عدسة متقاربة: خصائصها وأنواعها وممارسة التمارين التي تم حلها

العدسات المتقاربة هي العدسات الأكثر ثخانة في المنتصف والأرق عند الحواف. نتيجة لذلك ، فإنها تركز (تتلاقى) في نقطة واحدة أشعة الضوء التي تسقط عليها بالتوازي مع المحور الرئيسي. هذه النقطة تسمى التركيز ، أو التركيز على الصورة ، ويتم تمثيلها بالحرف F. تشكل العدسات المتقاربة أو الإيجابية ما يسمى بالصور الحقيقية للكائنات.

مثال نموذجي للعدسة المتقاربة هو عدسة مكبرة. ومع ذلك ، من الشائع العثور على هذا النوع من العدسات في أجهزة أكثر تعقيدًا مثل المجاهر أو التلسكوبات. في الواقع ، يتكون المجهر المركب الأساسي من عدستين متقاربتين ذات طول بؤري صغير. وتسمى هذه العدسات الهدف والعين.

تستخدم العدسات المتقاربة في البصريات لتطبيقات مختلفة ، على الرغم من أن أشهرها هو تصحيح العيوب البصرية. وهكذا ، يشار إلى أنها لعلاج طول النظر ، طول النظر الشيخوخي وكذلك بعض أنواع الاستجماتيزم مثل الاستجماتيزم شديد التعرق.

ملامح

العدسات المتقاربة لها سلسلة من الخصائص التي تحددها. في أي حال ، ربما كان الأهم هو أننا قد تقدمنا ​​بالفعل في تعريفه. وبالتالي ، تتميز العدسات المتقاربة بتحريف أي شعاع يصيبها من خلال التركيز في اتجاه موازٍ للمحور الرئيسي.

بالإضافة إلى ذلك ، بشكل متبادل ، ينكسر أي شعاع حادث يمر التركيز بالتوازي مع المحور البصري للعدسة.

عناصر من العدسات المتقاربة

لدراستها ، من المهم معرفة العناصر التي تشكل العدسات بشكل عام والعدسات المتقاربة بشكل خاص.

بشكل عام ، يطلق على المركز البصري للعدسة النقطة التي لا يمر بها كل شعاع يمر بها بأي انحراف.

المحور الرئيسي هو الخط الذي يصل بين المركز البصري والبؤرة الرئيسية ، التي ذكرناها بالفعل ، يتم تمثيلها بالحرف F.

التركيز الرئيسي هو النقطة التي يتم بها العثور على جميع الأشعة التي تضرب العدسة بالتوازي مع المحور الرئيسي.

تسمى المسافة بين المركز البصري والتركيز المسافة البؤرية.

تُعرَّف مراكز الانحناء على أنها مراكز الأجسام التي تنشئ العدسة ؛ كونها ، من جانبها ، نصف قطر انحناء نصف قطر المجالات التي تؤدي إلى العدسة.

وأخيرا ، تسمى الطائرة المركزية للعدسة المستوى البصري.

تشكيل الصور في العدسات المتقاربة

فيما يتعلق بتكوين الصور في العدسات المتقاربة ، يجب أن تؤخذ في الاعتبار سلسلة من القواعد الأساسية الموضحة أدناه.

إذا ضرب الشعاع العدسة الموازية للمحور ، فإن الأشعة الناشئة تتقارب في تركيز الصورة. بالمقابل ، إذا مر شعاع عرضي من خلال التركيز على الكائن ، فإن الأشعة تظهر في اتجاه موازٍ للمحور. أخيرًا ، تُنكسر الأشعة التي تمر عبر المركز البصري دون أن تواجه أي نوع من الانحراف.

نتيجة لذلك ، في العدسات المتقاربة يمكن أن تحدث المواقف التالية:

- أن الكائن موجود فيما يتعلق بالمستوى البصري على مسافة تزيد عن ضعف البعد البؤري. في هذه الحالة ، تكون الصورة التي تم إنتاجها حقيقية ومقلوبة وأصغر من الكائن.

- أن الكائن يقع على مسافة من المستوى البصري يساوي ضعف البعد البؤري. عندما يحدث هذا ، تكون الصورة التي يتم الحصول عليها صورة حقيقية ، مقلوبة بنفس حجم الكائن.

- أن يكون الجسم على مسافة من المستوى البصري بين مرة واحدة ومرتين البعد البؤري. ثم ، يتم إنتاج صورة حقيقية ، مقلوبة وأكبر من الكائن الأصلي.

- أن الكائن يقع على مسافة من المستوى البصري أدنى من البعد البؤري. في هذه الحالة ، ستكون الصورة افتراضية ومباشرة وأكبر من الكائن.

أنواع العدسات المتقاربة

هناك ثلاثة أنواع مختلفة من العدسات المتقاربة: عدسات biconvex ، عدسات planoconvex وعدسات concaveconvex.

العدسات Biconvex ، كما يوحي الاسم ، تتكون من سطحين محدبين. من ناحية أخرى ، يكون لسطح الكوكب المسطح سطح مستو وسطح محدب. وأخيراً ، تتكون العدسات المقعرة المحدبة من سطح مقعر ومحدب قليلاً.

الفرق مع العدسات المتباعدة

من ناحية أخرى ، تختلف العدسات المتباينة عن العدسات المتقاربة حيث إن السماكة تتناقص من الحواف باتجاه المركز. وبالتالي ، على عكس ما حدث مع التقارب ، في هذا النوع من العدسات ، يتم فصل أشعة الضوء التي تصطدم بالتوازي مع المحور الرئيسي. وبهذه الطريقة ، فإنها تشكل ما يسمى الصور الافتراضية للكائنات.

في البصريات ، تستخدم العدسات المتباعدة أو السلبية ، كما هي معروفة أيضًا ، لتصحيح قصر النظر.

معادلات غاوس للعدسات الرقيقة وتكبير العدسة

بشكل عام ، نوع العدسات المدروسة هو ما يسمى العدسات الرقيقة. يتم تعريفها على أنها تلك التي لها سمك صغير مقارنة بنصف قطر انحناء الأسطح التي تحدها.

يمكن دراسة هذا النوع من العدسات باستخدام معادلة غاوس ومعادلة تسمح بتحديد تكبير العدسة.

معادلة غاوس

تعمل المعادلة الغوسية للعدسات الرقيقة على حل العديد من المشكلات البصرية الأساسية. ومن هنا أهمية كبيرة. تعبيره هو ما يلي:

1 / f = 1 / p + 1 / q

حيث 1 / f هو ما يسمى قوة العدسة و f هي المسافة البؤرية أو المسافة من المركز البصري إلى البؤرة وو. وحدة قياس قوة العدسة هي الديوبتر (D) ، حيث 1 D = 1 م -1. من ناحية أخرى ، p و q هما ، على التوالي ، المسافة التي يوجد بها الكائن والمسافة التي يتم بها ملاحظة صورته.

تكبير العدسة

يتم الحصول على التكبير الجانبي للعدسة الرقيقة بالتعبير التالي:

م = - ف / ص

حيث M هي الزيادة. من قيمة الزيادة ، يمكن استنتاج سلسلة من النتائج:

نعم | م | > 1 ، حجم الصورة أكبر من حجم الكائن

نعم | م | <1 ، حجم الصورة أصغر من الكائن

إذا كانت M> 0 ، تكون الصورة صحيحة وعلى نفس جانب العدسة مثل الكائن (الصورة الافتراضية)

إذا كانت M <0 ، فإن الصورة مقلوبة وعلى الجانب الآخر من الكائن (صورة حقيقية)

ممارسة محددة

يقع الجسم على بعد متر واحد من عدسة متقاربة ، يبلغ طولها البؤري 0.5 متر. كيف ستبدو صورة الجسم؟ إلى أي مدى سيكون؟

لدينا البيانات التالية: p = 1 m؛ و = 0.5 م.

نستبدل هذه القيم في المعادلة الغوسية للعدسات الرقيقة:

1 / f = 1 / p + 1 / q

واليسار متبقي:

1 / 0.5 = 1 + 1 / ف ؛ 2 = 1 + 1 / ف

نحن تطهير 1 / ف

1 / ف = 1

إلى ، إذن ، قم بإلغاء تحديد q واحصل على:

ف = 1

وبالتالي ، نحن بديل في معادلة تكبير العدسة:

م = - ف / ع = -1 / 1 = -1

لذلك ، فإن الصورة حقيقية منذ q> 0 ، مقلوبة لأن M <0 وذات حجم متساوي بالنظر إلى أن القيمة المطلقة لـ M هي 1. أخيرًا ، الصورة تبعد متر واحد عن البؤرة.