع عليه عند نقطة ما F، والتي ستكون صورة النقطة S. وتسمى هذه النقطة بالبؤرة المترافقة، أو ببساطة البؤرة.
إذا سقط الضوء على العدسة من مصدر بعيد جدًا يمكن تمثيل أشعته على أنها تسير في شعاع متوازي، فعند الخروج منها تنكسر الأشعة بزاوية كبيرة وتتحرك النقطة F على المحور البصري الأقرب إلى العدسة عدسة. وفي هذه الظروف تسمى نقطة تقاطع الأشعة الخارجة من العدسة بالبؤرة الرئيسية F"، وتسمى المسافة من مركز العدسة إلى البؤرة الرئيسية بالبؤرة الرئيسية.
الأشعة الساقطة على عدسة متباعدة تنكسر باتجاه حواف العدسة عند خروجها منها، أي تتشتت. إذا استمرت هذه الأشعة في الاتجاه المعاكس كما هو موضح في الشكل بخط منقط، فإنها ستتقارب عند نقطة واحدة F، والتي ستكون بؤرة هذه العدسة. سيكون هذا التركيز خياليًا.
ما قيل عن التركيز على المحور البصري الرئيسي ينطبق أيضًا على تلك الحالات التي تكون فيها صورة نقطة ما على محور بصري ثانوي أو مائل، أي خط يمر عبر مركز العدسة بزاوية مع المحور البصري الرئيسي محور. يُطلق على المستوى المتعامد مع المحور البصري الرئيسي، الموجود عند البؤرة الرئيسية للعدسة، المستوى البؤري الرئيسي، وعند البؤرة المترافقة - ببساطة المستوى البؤري.
يمكن توجيه العدسات المجمعة نحو الجسم من أي جانب، ونتيجة لذلك يمكن جمع الأشعة التي تمر عبر العدسة من كلا الجانبين. وبالتالي، فإن العدسة لها مركزان - الأمامي والخلفي. وهي تقع على المحور البصري على جانبي العدسة.
أهم تطبيق لانكسار الضوء هو استخدام العدسات، والتي عادة ما تكون مصنوعة من الزجاج. في الصورة يمكنك رؤية المقاطع العرضية للعدسات المختلفة. عدسةيسمى الجسم الشفاف الذي تحده أسطح كروية أو كروية مسطحة.ستكون أي عدسة أرق في المنتصف عنها عند الحواف عدسة متباعدة.والعكس صحيح: أي عدسة أكثر سمكًا في المنتصف منها عند الحواف ستكون كذلك عدسة جمع.
للتوضيح، يرجى الرجوع إلى الرسومات. يظهر على اليسار أن الأشعة تسير موازية للمحور البصري الرئيسي للعدسة المجمعة، بعد أن "تتقارب" مروراً بالنقطة F – صالح التركيز الأساسىعدسة جمع.يظهر على اليمين مرور أشعة الضوء عبر عدسة متباعدة موازية لمحورها البصري الرئيسي. الأشعة بعد العدسة "تتباعد" ويبدو أنها تنبعث من النقطة F'، تسمى خيالي التركيز الأساسىعدسة متباعدة.إنه ليس حقيقيا، ولكنه خيالي، لأن أشعة الضوء لا تمر عبره: فقط استمراراتها الخيالية (الخيالية) تتقاطع هناك.
في الفيزياء المدرسية فقط ما يسمى عدسات رقيقة،والتي، بغض النظر عن تماثلها "في المقطع العرضي"، موجودة دائمًا بؤرتان رئيسيتان تقعان على مسافات متساوية من العدسة.إذا تم توجيه الأشعة بزاوية على المحور البصري الرئيسي، فسنجد العديد من البؤر الأخرى عند العدسة المتقاربة و/أو المتباعدة. هؤلاء، الحيل الجانبية، سيتم وضعها بعيدًا عن المحور البصري الرئيسي، ولكن لا تزال في أزواج على مسافات متساوية من العدسة.
لا تستطيع العدسة جمع الأشعة أو تشتيتها فحسب. باستخدام العدسات، يمكنك الحصول على صور مكبرة ومصغرة للأشياء.على سبيل المثال، بفضل العدسة المتقاربة، يتم الحصول على صورة مكبرة ومقلوبة لتمثال ذهبي على الشاشة (انظر الشكل).
تظهر التجارب: تظهر صورة واضحة، إذا كان الجسم والعدسة والشاشة موجودين على مسافات معينة من بعضهما البعض.واعتمادًا عليها، يمكن أن تكون الصور مقلوبة أو مستقيمة، مكبرة أو مصغّرة، حقيقية أو خيالية.
الموقف الذي تكون فيه المسافة d من الجسم إلى العدسة أكبر من البعد البؤري F، ولكن أقل من ضعف البعد البؤري 2F، موصوف في الصف الثاني من الجدول. وهذا بالضبط ما نراه مع التمثال: صورته حقيقية، مقلوبة ومكبرة.
إذا كانت الصورة صالحة، فيمكن عرضها على الشاشة.وفي هذه الحالة ستكون الصورة مرئية من أي مكان في الغرفة التي تظهر منها الشاشة. إذا كانت الصورة خيالية، فلا يمكن عرضها على الشاشة، ولكن يمكن رؤيتها بالعين فقط، ووضعها بطريقة معينة بالنسبة للعدسة (تحتاج إلى النظر "داخلها").
التجارب تظهر ذلك تنتج العدسات المتباعدة صورة افتراضية مباشرة مخفضةعلى أي مسافة من الجسم إلى العدسة.
عدسات بسيطةهناك نوعان مختلفان: إيجابي وسلبي. يُعرف هذان النوعان أيضًا بالتقارب والتباعد لأن العدسات الموجبة تجمع الضوء وتشكل صورة للمصدر، بينما تشتت العدسات السالبة الضوء.
خصائص العدسات البسيطة
اعتمادا على النماذج هناك جمع(إيجابي) و نثرالعدسات (السلبية). وتشمل مجموعة العدسات المجمعة عادة عدسات يكون وسطها أكثر سمكا من حوافها، ومجموعة العدسات المتباعدة تشمل عدسات تكون حوافها أكثر سمكا من الوسط. وتجدر الإشارة إلى أن هذا لا يكون صحيحًا إلا إذا كان معامل انكسار مادة العدسة أكبر من معامل انكسار الوسط المحيط. إذا كان معامل الانكسار للعدسة أقل، فسيتم عكس الوضع. على سبيل المثال، فقاعة الهواء في الماء هي عدسة متباعدة ثنائية التحدب.
تتميز العدسات عادةً بقوتها البصرية (المقاسة بالديوبتر)، أو البعد البؤري.
لبناء أجهزة بصرية مع انحراف بصري مصحح (لوني في المقام الأول، ناتج عن تشتت الضوء - أكروماتس وأبوكرومات)، تعتبر الخصائص الأخرى للعدسات وموادها مهمة أيضًا، على سبيل المثال، معامل الانكسار، ومعامل التشتت، ونفاذية المادة في المجال البصري المحدد. يتراوح.
في بعض الأحيان، يتم تصميم العدسات/أنظمة العدسات البصرية (الكاسرات) خصيصًا للاستخدام في البيئات ذات معامل الانكسار المرتفع نسبيًا (انظر المجهر الغاطس، والسوائل الغاطسة).
أنواع العدسات: جمع: 1 - biconvex 2 - بلانو محدب 3 - مقعر محدب (موجب (محدب) الغضروف المفصلي) التشتت: 4 - مقعر ثنائي 5 - مقعر مسطح 6 - مقعر محدب (السالب (المقعر) الغضروف المفصلي)
استخدام العدسة لتغيير شكل واجهة الموجة. هنا تصبح واجهة الموجة المستوية كروية عند المرور عبر العدسة
تسمى عدسة محدبة مقعرة الغضروف المفصليويمكن أن تكون جماعية (سميكة باتجاه الوسط)، منتشرة (سميكة باتجاه الحواف) أو تلسكوبية (البعد البؤري لا نهاية له). لذلك، على سبيل المثال، عدسات النظارات لقصر النظر هي، كقاعدة عامة، هلالة سلبية.
على عكس الاعتقاد الخاطئ الشائع، فإن القوة الضوئية للغضروف المفصلي ذو نصف القطر المتساوي ليست صفرًا، ولكنها موجبة، وتعتمد على معامل انكسار الزجاج وسمك العدسة. يُطلق على الغضروف المفصلي، الذي تقع مراكز انحناء أسطحه عند نقطة واحدة، عدسة متحدة المركز (القوة البصرية تكون دائمًا سلبية).
الخاصية المميزة للعدسة المجمعة هي القدرة على جمع الأشعة الساقطة على سطحها عند نقطة واحدة تقع على الجانب الآخر من العدسة.
العناصر الرئيسية للعدسة: NN - المحور البصري - خط مستقيم يمر عبر مراكز الأسطح الكروية التي تحدد العدسة؛ O - المركز البصري - النقطة التي تقع فيها العدسات ثنائية التحدب أو ثنائية التقعر (التي لها نفس نصف قطر السطح) على المحور البصري داخل العدسة (في مركزها). ملحوظة. يظهر مسار الأشعة كما هو الحال في عدسة مثالية (رفيعة)، دون الإشارة إلى الانكسار عند السطح البيني الحقيقي. بالإضافة إلى ذلك، يتم عرض صورة مبالغ فيها إلى حد ما لعدسة ثنائية التحدب
إذا تم وضع نقطة مضيئة S على مسافة معينة أمام العدسة المجمعة، فإن شعاع الضوء الموجه على طول المحور سوف يمر عبر العدسة دون أن ينكسر، والأشعة التي لا تمر عبر المركز سوف تنكسر باتجاه النقطة المضيئة S. المحور البصري ويتقاطع عليه عند نقطة ما F، والتي ستكون صورة النقطة S. وتسمى هذه النقطة بالبؤرة المترافقة، أو ببساطة ركز.
إذا سقط الضوء على العدسة من مصدر بعيد جداً يمكن تمثيل أشعته بأنها قادمة في حزمة متوازية، فعند الخروج منها تنكسر الأشعة بزاوية أكبر وتتحرك النقطة F على المحور البصري الأقرب إلى العدسة. عدسة. في هذه الظروف تسمى نقطة تقاطع الأشعة الخارجة من العدسة ركز F'، والمسافة من مركز العدسة إلى البؤرة هي البعد البؤري.
الأشعة الساقطة على عدسة متباعدة تنكسر باتجاه حواف العدسة عند خروجها منها، أي تتشتت. إذا استمرت هذه الأشعة في الاتجاه المعاكس كما هو موضح في الشكل بخط منقط، فإنها ستتقارب عند نقطة واحدة F، والتي ستكون ركزهذه العدسة. هذه الخدعة سوف خيالي.
التركيز التخيلي للعدسة المتباعدة
وما قيل عن التركيز على المحور البصري ينطبق أيضًا على تلك الحالات التي تكون فيها صورة نقطة ما على خط مائل يمر بمركز العدسة بزاوية على المحور البصري. يسمى المستوى المتعامد مع المحور البصري الموجود عند بؤرة العدسة طائرة الوصل.
يمكن توجيه العدسات المجمعة نحو الجسم من أي جانب، ونتيجة لذلك يمكن جمع الأشعة التي تمر عبر العدسة من كلا الجانبين. وبالتالي، فإن العدسة لها بؤرتان - أمامو مؤخرة. وهي تقع على المحور البصري على جانبي العدسة عند البعد البؤري من النقاط الرئيسية للعدسة.
أ) أنواع العدسات.
تسمى العدسات البصرية التي يكون سمكها في المنتصف أكثر من سماكتها عند الحافة العدسات المتقاربة؛ على العكس من ذلك، إذا كانت الحافة أكثر سمكًا من الوسط، فإن العدسات تعمل كذلك
نثر. وفقا لشكل المقطع العرضي، يتم تمييزها: عدسات جمع ثنائية محدبة، محدبة بلانو، محدبة مقعرة؛ عدسات متباعدة ثنائية التقعر، مقعرة مسطحة، محدبة مقعرة.
يمكن اعتبار العدسات الرقيقة، للتقريب الأول، بمثابة منشورين رفيعين مطويين (الشكل 217، 218). يمكن تتبع مسار الأشعة على قرص هارتل.
العدسة المقربةيركز الأشعة المتوازية عند نقطة واحدة خلف العدسة عند البؤرة (الشكل 219)
عدسة متباعدةيحول شعاعًا متوازيًا من الأشعة إلى شعاع متباعد، والذي يبدو وكأنه يخرج من التركيز (الشكل 220).
يوتيوب الموسوعي
قصة
أقدم عدسة عمرها أكثر من 3000 سنة، وتسمى عدسة النمرود. تم العثور عليها خلال عمليات التنقيب في إحدى العواصم الآشورية القديمة في نمرود على يد أوستن هنري لايارد في عام 1853. العدسة لها شكل قريب من الشكل البيضاوي، أرض خشنة، أحد جانبيها محدب والآخر مسطح، ولها تكبير 3x. عدسة النمرود معروضة في المتحف البريطاني.
أول ذكر ل العدساتيمكن العثور عليها في المسرحية اليونانية القديمة "السحب" لأريستوفانيس (424 قبل الميلاد)، حيث تم إنتاج النار باستخدام الزجاج المحدب وضوء الشمس.
خصائص العدسات البسيطة
اعتمادا على النماذج هناك جمع(إيجابي) و نثرالعدسات (السلبية). وتشمل مجموعة العدسات المجمعة عادة عدسات يكون وسطها أكثر سمكا من حوافها، ومجموعة العدسات المتباعدة تشمل عدسات تكون حوافها أكثر سمكا من الوسط. وتجدر الإشارة إلى أن هذا لا يكون صحيحًا إلا إذا كان معامل انكسار مادة العدسة أكبر من معامل انكسار الوسط المحيط. إذا كان معامل الانكسار للعدسة أقل، فسيتم عكس الوضع. على سبيل المثال، فقاعة الهواء في الماء هي عدسة متباعدة ثنائية التحدب.
تتميز العدسات عادةً بقوتها البصرية (المقاسة بالديوبتر) والبعد البؤري.
لبناء أجهزة بصرية مع انحراف بصري مصحح (لوني في المقام الأول، ناتج عن تشتت الضوء - أكروماتس وأبوكرومات)، تعتبر الخصائص الأخرى للعدسات وموادها مهمة أيضًا، على سبيل المثال، معامل الانكسار، ومعامل التشتت، ومعامل الامتصاص، ومعامل التشتت. المواد في النطاق البصري المحدد.
في بعض الأحيان، يتم تصميم العدسات/أنظمة العدسات البصرية (الكاسرات) خصيصًا للاستخدام في الوسائط ذات معامل انكسار مرتفع نسبيًا (انظر المجهر الغاطس، والسوائل المغمورة).
تسمى عدسة محدبة مقعرة الغضروف المفصليويمكن أن تكون جماعية (سميكة باتجاه الوسط)، منتشرة (سميكة باتجاه الحواف) أو تلسكوبية (البعد البؤري لا نهاية له). لذلك، على سبيل المثال، عدسات النظارات لقصر النظر هي، كقاعدة عامة، هلالة سلبية.
على عكس الاعتقاد الخاطئ الشائع، فإن القوة الضوئية للغضروف المفصلي ذو نصف القطر المتساوي ليست صفرًا، ولكنها موجبة، وتعتمد على معامل انكسار الزجاج وسمك العدسة. يُطلق على الغضروف المفصلي، الذي تقع مراكز انحناء أسطحه عند نقطة واحدة، عدسة متحدة المركز (القوة البصرية تكون دائمًا سلبية).
الخاصية المميزة للعدسة المجمعة هي القدرة على جمع الأشعة الساقطة على سطحها عند نقطة واحدة تقع على الجانب الآخر من العدسة.
العناصر الرئيسية للعدسة: NN - المحور البصري - خط مستقيم يمر عبر مراكز الأسطح الكروية التي تحد العدسة؛ O - المركز البصري - النقطة التي تقع فيها العدسات ثنائية التحدب أو ثنائية التقعر (التي لها نفس نصف قطر السطح) على المحور البصري داخل العدسة (في مركزها).
ملحوظة. يظهر مسار الأشعة كما هو الحال في عدسة مثالية (رفيعة)، دون الإشارة إلى الانكسار عند السطح البيني الحقيقي. بالإضافة إلى ذلك، يتم عرض صورة مبالغ فيها إلى حد ما لعدسة ثنائية التحدب
إذا تم وضع نقطة مضيئة S على مسافة معينة أمام العدسة المجمعة، فإن شعاع الضوء الموجه على طول المحور سوف يمر عبر العدسة دون أن ينكسر، والأشعة التي لا تمر عبر المركز سوف تنكسر باتجاه النقطة المضيئة S. المحور البصري ويتقاطع عليه عند نقطة ما F، والتي ستكون صورة النقطة S. وتسمى هذه النقطة بالبؤرة المترافقة، أو ببساطة ركز.
إذا سقط الضوء على العدسة من مصدر بعيد جداً، يمكن تمثيل أشعته بأنها قادمة في حزمة متوازية، فعند الخروج منها تنكسر الأشعة بزاوية أكبر، وتتحرك النقطة F على المحور البصري أقرب إلى العدسة. في هذه الظروف تسمى نقطة تقاطع الأشعة الخارجة من العدسة ركز F'، والمسافة من مركز العدسة إلى البؤرة هي البعد البؤري.
الأشعة الساقطة على عدسة متباعدة تنكسر باتجاه حواف العدسة عند خروجها منها، أي تتشتت. إذا استمرت هذه الأشعة في الاتجاه المعاكس كما هو موضح في الشكل بخط منقط، فإنها ستتقارب عند نقطة واحدة F، والتي ستكون ركزهذه العدسة. هذه الخدعة سوف خيالي.
1 u + 1 v = 1 f (\displaystyle (1 \over u)+(1 \over v)=(1 \over f))أين ش (\displaystyle u)- المسافة من العدسة إلى الجسم؛ الخامس (\displaystyle v) و (\displaystyle f)- البعد البؤري الرئيسي للعدسة. في حالة العدسة السميكة، تبقى الصيغة دون تغيير مع الاختلاف الوحيد وهو أن المسافات لا تقاس من مركز العدسة، بل من المستويات الرئيسية.
للعثور على كمية مجهولة أو أخرى مع كميتين معروفتين، استخدم المعادلات التالية:
f = v ⋅ u v + u (\displaystyle f=((v\cdot u) \over (v+u))) u = f ⋅ v v − f (\displaystyle u=((f\cdot v) \over (v-f))) v = f ⋅ u u − f (\displaystyle v=((f\cdot u) \over (u-f)))وتجدر الإشارة إلى أن علامات الكميات ش (\displaystyle u), الخامس (\displaystyle v), و (\displaystyle f)يتم اختيارها بناءً على الاعتبارات التالية - بالنسبة لصورة حقيقية من جسم حقيقي في عدسة مجمعة - تكون جميع هذه الكميات موجبة. إذا كانت الصورة خيالية، تعتبر المسافة إليها سالبة، وإذا كان الجسم خياليًا، تكون المسافة إليها سالبة، وإذا كانت العدسة متباعدة، يكون البعد البؤري سالبًا.
صور الحروف السوداء من خلال عدسة محدبة رفيعة ذات بعد بؤري F(بالأحمر). إظهار الأشعة للحروف ه, أناو ك(الأزرق والأخضر والبرتقالي على التوالي). صورة الرسالة ه(يقع على مسافة 2 F) حقيقي ومقلوب، بنفس الحجم. صورة أنا(على F) - إلى ما لا نهاية. صورة ل(على F/2) خيالي، مباشر، مضاعف
زيادة خطية
زيادة خطية م = أ 2 ب 2 أ ب (\displaystyle m=((a_(2)b_(2)) \over (ab)))(للرسم من القسم السابق) هي نسبة أبعاد الصورة إلى الأبعاد المقابلة للكائن. يمكن أيضًا التعبير عن هذه النسبة ككسر م = أ 2 ب 2 أ ب = v u (\displaystyle m=((a_(2)b_(2)) \over (ab))=(v \over u))، أين الخامس (\displaystyle v)- المسافة من العدسة إلى الصورة؛ ش (\displaystyle u)- المسافة من العدسة إلى الجسم.
هنا م (\displaystyle م)هو معامل التكبير الخطي، أي رقم يوضح عدد المرات التي تكون فيها الأبعاد الخطية للصورة أصغر (أكبر) من الأبعاد الخطية الفعلية للكائن.
في ممارسة الحسابات، يكون التعبير عن هذه العلاقة بالقيم أكثر ملاءمة ش (\displaystyle u)أو و (\displaystyle f)، أين و (\displaystyle f)- البعد البؤري للعدسة.
م = و ش − و ; م = v − و f (\displaystyle m=(f \over (u-f));m=((v-f) \over f)).
حساب البعد البؤري والقدرة البصرية للعدسة
العدسات متناظرة، أي أن لها نفس البعد البؤري بغض النظر عن اتجاه الضوء - يسارًا أو يمينًا، والذي، مع ذلك، لا ينطبق على الخصائص الأخرى، على سبيل المثال، الانحرافات، التي يعتمد حجمها على أي جانب من العدسات العدسة تواجه الضوء.
مزيج من العدسات المتعددة (النظام المركزي)
يمكن دمج العدسات مع بعضها البعض لبناء أنظمة بصرية معقدة. يمكن العثور على القوة البصرية لنظام مكون من عدستين كمجموع بسيط للقوى البصرية لكل عدسة (بافتراض أن كلا العدستين يمكن اعتبارهما رقيقتين وتقعان بالقرب من بعضهما البعض على نفس المحور):
1 F = 1 f 1 + 1 f 2 (\displaystyle (\frac (1)(F))=(\frac (1)(f_(1)))+(\frac (1)(f_(2)) )).إذا كانت العدسات موجودة على مسافة معينة من بعضها البعض وتتزامن محاورها (يسمى نظام العدد التعسفي للعدسات بهذه الخاصية نظامًا مركزيًا)، فيمكن العثور على إجمالي قوتها الضوئية بدرجة كافية من الدقة من التعبير التالي:
1 F = 1 f 1 + 1 f 2 − L f 1 f 2 (\displaystyle (\frac (1)(F))=(\frac (1)(f_(1)))+(\frac (1) (f_(2)))-(\frac (L)(f_(1)f_(2)))),أين إل (\displaystyle L)- المسافة بين المستويات الرئيسية للعدسات.
عيوب العدسة البسيطة
تفرض الأجهزة البصرية الحديثة متطلبات عالية على جودة الصورة.
الصورة التي تنتجها عدسة بسيطة، بسبب عدد من العيوب، لا تلبي هذه المتطلبات. يتم القضاء على معظم أوجه القصور من خلال الاختيار المناسب لعدد من العدسات في نظام بصري مركزي - العدسة. تسمى عيوب الأنظمة البصرية بالانحرافات، وهي تنقسم إلى الأنواع التالية:
- الانحرافات الهندسية
- انحراف الحيود (ينتج هذا الانحراف عن عناصر أخرى في النظام البصري ولا علاقة له بالعدسة نفسها).
