*****************
عدسة محدبة
من ويكيبيديا
العدسة المحدبة (بالإنجليزية: Convex lens) تستخدم كعدسة مكبرة، فإذا وضع جسم بين العدسة وبؤرتها يرى الناظر من الجهة الأخرى للعدسة صورة مكبرة للجسم على بعد يزيد عن بعد الجسم الفعلي عنها، أما إذا وضع الجسم على بعد من العدسة يزيد عن بعدها البؤري فإنك لن ترى له أي صورة. ولكن يمكنك تلقي صورة حقيقية له (مقلوبة رأسا على عقب) على ورقة أو ستارة في الجهة الأخرى من العدسة. خاصة إذا كان الجسم منيرا أو جيد الإضاءة. اما في حالة العدسة المقعرة فهي على العكس من ذلك، فهي تستخدم لتصغير الصورة، حيث أن العدسة المقعرة تكوّن صورة للجسم تقديرية معتدلة (غير مقلوبة) مصغّرة وفي نفس الجهة التي فيها الجسم وايضا تعمل العدسة المقعرة على تفريق الاشعة.
*****
العدسة المحدبة
- محدّبة – مقعرة.
- محدّبة – مستوية.
- محدّبة الوجهين.
تختلف استخدامات كل نوعٍ من تلك الأنواع بشكلٍ كبيرٍ، حيث تدخل العدسة محدّبة الوجهين في صناعة عدسات الكاميرات والمكبّرات وفي صناعة التلسكوب (Telescope) والمجهر (Microscope).4
آليّة عمل العدسة المحدبة
كما ذكرنا آنفًا، تمتلك العدسة سطحين، وفي حالة العدسة محدبة الوجهين يكون كلا الوجهين محدّبين، ويمتلكان نفس نصف قطر التحدّب، وتكون الحافة العلويّة والسفليّة للعدسة رقيقةً وتزداد العدسة سماكةً كلّما اتجهنا نحو مركزها، ويدعى مركز العدسة بالمركز البصريّ للعدسة والذي يُرمز له بالرمز O عادةً، كما يُدعى الخط الأفقي المار بالمركز البصريّ للعدسة بالمحور الرئيسيّ للعدسة، ويكون المحور الرئيسيّ مُتعامدًا مع وجهيّ العدسة، ونطلق على القطر الفعّال للعدسة اسم فتحة العدسة، وهو المسؤول عن مقدار الضوء الذي ينفذ من خلال العدسة.
عند سقوط حزمة من الأشعّة الضوئيّة على العدسة، فإنّها تنكسر عند اختراقها سطح العدسة وتنحرف عن مسارها وتعود لتنكسر مرةً أخرى عند خروجها من العدسة، وتقوم العدسة بتوجيه الأشعّة الضوئيّة النافذة من خلالها نحو نقطةٍ تُدعى المركز البؤريّ (المحرق)، ويرمز لها بالرمز F، وندعو المسافة بين محرق العدسة و المركز البصريّ للعدسة بالبعد البؤريّ (البعد المحرقيّ).
تأخذ زاوية انكسار الأشعّة الواردة أقصى قيمها عند الطرفين العلويّ والسفليّ للعدسة، وتقلّ زاوية الانكسار كلّما اتجهنا نحو المركز البصريّ للعدسة، بحيث تمرّ الأشعة الواردة من مركز العدسة المحدبة دون انكسار، واصطلح العلماء أنّ البعد البؤريّ للعدسة المحدّبة له قيمة موجبة، بينما يأخذ قيمة سالبة في العدسات المقعّرة، ويكون للعدسة محدّبة الوجهين مركزان بؤريان؛ حيث يمتلك كلّ وجهٍ مركزه البؤريّ الخاص به، وتتمتّع العدسات السميكة بقدرةٍ أكبر على كسر الأشعّة الضوئيّة الواردة، وبالتالي يكون بعدها البؤريّ أكبر من العدسات قليلة السماكة.
تشكّل العدسات محدّبة الوجهين خيالًا حقيقيًّا للأجسام، ويكون الخيال مقلوبًا، ويمكننا تلقّيه على حاجزٍ، وقد يكون أكبر أو أصغر أو مساويًّا لحجم الجسم الطبيعي، وذلك يعتمد على بعد الجسم عن المركز البؤريّ. 5
قياس قوّة العدسة
إذا سبق لك واستخدمت إحدى العدسات المكبّرة أو العدسة المحدبة في المجهر الموجود في مختبر المدرسة أو الجامعة، أو نظرت من خلال التلسكوب لمراقبة النجوم، فمن المؤكّد أنّك لاحظت الفرق الكبير في قدرة كل منها على تكبير الأشياء؛ حيث تكمن قوة العدسة في قدرتها على تكبير أو تصغير الأشياء، ويُعتبر البعد البؤريّ هو السّمة الأساسيّة المميّزة للعدسة، وتزداد قوّة العدسة بنقصان قيمة البعد البؤريّ، إذ كلما زاد البعد البؤريّ للعدسة، زاد بعد المسافة التي تتجمّع عندها الأشعّة المنكسرة.
تستخدم العديد من الواحدات لقياس البعد البؤري مثل m، وcm، وinch، ولكن الواحدة البصريّة الأساسيّة لقياس البعد البؤريّ هي ديوبتر (Dioptre)، والتي تُعبّر عن مقلوب البعد البؤريّ المقاس بالمتر.
من العوامل الأخرى التي تلعب دورًا هامًّا في قوة العدسة المحدبة أو المقعّرة على حدٍّ سواء هو حجمها؛ حيث تعمل العدسة الأكبر حجمًا على التقاط مقدارٍ أكبر من حزم الأشعّة الضوئيّة المنعكسة، لذلك يكون الخيال أو الصورة المتشكّلة من العدسات الكبيرة أكثر وضوحًا، فإذا كنت من محبيّ التصوير فعليك انتقاء عدسة كبيرة الحجم للحصول على صورٍ أكثر وضوحًا وإشراقًا.
*********
تعريف العدسة المحدبة وصفاتها
كتابة: دينا محمود
محتويات
- ما هي العدسة المحدبة
- وصفات وخصائص العدسة المحدبة
- استخدامات العدسة المحدبة
- أنواع العدسات المحدبة
- وظائف العدسة المحدبة
- تكوين الصورة خلال العدسة المحدبة
- الاختلافات الرئيسية بين العدسة المقعرة والمحدبة
ما هي العدسة المحدبة
العدسة المحدبة هي العدسة التي تقارب أشعة الضوء التي تنقل موازية لمحورها الرئيسي (أي تقارب الأشعة الساقطة باتجاه المحور الرئيسي) وهي سميكة نسبيًا عبر الوسط ورقيقة عند الحواف السفلية والعليا ، الحواف منحنية للخارج وليس للداخل ، يتم استخدامه أمام العين ينحني الضوء الوارد بشكل حاد بحيث تقصر النقطة المحورية ويركز الضوء بشكل صحيح على شبكية العين.
بشكل عام يمكن للعدسة المحدبة أن تقرب شعاعًا من الأشعة المتوازية إلى نقطة على الجانب الآخر من العدسة ، تسمى هذه النقطة بؤرة العدسة وتسمى المسافة التي تفصلها عن المركز البصري للشعاع بالبعد البؤري ، يتم توصيل نصف قطر الانحناءات R1 و R2 للأسطح الكروية والبعد البؤري للعدسة “f” بواسطة معادلة تقريبية.[1]
وصفات وخصائص العدسة المحدبة
يوضح الجدول ما يحدث للصورة عندما يتم إحضار كائن من اللانهاية إلى عدسة محدبة.
| موقف الكائن | موقف الصورة | خصائص الصورة |
|---|---|---|
| في اللانهاية | في النقطة المحورية | الصورة هي نقطة |
| التحرك نحو 2F | الانتقال من F نحو 2F | زيادة في الحجم ، حقيقي ، مقلوب ، أصغر من الكائن |
| في 2F | في 2F | حقيقي ، مقلوب ، نفس حجم الكائن |
| الانتقال من 2F نحو F. | الانتقال من 2F نحو اللانهاية | حقيقي ، مقلوب ، أكبر من الشيء |
| في F | في اللانهاية | كبير بلا حدود |
| الانتقال من F نحو العدسة | الانتقال من – اللانهاية نحو العدسة | انخفاض في الحجم ، افتراضي ، عمودي ، أكبر من الكائن |
طالما أن الصورة حقيقية ، يكون مخطط الشعاع قابلاً للانعكاس ، كائن عند النقطة A يُنشئ صورة عند النقطة B ، بينما الكائن عند النقطة B يُنشئ صورة عند نقطة A.
استخدامات العدسة المحدبة
تُستخدم هذه لمجموعة متنوعة من الأغراض في حياتنا اليومية على سبيل المثال:
- العدسة في عيون الإنسان هي خير مثال. لذا فإن الاستخدام الأكثر شيوعًا للعدسة هو أنها تساعدنا على الرؤية.
- مثال شائع آخر على استخدام هذا النوع من العدسات هو العدسة المكبرة ، عندما يتم وضع كائن أمامه على مسافة أقصر من البعد البؤري للعدسة ، فإنه ينتج صورة مكبرة ومنتصبة للكائن على نفس جانب الكائن نفسه.
- يتم استخدامه لتصحيح طول النظر أو طول النظر.
- يتم استخدامه في الكاميرات لأنه يركز الضوء وينتج صورة واضحة ونقية.
- بشكل عام ، غالبًا ما تستخدم هذه العدسات في العدسات المركبة المستخدمة في أدوات مختلفة مثل أجهزة التكبير مثل المجاهر والتلسكوبات وعدسات الكاميرا.
- يمكن لنوع بسيط من هذه العدسات تركيز الضوء في صورة ، لكن هذه الصورة لن تكون ذات جودة عالية. لتصحيح التشوهات.[2]
أنواع العدسات المحدبة
- العدسة المستوية المحدبة
وهي منحنية للخارج من جانب والآخر من المستوى الجانبي ، إنها عناصر ذات طول بؤري إيجابي سطح كروي وسطح مستو واحد ، تم تصميم هذه العدسات لتطبيقات ضوء متوازية لانهائية.
هذه العدسات البصرية لعناصر التركيز لجميع الأغراض ، وهي تستخدم لمرة واحدة في الأغراض غير الحرجة للأدوية والدفاع والروبوتات وما إلى ذلك.
- عدسة محدبة مزدوجة
وهي منحنية للخارج من كلا الجانبين ، تُعرف أيضًا باسم عدسة Biconvex أو محدبة فقط ، لها طول بؤري أقصر من العدسات المستوية المحدبة ذات القطر ونصف قطر السطح ، وتتطلب العديد من الأجهزة البصرية أطوالًا بؤرية أطول. وبالتالي ، فإن العدسات المحدبة المزدوجة هي الأكثر تفضيلاً ، يتم استخدامه في جهاز العرض ، أحادي العين ، التلسكوب ، الكاميرات وما إلى ذلك ، ينتج الصورة الافتراضية للعين البشرية والصورة الحقيقية للتصوير الفوتوغرافي ، ومستشعر بصري ويستخدم أيضًا في حرق الزجاج.
- العدسة المحدبة المقعرة
وهي منحنية إلى الداخل من جانب واحد وإلى الخارج من جانب واحد. يمكن استخدامه لموازنة الانحرافات الكروية التي تسببها العدسات الأخرى ، يتم استخدامه للتحكم في شعاع الليزر ، إنها مزيج من عدسة مع عدسة واحدة محدبة وجانب عدسة مقعر يكون عدسة مقعرة محدبة أو هلالة.
وظائف العدسة المحدبة
- عندما يكون الكائن في اللانهاية ، فإن العدسة المحدبة تشكل الصورة عند التركيز وهي حقيقية ومقلوبة.
- عندما يكون الكائن وراء النقطة التخيلية ، يتم تكوين صورة بين النقطة المحورية ونقطة خيالية تكون حقيقية ومقلوبة ومتناقصة.
- عندما يكون الجسم نقطة تخيلية ، يتم تكوين الصورة عند نقطة تخيلية تكون حقيقية ومقلوبة وبنفس الحجم.
- عندما يكون الكائن بين النقطة المحورية والنقطة التخيلية ، فإن الصورة تتشكل خارج نقطة تخيلية حقيقية ومقلوبة ومكبرة.
- عندما يكون الكائن في نقطة التركيز ، تكون الصورة عند اللانهاية مقلوبة ومكبرة.
- عندما يكون الكائن بين النقطة المحورية ومركز الانحناء ، فإن الصورة تتشكل خارج النقطة الوهمية وخلف الشيء الذي يكون افتراضيًا ومكبرًا[1]
تكوين الصورة خلال العدسة المحدبة
تتقارب أشعة الضوء الصادرة عن الشخص بواسطة العدسة المحدبة التي تشكل صورة على الفيلم أو جهاز ثنائي مشحون في حالة الكاميرا الرقمية.
تعتمد الزاوية التي يدخل فيها الضوء إلى العدسة على مسافة الجسم من العدسة ، إذا كان الكائن قريبًا من العدسة ، فإن أشعة الضوء تدخل بزاوية أكثر حدة ، ينتج عن هذا تقارب الأشعة بعيدًا عن العدسة نظرًا لأن العدسة يمكنها فقط ثني الضوء إلى اتفاق معين ، يجب تركيز الصورة على الفيلم ، يتم تحقيق ذلك عن طريق تحريك العدسة بعيدًا عن الفيلم.
وبالمثل ، إذا كان الجسم بعيدًا عن العدسة ، فإن الأشعة تدخل بزاوية أوسع ، ينتج عن هذا انكسار الأشعة بزاوية أكثر حدة وتتشكل الصورة بالقرب من العدسة ، في هذه الحالة يجب وضع العدسة بالقرب من الفيلم للحصول على صورة مركزة.
وبالتالي فإن الصورة الحقيقية لجسم أقرب تتشكل بعيدًا عن العدسة أكثر من الصورة الحقيقية لجسم بعيد ، ويكون عمل التركيز هو تحريك العدسة للحصول على الصورة الحقيقية لتسقط على الفيلم.
يقال أن الصورة التي تم تكوينها حقيقية لأن أشعة الضوء من الكائن تمر عبر الفيلم ومقلوبة (رأسًا على عقب) وهذا يفسر كيف تؤثر العدسة المحدبة في الضوء .[3]
الاختلافات الرئيسية بين العدسة المقعرة والمحدبة
- العامل الرئيسي للتمايز بين العدسات المحدبة والمقعرةهو أن العدسة المقعرة تشعب أشعة الضوء التي تسير بالتوازي مع محورها الرئيسي ، مقابل عدسة محدبة ، تقارب أشعة الضوء التي تسقط عليها على طول اتجاه محورها الرئيسي.
- نظرًا لطبيعة العدسة ، فإن أشعة الضوء الساقط إما تتقارب أو تتباعد بعد مرورها عبرها وبالتالي ، تُعرف العدسة المقعرة أيضًا باسم العدسة المتباعدة بينما تُعرف العدسة المحدبة بالعدسة المتقاربة .
- يتم تمييز هاتين العدستين أيضًا على أساس الشكل الذي تمتلكه، تُظهر العدسة المقعرة بنية تشبه الكهف من الخارج حيث تحتوي على جزء متوسط أرق وحواف سميكة ، ومع ذلك في العدسة المحدبة ، تكون الحواف أرق نسبيًا من مركز العدسة.
- تكون قطبية البعد البؤري سالبة في حالة العدسة المقعرة بينما تكون موجبة للعدسة المحدبة ، ونتيجة لذلك يشار أحيانًا إلى العدسة المتباينة على أنها عدسة سلبية بينما يشار إلى العدسة المتقاربة على أنها عدسة إيجابية.
- الصورة من العدسة المقعرة هي دائمًا افتراضية ومنتصبة بينما تتكون الصورة الحقيقية والمعكوسة من عدسة محدبة ، ومع ذلك إذا كان الكائن قريبًا جدًا من العدسة ، فإن الصورة الناتجة تكون افتراضية ومنتصبة ومكبرة.
- تستخدم العدسات لتصحيح الأمور المتعلقة بالرؤية ، تُستخدم العدسات المقعرة لعلاج قصر النظر بينما تصحح العدسة المحدبة طول النظر ، ولكن هناك الكثير من حالات تكون الصور في المرايا المقعرة ومحدبة.