تميل العدسات إلى أن تكون كروية أو قريبةإلى سطح كروي. يمكن أن تكون مقعرة أو محدبة أو مسطحة (نصف القطر يساوي اللانهاية). لديهم سطحان يمر بهما الضوء. يمكن دمجها بطرق مختلفة ، لتشكيل أنواع مختلفة من العدسات (ترد الصورة لاحقًا في المقالة):
كيفية تحديد نوع العدسة؟ دعونا نتناول هذا بمزيد من التفصيل.
بغض النظر عن مجموعة الأسطح ، إذا كانتسمك الجزء المركزي أكبر من الحواف ، ويسمى التجميع. لها طول بؤري إيجابي. تتميز الأنواع التالية من عدسات الجمع:
وتسمى أيضا "إيجابية".
إذا كان سمكها في الوسط أرق من الحواف ، فيُطلق عليها التشتت. لديهم البعد البؤري السلبي. هناك مثل هذه الأنواع من العدسات المبعثرة:
كما يطلق عليهم "سلبي".
تختلف الأشعة من مصدر نقطة عن واحدالنقاط. يطلق عليهم حفنة. عندما يدخل الشعاع إلى العدسة ، ينكسر كل شعاع ، ويغير اتجاهه. لهذا السبب ، يمكن للعارضة الخروج من العدسة إلى حد أكبر أو أقل متباينة.
تتغير بعض أنواع العدسات البصريةاتجاه الأشعة بحيث تتلاقى عند نقطة واحدة. إذا كان مصدر الضوء يقع على الأقل على البعد البؤري ، فإن الشعاع يتقارب عند نقطة بعيدة على الأقل بنفس المسافة.
يسمى المصدر النقطي للضوء كائنًا حقيقيًا ، ونقطة التقارب بين شعاع الأشعة الخارجة من العدسة هي صورتها الفعلية.
مصفوفة المصادر النقطية مهمة.موزعة على سطح مستوٍ بشكل عام. مثال على ذلك نمط على زجاج بلوري ، بإضاءة خلفية. مثال آخر هو شريط سينمائي مضاء من الخلف بحيث يمر الضوء منه من خلال عدسة تكبر الصورة على شاشة مسطحة عدة مرات.
في هذه الحالات ، يتحدثون عن طائرة.تتوافق النقاط على مستوى الصورة 1: 1 مع النقاط الموجودة على مستوى الكائن. وينطبق الشيء نفسه على الأشكال الهندسية ، على الرغم من أن الصورة الناتجة قد تنقلب رأسًا على عقب أو من اليسار إلى اليمين فيما يتعلق بالكائن.
يخلق تقارب الأشعة عند نقطة واحدةالصورة الفعلية ، والتناقض خيالي. عندما يتم تحديدها بوضوح على الشاشة ، تكون صالحة. إذا كانت الصورة لا يمكن ملاحظتها إلا من خلال النظر من خلال العدسة نحو مصدر الضوء ، عندها تسمى خيالية. الانعكاس في المرآة خيالي. الصورة التي يمكن رؤيتها من خلال التلسكوب هي أيضًا. لكن إسقاط عدسة الكاميرا على الفيلم يعطي صورة صالحة.
يمكن العثور على تركيز العدسة بالمرور خلالها.شعاع أشعة متوازية. النقطة التي تتلاقى عندها ستكون تركيزها F. المسافة من النقطة البؤرية إلى العدسة تسمى البعد البؤري f. يمكن أيضًا تخطي الأشعة المتوازية من ناحية أخرى وبالتالي العثور على F على كلا الجانبين. كل عدسة لها واثنان واثنان. إذا كانت رقيقة نسبيًا مقارنة بالأطوال البؤرية ، فإن الأخير متساوٍ تقريبًا.
البعد البؤري الإيجابيتتميز بجمع العدسات. تقلل أنواع العدسات من هذا النوع (محدب مسطح ، ثنائي الوجه ، هلالة) من الأشعة الخارجة منها ، أكثر مما تم اختزاله إلى هذا الحد. يمكن أن يشكل جمع العدسات صورة حقيقية وخيالية. يتم تشكيل الأول فقط إذا تجاوزت المسافة من العدسة إلى الجسم البعد البؤري.
الطول البؤري السلبيتتميز العدسات المنتشرة. أنواع العدسات من هذا النوع (مقعرة مقعرة ، ثنائية مقعرة ، غضروفية) تنتج أشعة أكثر مما تم تخفيفه قبل الوصول إلى سطحها. عدسات التشتت تخلق صورة خيالية. وفقط عندما يكون تقارب الأشعة السائدة مهمًا (تتقارب في مكان ما بين العدسة والنقطة البؤرية على الجانب الآخر) ، لا يزال من الممكن أن تتقارب الأشعة المشكلة ، لتشكل صورة حقيقية.
يجب أن تكون حذرا جدا للتمييزتقارب أو انحراف الأشعة عن تقارب أو اختلاف العدسة. قد لا تتطابق أنواع العدسات وعوارض الضوء. تسمى الأشعة المرتبطة بكائن أو نقطة صورة التباعد إذا كانت "مبعثرة" وتتقارب إذا "تجمعت" معًا. في أي نظام بصري محوري ، يمثل المحور البصري مسار الأشعة. يمر شعاع على طول هذا المحور دون أي تغيير في اتجاه الحركة بسبب الانكسار. هذا في الأساس تعريف جيد للمحور البصري.
شعاع يتحرك بعيدًا عن مسافةيسمى المحور البصري التباعد. وتلك التي تقترب منها تدعى متقاربة. الأشعة المتوازية مع المحور البصري ليس لها أي تقارب أو اختلاف. وهكذا ، عندما نتحدث عن تقارب أو انحراف حزمة واحدة ، فإنها ترتبط بالمحور البصري.
بعض أنواع العدسات التي تكون فيزيائيتها كذلكينحرف الشعاع إلى حد أكبر إلى المحور البصري ، الذي يتم جمعه. فيها ، تقترب الأشعة المتقاربة من بعضها البعض أكثر ، وتتحرك الأشعة المتباعدة أقل. حتى أنهم قادرون ، إذا كانت قوتهم كافية لذلك ، على جعل الحزمة موازية أو حتى التقارب. وبالمثل ، يمكن لعدسة التشتت أن تخفف أشعة التباعد أكثر ، وتتقارب - تجعل التوازي أو التباعد.
العدسة ذات السطح المحدب أكثر سمكًامركزًا من الحواف ، ويمكن استخدامه كزجاج مكبّر بسيط أو مكبّر. في الوقت نفسه ، ينظر المراقب من خلالها إلى صورة خيالية مكبرة. ومع ذلك ، تشكل عدسة الكاميرا على الفيلم أو المستشعر الحجم الفعلي ، وعادةً ما يتم تقليل حجمه مقارنةً بالجسم.
تسمى قدرة العدسة على تغيير تقارب الضوء قوتها. يتم التعبير عنها بالديوبتر D = 1 / f ، حيث f هي الطول البؤري بالأمتار.
عدسة بقوة 5 ديوبتر f = 20 سم.هو الديوبتر الذي يشير إليه طبيب العيون عند كتابة وصفة طبية للنظارات. لنفترض أنه سجل 5.2 ديوبتر. في ورشة العمل ، سيأخذون قطعة العمل النهائية المكونة من 5 ديوبتر ، والتي تم الحصول عليها من الشركة المصنعة ، وتلميع سطح واحد صغير لإضافة 0.2 ديوبتر. المبدأ هو أنه بالنسبة للعدسات الرقيقة التي توجد فيها دائرتان قريبتان من بعضهما البعض ، يتم ملاحظة القاعدة ، والتي بموجبها تساوي قوتها الإجمالية مجموع كل ديوبتر: D = D1 + د2.
في أيام جاليليو (بداية القرن السابع عشر) ، النظارات فيكانت أوروبا متاحة على نطاق واسع. عادة ما يتم تصنيعها في هولندا وتوزيعها من قبل الباعة الجائلين. سمع جاليليو أن شخصًا في هولندا وضع نوعين من العدسات في أنبوب بحيث تبدو الأشياء البعيدة أكبر. استخدم عدسة مقربة في أحد طرفي الأنبوب ، وعدسة مقربة في الطرف الآخر. إذا كان البعد البؤري للعدسة fحول وعدسة والبريدثم يجب أن تكون المسافة بينهما fحول-والبريد، والقوة (الزيادة الزاوية) fحول/ والبريد. يسمى هذا المخطط أنبوب غاليليو.
تكبير التلسكوب 5 أو 6 مرات ،قابلة للمقارنة مع مناظير اليد الحديثة. هذا يكفي للعديد من الملاحظات الفلكية المثيرة. يمكنك بسهولة رؤية الحفر القمرية ، وأقمار المشتري الأربعة ، وحلقات زحل ، ومراحل الزهرة ، والسدم وعناقيد النجوم ، وكذلك النجوم الضعيفة في درب التبانة.
سمع كبلر عن كل هذا (قاد هو وجاليليوالمراسلات) وبنى نوع آخر من التلسكوب مع عدستين تجميع. العدسة ذات البعد البؤري الكبير هي العدسة ، والعدسة الأقل هي العدسة. المسافة بينهما fحول + والبريدوالزيادة الزاوية هي fحول/ والبريد. هذا Keplerian (أو الفلكي)يخلق التلسكوب صورة معكوسة ، ولكن لا يهم النجوم أو القمر. قدم هذا المخطط إضاءة أكثر اتساقًا لمجال الرؤية من تلسكوب غاليليو ، وكان أكثر ملاءمة للاستخدام ، لأنه سمح لك بإبقاء عينيك في وضع ثابت ورؤية مجال الرؤية بأكمله من الحافة إلى الحافة. سمح الجهاز بتحقيق تكبير أكبر من أنبوب غاليليو ، دون تدهور خطير.
كلا التلسكوبين يعانيان من الانحراف الكروي ،مما ينتج عنه صور غير مركزة بشكل كامل ، وانحراف لوني ، مما يخلق هالات ملونة. يعتقد كبلر (ونيوتن) أنه لا يمكن التغلب على هذه العيوب. لم يفترضوا أن أنواع العدسات اللونية ممكنة ، ولن تعرف فيزيائيتها إلا في القرن التاسع عشر.
اقترح غريغوري ذلك على أنه عدساتيمكن أن تستخدم التلسكوبات المرايا لأنها تفتقر إلى تهيج اللون. استفاد نيوتن من هذه الفكرة وأنشأ الشكل النيوتوني للتلسكوب من مرآة مقعرة مطلية بالفضة وعدسة إيجابية. وسلم العينة إلى الجمعية الملكية ، حيث هي حتى يومنا هذا.
يمكن عرض تلسكوب عدسة واحدةالصورة على الشاشة أو الفيلم. من أجل التكبير المناسب ، يلزم وجود عدسة إيجابية ذات طول بؤري كبير يبلغ ، على سبيل المثال ، 0.5 م ، 1 م أو عدة أمتار. غالبًا ما يستخدم هذا الترتيب في التصوير الفلكي. بالنسبة للأشخاص الذين ليسوا على دراية بالبصريات ، قد يظهر موقف متناقض عندما تعطي العدسة المقربة الضعيفة زيادة أكبر.
وقد اقترح أن القدماءقد يكون للثقافات تلسكوبات لأنها صنعت كرات زجاجية صغيرة. المشكلة هي أنه من غير المعروف الغرض الذي استخدموا من أجله ، وبطبيعة الحال ، لا يمكنهم أن يشكلوا أساس التلسكوب الجيد. يمكن استخدام الكرات لتكبير الأشياء الصغيرة ، لكن الجودة لم تكن مرضية.
الطول البؤري للكرة الزجاجية المثاليةقصيرة جدًا وتشكل صورة حقيقية قريبة جدًا من المجال. بالإضافة إلى ذلك ، فإن الانحرافات (التشوهات الهندسية) مهمة. تكمن المشكلة في المسافة بين السطحين.
ومع ذلك ، إذا قمت بعمل استوائي عميقأخدود لمنع الأشعة التي تسبب عيوب الصورة ، يتحول من عدسة مكبرة متوسطة جدًا إلى عدسة جميلة. يُنسب مثل هذا القرار إلى Coddington ، ويمكن شراء مكبر باسمه اليوم في شكل حلقات يدوية صغيرة لدراسة الأشياء الصغيرة جدًا. ولكن لا يوجد دليل على أن هذا تم قبل القرن التاسع عشر.
