العدسة المتقاربة هي نظام بصري ، وهو نوع من الكرة المفلطحة ، حيث يكون سمك الحواف أقل من المركز البصري. من أجل إنشاء صورة بشكل صحيح في عدسة متقاربة ، يجب مراعاة العديد من النقاط المهمة ، والتي ستلعب دورًا رئيسيًا في كل من البناء والصورة الناتجة للكائن. تعمل العديد من الأجهزة الحديثة على هذه مبادئ بسيطة، باستخدام خصائص العدسة المتقاربة وهندسة بناء صورة كائن.

ظهرت الكلمة في القرن العشرين ، جاءت من اللاتينية. زجاج محدد بمركز محدب أو مقعر. بعد فترة قصيرة من الزمن ، بدأ استخدامه بنشاط في الفيزياء وحصل على توزيع جماعي بمساعدة العلم والأدوات التي صنعت على أساسه. مخطط العدسة المتقاربةهو نظام من نصفي الكرة الأرضية مفلطحين عند الحواف ، والمتصلين ببعضهما البعض بواسطة جانب مسطح ولهما نفس المركز.

النقطة المحورية للعدسة المتقاربة هي المكان الذي تتقاطع فيه جميع أشعة الضوء المارة. هذه النقطة مهمة جدا عند البناء.

البعد البؤري للعدسة المتقاربةليس أكثر من جزء من المركز المقبول للعدسة إلى البؤرة.

نظرًا لمكان تحديد الكائن المراد بناؤه بالضبط على المحور البصري ، يمكن الحصول على العديد من الخيارات النموذجية. أول شيء يجب مراعاته هو عندما يكون الموضوع في بؤرة التركيز مباشرة. في هذه الحالة ، لن يكون من الممكن ببساطة تكوين صورة ، لأن الأشعة سوف تتوازى مع بعضها البعض. لذلك من المستحيل الحصول على حل. هذا نوع من الشذوذ في بناء صورة الشيء الذي تبرره الهندسة.

التصوير بعدسة رقيقة متقاربةليس بالأمر الصعب إذا كنت تستخدم الطريقة الصحيحة والخوارزمية ، فبفضلها يمكنك الحصول على صورة لأي كائن. لتكوين صورة لجسم ما ، هناك نقطتان رئيسيتان كافيتان ، باستخدامهما لن يكون من الصعب عرض صورة تم الحصول عليها نتيجة انكسار الضوء في عدسة متقاربة. تجدر الإشارة إلى النقاط الرئيسية أثناء البناء ، والتي بدونها سيكون من المستحيل القيام بما يلي:

• يعتبر الخط الذي يمر عبر مركز العدسة شعاعًا يغير اتجاهه قليلاً جدًا أثناء مروره عبر العدسة.
• خط مرسوم بالتوازي مع محوره البصري الرئيسي ، والذي يمر من خلاله بعد الانكسار في العدسة تقارب تركيز العدسة

يرجى ملاحظة تلك المعلومات حول كيفية حساب الصيغة عدسة بصريةمتوفر على هذا العنوان:.

تكوين صورة في عدسة صور متقاربة

فيما يلي صور لموضوع مقال "تكوين صورة في عدسة متقاربة". لفتح معرض الصور ، ما عليك سوى النقر على الصورة المصغرة.

يؤدي انكسار الضوء عند الحدود المسطحة (منشور مثلثي ، لوحة متوازية مستوية) إلى إزاحة الصور بالنسبة إلى الكائنات دون تغيير حجمها. يؤدي انكسار الضوء على الأجسام المتجانسة بصريًا الشفافة والمحدودة بالأسطح الكروية إلى تكوين صور تختلف في الحجم عن الأجسام - مكبرة أو صغيرة (متساوية في بعض الحالات).

• تسمى الأجسام الشفافة التي يحدها سطحان كرويان العدسات.

• العدسات هي أهم عنصر في مجموعة متنوعة من الأدوات والأنظمة البصرية ، بدءًا من أبسط النظارات وحتى المجاهر والتلسكوبات العملاقة ، والتي يمكن أن توسع مجال الرؤية بشكل كبير.

• عادة ما تكون عدسات الضوء المرئي مصنوعة من الزجاج ؛ للأشعة فوق البنفسجية - من الكوارتز ، الفلوريت ، فلوريد الليثيوم ، إلخ ؛ للأشعة تحت الحمراء - من السيليكون والجرمانيوم والفلوريت وفلوريد الليثيوم ، إلخ.

يخطط

1. تقديم مادة تعليمية من خلال جهاز عرض للوسائط المتعددة.

• العدسات. النقاط الرئيسية والخطوط والطائرات.

• عيوب العدسة.

• بناء الصورة في العدسات الرقيقة.

2. مهام ضبط النفس: حل المهام التفاعلية لبناء الصور في العدسات مع التحقق من الأداء. يعمل مع CD "الفيزياء ، 7-11 خلية. مكتبة المعينات البصرية. 1 ج: المدرسة.

3. حل مشاكل البناء. العمل مع السبورة التفاعلية Interwrite Board.

4. اختبار السيطرة. العمل مع نظام التحكم التشغيلي للمعرفة Interwrite PRS.

5. تفاعلي العمل في المنزل. يعمل مع CD "الفيزياء ، 10-11 خلية. التحضير للامتحان. 1 ج: المدرسة.

6. النتائج

العدسات النقاط الرئيسية والخطوط والطائرات

الخصائص الهندسية للعدسات.

أنواع العدسات.

الطول البؤري والقوة البصرية للعدسات.

اعتماد البعد البؤري على نصف قطر انحناء الأسطح الكروية ومعامل الانكسار النسبي لمادة العدسة.

عدسة كروية

• يسمى جزء المحور البصري المحاط بين المجالات المحيطة بالعدسة بسمك العدسة ل. العدسة تسمى نحيف، إذا ل R1 و ل R2 ، أين R1و R2هي أنصاف أقطار المجالات المحيطة بالعدسة. تسمى هذه أنصاف الأقطار نصف قطر الانحناءأسطح العدسة.

الخصائص الهندسية للعدسات

• بالنسبة للسطح الكروي المحدب بالنسبة إلى المستوى الرئيسي للعدسة ، يُفترض أن يكون نصف قطر الانحناء موجبًا.

• بالنسبة للسطح الكروي المقعر فيما يتعلق بالمستوى الرئيسي للعدسة ، يعتبر نصف قطر الانحناء سالبًا.

أنواع العدسات

وفقًا لشكل الأسطح الكروية المحيطة ، يتم تمييز ستة أنواع من العدسات:

ظهور الأنواع الرئيسية من العدسات

المهمة 1: بناء مسار الأشعة في المنشور والتوصل إلى نتيجة حول طبيعة انحراف الأشعة.

المهمة 2: بناء مسار الأشعة في المنشور والتوصل إلى نتيجة حول طبيعة انحراف الأشعة.

العدسة كمجموعة من المنشورات

الانكسار بواسطة عدسة متباعدة (n21> 1) من الأشعة الموازية للمحور البصري الرئيسي: التركيز الرئيسي لعدسة متباعدة

انكسار أشعة الضوء المتوازية على الأسطح الكروية

• يعتمد مسار الحزم المتوازية 1 ، 2 ، 3 بعد المرور عبر نظام المنشور بقيمة معينة من معامل الانكسار النسبي لمادة المنشور على موقع المنشور.

• تنتقل الأشعة بعد الانكسار إما في حزمة متقاربة وتعبر المحور البصري الرئيسي عند النقطة F، أو متباعد ، ثم يتم عبور المحور البصري الرئيسي عن طريق استمرار الأشعة المنكسرة.

• تسمى النقطة الموجودة على المحور البصري الرئيسي التي تتقاطع عندها الأشعة المنكسرة (أو استمرارها) ، الواقعة على العدسة الموازية لمحورها البصري الرئيسي ، بؤرة التركيز الرئيسية للعدسة. توجد البؤر الرئيسية بشكل متماثل مع مستوى العدسة (في وسط متجانس)

العمل مع النموذج "البعد البؤري للعدسة"

• يتم توضيح مفهوم تركيز العدسة ، الأساسي والثانوي.

• يوضح اعتماد البعد البؤري والقوة البصرية للعدسة على نصف قطر انحناء الأسطح ونسبة الكثافة البصرية لمادة العدسة والمادة المتوسطة.

الطول البؤري والقوة البصرية للعدسة

العلاقة بين البعد البؤري ونصف قطر انحناء العدسة المتقاربة ( ن 21 > 1)

البعد البؤري للعدسة

العدسات المتقاربة

حول مسألة البعد البؤري

• عند n21 = 1 (عندما تكون العدسة في وسط مع معامل انكسار مطلق n1 يساوي معامل الانكسار المطلق لمادة العدسة n2) ، لا تنكسر أي عدسة من أي نوع: (n21-1) = 0 ، وبالتالي D = 0.

• إذا كانت هناك وسائط مختلفة على جوانب مختلفة من العدسة ، فإن البعد البؤري على اليسار واليمين ليس هو نفسه.

• في الحالة العامة ، من المستحيل الحكم على طبيعة انكسار الأشعة المتوازية بواسطة العدسة فقط على أساس المظهر (نوع العدسة) ، يجب أخذ نسبة مؤشرات الانكسار لمادة العدسة والوسيط فيها. لذلك يفضل استخدام رموز العدسة.

مسار الأشعة الموازية

الأشعة الساقطة على عدسة متقاربة موازية للمحور البصري الثانوي ، بعد الانكسار ، تمر عبر التركيز الثانوي الخلفي للعدسة.

النقاط المميزة والخطوط ومستويات العدسات المتقاربة والمتباعدة

نقاط ا 1 و ا 2 - مراكز الأسطح الكروية ،

ا 1ا 2 - المحور البصري الرئيسي ،

ا- مركز بصري ،

F- التركيز الأساسى F"- التركيز الجانبي

من"- المحور البصري الثانوي ،

F هو المستوى البؤري.

عيوب العدسة (انحرافات)

الانحرافات الهندسية

تفاصيل التحقيق

انحراف الانكسار

عيوب العدسة

• هندسي (انحراف كروي ، غيبوبة ، اللابؤرية ، انحناء مجال الصورة ، تشويه) ،

• لوني

• انحراف الانكسار.

تفاصيل التحقيق

الانحراف الكروي هو تشويه للصورة في الأنظمة البصرية بسبب حقيقة أن العدسة المتقاربة تركز أشعة الضوء بعيدًا عن المحور البصري الرئيسي أقرب إلى العدسة من الأشعة القريبة من المحور البصري الرئيسي (شبه المحور) ، والعدسة المتباعدة ، والعكس صحيح. الصورة التي تم إنشاؤها بواسطة شعاع عريض من الأشعة المنكسرة بواسطة عدسة غير واضحة.

انحراف لوني

يُطلق على تشويه الصورة بسبب حقيقة أن أشعة الضوء ذات الأطوال الموجية المختلفة يتم جمعها بعد مرورها عبر العدسة على مسافات مختلفة منها اسم الانحراف اللوني ؛ نتيجة لذلك ، عند استخدام ضوء غير أحادي اللون ، تكون الصورة ضبابية وتكون حوافها ملونة.

أسباب الانحراف اللوني

يحدث الانحراف اللوني بسبب تشتت الضوء الأبيض في مادة العدسة. تتركز الأشعة الحمراء ، التي تنكسر أضعف ، بعيدًا عن العدسة. يركز البلوز والبنفسج ، اللذان ينكسران بقوة أكبر ، عن كثب.

انحراف الانكسار

• يرجع الانحراف الانكساري إلى الخصائص الموجية للضوء.

صورة نقطة ينبعث منها ضوء أحادي اللون ، حتى من خلال عدسة (عدسة) مثالية (لا تسبب أي تشويه) ، لا تنظر إليها العين كنقطة ، نظرًا لأن حيود الضوء هو في الواقع نقطة مضيئة مستديرة ذات قطر محدود د، محاطة بالعديد من الحلقات المظلمة والخفيفة بالتناوب (ما يسمى بقعة الحيود ، بقعة هوائية ، قرص متجدد الهواء).

أنواع أخرى من الزيغ الهندسي

اللابؤرية هي تشويه لصورة النظام البصري المرتبط بعدم تجانس مادة ما. يختلف انكسار الأشعة في أقسام مختلفة من شعاع الضوء المار.

انحناء مجال الصورة يرجع إلى حقيقة أن الصورة الحادة لكائن مسطح تقع على سطح منحن.

التشويه هو انحناء الصورة في الأنظمة الضوئية بسبب التكبير غير المتكافئ للكائنات بواسطة العدسة من منتصفها إلى الحواف. في هذه الحالة ، لا يتم انتهاك حدة الصورة.

الغيبوبة هي انحراف تأخذ فيه صورة النقطة المعطاة من قبل النظام ككل شكل بقعة تشتت غير متماثلة بسبب حقيقة أن كل قسم من النظام البصري بعيد عن محوره بمسافة d (المنطقة الحلقيّة) ، يعطي صورة لنقطة مضيئة على شكل حلقة ، وكلما زاد نصف قطرها د.

طرق التخلص من عيوب العدسة

• في الأجهزة البصرية الحديثة ، لا يتم استخدام العدسات الرقيقة ، ولكن يتم استخدام أنظمة معقدة متعددة العدسات من العدسات المتقاربة والمتباينة ، حيث يمكن التخلص تقريبًا من الانحرافات المختلفة ، وكذلك الحجاب الحاجز لحزم الضوء.

التصوير بالعدسات الرقيقة

التصوير البصري

مسار الأشعة المميزة

حالات محددة للبناء في العدسات

الخصائص المقارنة للصور في العدسات المتقاربة والمتباينة

صورة بصرية

صورة بصرية - صورة تم الحصول عليها نتيجة عمل عدسة أو نظام بصري على أشعة تنتشر من جسم ما ، وتعيد إنتاج ملامح وتفاصيل هذا الكائن. نظرًا لأن الكائن عبارة عن مجموعة من النقاط المتوهجة بضوءها الخاص أو المنعكس ، فإن صورته الكاملة تتكون من صور لكل هذه النقاط.

هناك صور حقيقية وخيالية. إذا تقارب شعاع من أشعة الضوء المنبثقة من أي نقطة A من الجسم ، نتيجة للانعكاسات أو الانكسارات ، عند نقطة ما A1 ، فإن A1 تسمى الصورة الحقيقية للنقطة A. إذا لم تكن الأشعة نفسها عند النقطة A1 التي تتقاطع ، ولكن يتم رسم استمرارها إلى الجانب ، عكس اتجاه انتشار الضوء ، ثم يسمى A1 الصورة التخيلية للنقطة A.

التصوير بالعدسات

• تحول العدسة المتقاربة واجهة موجة كروية متباعدة من مصدر نقطي إلى واجهة موجة متقاربة عند نقطة خلف العدسة إذا د> F ؛

• في د - مقدمة موجة كروية متباعدة من مصدر نقطة إلى مقدمة موجة كروية متباعدة ، كما لو كانت تنتشر من مصدر نقطي وهمي ؛

• في د = واو- موجة كروية متباينة تنبعث من مصدر نقطة إلى موجة منكسرة مستوية.

• تقوم العدسة المتباينة بتحويل الحزم الضوئية التي تسقط عليها إلى أشعة متباعدة نتيجة الانكسار.

رسم توضيحي لتحول عدسة واجهة الموجة

لتحديد موضع الصورة A1 للنقطة المضيئة A ، يكفي أخذ شعاعين ، يكون مسارهما أسهل في البناء. هناك العديد من هذه الحزم.

العدسة المقربة

أشعة مميزة

الحزم الرئيسية لعدسة متقاربة

توصيف الصور في العدسات

1. العمل مع النماذج التفاعلية لدورة "الفيزياء ، 7-11 خلية. مكتبة المعينات البصرية. 1 ج: المدرسة.

تعليق على العمل مع النماذج التفاعلية

"بناء صورة نقطة في عدسة متقاربة"

التحقق من اكتمال مهمة البحث

"تكوين صورة نقطة في عدسة متباينة"

2. العمل مع النماذج التفاعلية لدورة "الفيزياء ، 7-11 خلية. مكتبة المعينات البصرية. 1 ج: المدرسة.

التحقق من اكتمال مهمة البحث

"تكوين صورة سهم في عدسة متقاربة"

التحقق من اكتمال مهمة البحث

"تكوين صورة سهم في عدسة متباينة"

3. العمل مع النماذج التفاعلية لدورة "الفيزياء ، 7-11 خلية. مكتبة المعينات البصرية. 1 ج: المدرسة.

بناء صورة لمربع في عدسة متقاربة

التحقق من اكتمال مهمة البحث

"بناء صورة مربع في عدسة متقاربة"

التحقق من اكتمال مهمة البحث

"تكوين صورة مربع في عدسة متباينة"

ملاحظة

• إذا كان جسم ممتد يقع بشكل عمودي على المحور البصري الرئيسي لعدسة رقيقة ، عند لمسه ، فإن صورته ستكون متعامدة عليه ، حيث أن جميع نقاط الكائن تكون على مسافة متساوية من مستوى العدسة ؛ يكفي أن تجد من خلال إنشاء موضع صورة النقطة العليا للكائن ، ثم خفض العمود العمودي على المحور البصري الرئيسي.

• تصور العدسة دائمًا خطًا مستقيمًا كخط مستقيم ، وصور الكائنات المكانية مشوهة: الزوايا في فضاء الكائنات والصور مختلفة

المهمة: تتبع كيف تتغير خصائص الصورة عندما يقترب كائن من اللانهاية إلى مستوى العدسة المتقاربة على طول المحور البصري الرئيسي. حلل في أي مسافات يتم الحصول على صورتها من عدسة رفيعة متقاربة: أ) حقيقية ؛ ب) زيادة ؛ ج) مقلوب. املأ الجدول.

المهمة: تتبع كيف تتغير خصائص الصورة عندما يقترب كائن من اللانهاية إلى مستوى العدسة المتقاربة على طول المحور البصري الرئيسي واملأ الجدول. أشر إلى أوجه التشابه والاختلاف بين صور كائن ما في عدسة متقاربة ومتباعدة.

مدمن و (د)

اعتماد المسافة إلى الصورة على المسافة بين الكائن والعدسة المتقاربة

الاعتماد G (د)للعدسات المتقاربة والمتباينة

اعتماد التكبير العرضي على المسافة بين الكائن والعدسة المتقاربة

حالات محددة لبناء العدسات الرقيقة

بناء صورة لجسم خطي يقع بشكل غير مباشر على المحور البصري الرئيسي

بناء صورة لجسم نقطي يقع على المحور البصري الرئيسي لعدسة متقاربة

بناء مسار الشعاع المنكسر

في عدسة متقاربة

بناء مسار شعاع الحادث

في عدسة متقاربة

تعريف رسومي لبؤر العدسة

من الجيد أن تتذكر

• إذا كانت أبعاد الكائن أكبر من أبعاد العدسة ، فيمكن إجراء البناء بالطريقة المعتادة من خلال تمديد مستوى العدسة. يتم تحديد صورة نقطة الجسم بواسطة حزمة من الأشعة الخارجة من هذه النقطة ومحدودة بحجم العدسة.

• إذا كان الكائن مسورًا جزئيًا من العدسة بواسطة شاشة معتمة ، فيمكن في البداية تنفيذ البناء بالطريقة المعتادة دون مراعاة الحاجز ، وبعد ذلك من الضروري تحديد شعاع الأشعة الساقط على العدسة وتشكيل الصورة. تذكر: في بعض مواضع الحاجز ، لا يتم الحصول على الصورة على الإطلاق أو يتم تصوير جزء فقط من الكائن.

• يحدد "عدد" الأشعة التي مرت عبر العدسة سطوع الصورة: الصورة أكثر أو أقل كثافة ، لكن لا يتغير شكلها ولا موقعها.

ملاحظة

1. يمكنك تمييز العدسة المتقاربة عن العدسة المتباينة على النحو التالي:

أ) تعطي العدسة المتقاربة صورة حقيقية على الشاشة ، من عدسة متباينة على الشاشة يمكنك الحصول على ظل دائري محاط بحلقة ضوئية.

ب) من خلال العدسة المتقاربة بالعين المجردة ، يمكنك رؤية صورة وهمية مباشرة مكبرة للأشياء ، على سبيل المثال ، الحروف في كتاب ، ومن خلال عدسة متباعدة ، عدسة مصغرة.

2. أسهل طريقة لتحديد البعد البؤري للعدسة المتقاربة هي الحصول على صورة لجسم بعيد على الشاشة:

أ) في د = ∞ و = و.

ب) إذا كانت العدسة المتقاربة على الشاشة تعطي صورة مساوية في الحجم للكائن ، إذن د = و = 2F، أين

مهمة لضبط النفس

أكمل مهمة "المشكلات التفاعلية لبناء العدسات"

مهام التصوير بالعدسة التفاعلية

مهام الحل المستقل

مهمة 1

المهمة رقم 2

المهمة رقم 3

المهمة رقم 4

المهمة رقم 5

المهمة رقم 6

المهمة №7.1

المهمة №7.2

المهمة №7.3

المهمة رقم 8

عند حل مشكلات البناء في أشعة متوازية ، من المفيد أن تتذكر:

• يقع الجسم النقطي وصورته على نفس المحور البصري ؛ هذا يجعل من الممكن العثور على موقع المركز البصري للعدسة من خلال البناء ؛

• المحور البصري الرئيسي عمودي على مستوى العدسة ؛

• يقع الكائن وصورته التخيلية على جانب واحد من مستوى العدسة ، ويكون الكائن وصورته الحقيقية على جوانب متقابلة.

• يقع الكائن وصورته المباشرة دائمًا على نفس الجانب من المحور البصري الرئيسي للعدسة ، ويكون الكائن وصورته المقلوبة على جوانب متقابلة. الصور المباشرة هي دائما صور خيالية.

• يتم إنتاج الصور الحقيقية فقط بواسطة عدسة متقاربة ، بينما يتم إنتاج الصور الخيالية بواسطة العدسات المتقاربة والمتباينة. في العدسة المتقاربة ، يتم دائمًا تكبير الصورة الافتراضية ، وفي العدسة المتباعدة يتم تصغيرها دائمًا.

المهمة №1 إنشاء صورة لكائن موجود على المحور البصري الرئيسي للعدسة المتقاربة.

المهمة №2 إنشاء صورة لكائن يقع بين التركيز والمركز البصري للعدسة المتقاربة.

المهمة №3 بناء صورة لكائن يقع فوق المحور البصري الرئيسي للعدسة المتقاربة فوق التركيز.

المهمة №4 بناء صورة لجسم مائل في عدسة متباعدة.

المشكلة №5 مسار الحزمة 1 في العدسة المتقاربة معروف. أوجد مسار شعاع 2 بالبناء.

المهمة رقم 6 مسار الشعاع 1 في عدسة متباينة معروف. أوجد مسار شعاع 2 بالبناء.

رقم المهمة 7.1 يوضح الشكل مصدر الضوء سوصورته س حول 1حول

رقم المهمة 7.2 يوضح الشكل مصدر الضوء سوصورته سبالإضافة إلى المحور البصري الرئيسي حول 1حول 2. ابحث عن طريق البناء عن المركز البصري للعدسة وموضع بؤرتها الرئيسية.

رقم المهمة 7.3 يوضح الشكل مصدر الضوء سوصورته سبالإضافة إلى المحور البصري الرئيسي حول 1حول 2. ابحث عن طريق البناء عن المركز البصري للعدسة وموضع بؤرتها الرئيسية.

المهمة رقم 8 AB كائن ، A’B هو صورته في العدسة. اكتشف ببناء المركز البصري للعدسة وموضع محورها البصري الرئيسي والبؤر الرئيسية.

مهام اختبار التحكم

التمرين 1

المهمة 2

المهمة 3

المهمة 4

المهمة 5

المهمة 6

المهمة 7

التمرين 1

• زجاج ( ن= 1.51) عدسة محدبة مقعرة ، حيث يكون السماكة في المركز أكبر من الحواف ، يتم وضعها بالتسلسل في وسائط مختلفة: في الهواء ( ن= 1.0) في الماء ( ن= 1.33) في الكحول الإيثيلي ( ن= 1.36) لثاني كبريتيد الكربون ( ن= 1.63). في أي من هذه الوسائط ستكون العدسة متباعدة؟

1. لا شيء

2. في الكحول الإيثيلي

3. فقط في الماء

4. فقط في ثاني كبريتيد الكربون

5. لا توجد بيانات كافية للإجابة

المهمة 2

يسقط شعاع من الضوء على عدسة متقاربة موازية للمحور البصري. بعد المرور عبر العدسة ، ستنتقل الحزمة بمحاذاة الخط:

المهمة 3

العدسة المقربة إليبني صورة لكائن س

المهمة 4

عدسة متباينة إليبني صورة لكائن س. اختر المكان والحجم الصحيحين للصورة.

المهمة 5

باستخدام العدسة ، يتم الحصول على صورة مقلوبة لهب الشمعة على الشاشة. كيف سيتغير حجم الصورة إذا تم حجب جزء من العدسة بواسطة ورقة؟

المهمة 6

يوضح الشكل موقع العدسة المتقاربة وثلاثة أشياء أمامها. أي من هذه الأشياء سيكون حقيقيًا ومكبرًا ومقلوبًا؟

المهمة 7

يتم الاقتراب من كائن من اللانهاية إلى نقطة التركيز الأمامية F 1 عدسة متقاربة. كيف يتغير حجم الصورة؟ حوالمسافة من العدسة إلى الصورة F؟ البعد البؤري للعدسة هو F.

واجب منزلي تفاعلي

واجب منزلي

يعمل مع CD "الفيزياء ، 10-11 خلية. التحضير لاختبار الحالة الموحدة: قسم "البصريات الهندسية" ، المهمة 38 "إنشاء صورة سهم عمودي على المحور البصري في عدسة متقاربة وخصائص الصورة" ، المهمة 39 "إنشاء صورة لسهم متعامد مع المحور البصري في عدسة متباينة وخصائص الصورة "، المهمة 48 (عمل رسم للمهمة ، نقل الرسم إلى دفتر ملاحظات).

نتائج

• .

• .

مصادر المعلومات المستخدمة

• الفيزياء ، 7-11 خلية. مكتبة المعينات البصرية. 1 ج: المدرسة

• فيزياء ، 10-11 خلية. التحضير للامتحان. 1 ج: المدرسة

• افتح الفيزياء 2.6. فيزيكون

• كتب الفيزياء المدرسية للصف الحادي عشر من تحرير أ.

العمل مع النموذج "البعد البؤري للعدسة"(العدسة المقربة)

1. تم توضيح اعتماد البعد البؤري والقوة البصرية للعدسة على نصف قطر انحناء الأسطح ونسبة الكثافة البصرية لمادة العدسة والمادة المتوسطة.

العمل مع نموذج الطول البؤري للعدسة (العدسة المتباينة)

1. تم توضيح اعتماد البعد البؤري والقوة البصرية للعدسة على نصف قطر انحناء الأسطح ونسبة الكثافة البصرية لمواد العدسة ومادة الوسيط.

طبيعة وموقع صورة كائن ممتد اعتمادًا على موضع هذا الكائن بالنسبة إلى العدسة المتقاربة

طبيعة وموقع صورة كائن ممتد اعتمادًا على موضع هذا الكائن بالنسبة إلى العدسة المتقاربة

• تنتج العدسة المتقاربة صورًا حقيقية وافتراضية ، سواء في الوضع الرأسي أو المعكوس ، سواءً كانت صغيرة أو مكبرة.

• عندما يقترب الكائن من العدسة ، يزداد حجم الصورة ، وتتحرك الصورة بعيدًا عن العدسة إلى اللانهاية عند د = واو. في د عندما تقترب من المركز البصري ، يتم الحصول على صورة افتراضية تتغير في الحجم.

• يُظهر التفقيس مناطق وجود الصورة: على اليمين - حقيقي ، على اليسار - وهمي.

طبيعة وموقع صورة كائن ممتد اعتمادًا على موضع هذا الكائن بالنسبة إلى العدسة المتباينة

طبيعة وموقع صورة كائن ممتد اعتمادًا على موضع هذا الكائن بالنسبة إلى العدسة المتباينة

• تنتج العدسة المتباينة صورًا افتراضية مباشرة مخفضة فقط.

• عندما يقترب الكائن من العدسة المتباينة ، يزداد حجم الصورة ، وتقترب الصورة من المركز البصري للعدسة. في د = واوهناك صورة في العدسة المتباينة.

• يُظهر التفقيس منطقة وجود الصور الافتراضية في عدسة متباينة.

بناء صورة لنقطة في عدسة متقاربة

بناء صورة لنقطة في عدسة متباعدة

تكوين صورة لسهم في عدسة متقاربة

• تتكون صورة الكائن الممتد من صور نقاط فردية لهذا الكائن.

تكوين صورة لسهم في عدسة متباينة

موضوعات مبرمج الاستخدام: بناء الصور في العدسات ، الصيغة عدسة رقيقة.

تقودنا قواعد مسار الأشعة في العدسات الرقيقة ، المصاغة فيها ، إلى أهم بيان.

نظرية الصورة. إذا كانت هناك نقطة مضيئة أمام العدسة ، فبعد الانكسار في العدسة ، تتقاطع جميع الأشعة (أو استمرارها) عند نقطة واحدة.

النقطة تسمى نقطة الصورة.

إذا تقاطعت الأشعة المنكسرة عند نقطة ما ، فسيتم استدعاء الصورة صالح. يمكن الحصول عليها على الشاشة ، حيث تتركز طاقة أشعة الضوء عند نقطة معينة.

ومع ذلك ، إذا لم تتقاطع الأشعة المنكسرة نفسها عند نقطة ما ، ولكن استمرارها (يحدث هذا عندما تتباعد الأشعة المنكسرة بعد العدسة) ، فإن الصورة تسمى تخيلية. لا يمكن استقباله على الشاشة ، لأنه لا توجد طاقة مركزة في النقطة. نتذكر أن الصورة التخيلية تنشأ بسبب خصوصية دماغنا - لإكمال الأشعة المتباعدة حتى تقاطعهم الوهمي ورؤية نقطة مضيئة في هذا التقاطع ، صورة خيالية موجودة فقط في أذهاننا.

تعمل نظرية الصورة كأساس للتصوير في العدسات الرقيقة. سوف نثبت هذه النظرية لكل من العدسات المتقاربة والمتباينة.

العدسة المتقاربة: الصورة الحقيقية للنقطة.

لنلقِ نظرة على العدسة المتقاربة أولاً. اسمحوا أن تكون المسافة من النقطة إلى العدسة ، يكون البعد البؤري للعدسة. هناك حالتان مختلفتان اختلافًا جوهريًا: و (أيضًا حالة متوسطة). سنتعامل مع هذه الحالات واحدة تلو الأخرى. في كل منهم نحن
دعونا نناقش خصائص صور مصدر نقطي وكائن ممتد.

الحالة الأولى: . يقع مصدر الضوء النقطي بعيدًا عن العدسة عن المستوى البؤري الأيسر (الشكل 1).

الشعاع الذي يمر عبر المركز البصري لا ينكسر. سوف نأخذ اعتباطياشعاع ، نبني نقطة يتقاطع عندها الشعاع المنكسر مع الشعاع ، ثم نظهر أن موضع النقطة لا يعتمد على اختيار الشعاع (بمعنى آخر ، النقطة هي نفسها بالنسبة لجميع الأشعة الممكنة) . وهكذا يتبين أن جميع الأشعة المنبعثة من النقطة تتقاطع عند النقطة بعد الانكسار في العدسة ، وسيتم إثبات نظرية الصورة للحالة قيد الدراسة.

سنجد النقطة من خلال بناء مسار إضافي للشعاع. يمكننا القيام بذلك: نرسم محورًا بصريًا جانبيًا موازيًا للشعاع حتى يتقاطع مع المستوى البؤري في التركيز الجانبي ، وبعد ذلك نرسم الحزمة المنكسرة حتى تتقاطع مع الشعاع عند النقطة.

الآن سنبحث عن المسافة من النقطة إلى العدسة. سوف نظهر أن هذه المسافة يتم التعبير عنها فقط من حيث ، أي يتم تحديدها فقط من خلال موضع المصدر وخصائص العدسة ، وبالتالي لا تعتمد على شعاع معين.

دعونا نسقط الخطوط العمودية على المحور البصري الرئيسي. دعنا نرسمه أيضًا بالتوازي مع المحور البصري الرئيسي ، أي عموديًا على العدسة. نحصل على ثلاثة أزواج من المثلثات المتشابهة:

, (1)
, (2)
. (3)

نتيجة لذلك ، لدينا سلسلة المساواة التالية (يشير رقم الصيغة أعلى علامة التساوي إلى زوج من المثلثات المتشابهة تم الحصول على هذه المساواة).

(4)

ولكن ، تمت إعادة كتابة العلاقة (4) على النحو التالي:

. (5)

من هنا نجد المسافة المطلوبة من النقطة إلى العدسة:

. (6)

كما نرى ، لا يعتمد الأمر حقًا على اختيار الشعاع. لذلك ، فإن أي شعاع بعد الانكسار في العدسة سيمر عبر النقطة التي أنشأناها ، وستكون هذه النقطة صورة حقيقية للمصدر

تم إثبات نظرية الصورة في هذه الحالة.

هذه هي الأهمية العملية لنظرية الصورة. نظرًا لأن جميع أشعة المصدر تتقاطع بعد العدسة عند نقطة واحدة - صورتها - فعندئذٍ لبناء صورة ، يكفي التقاط أكثر شعاعين ملاءمة. ماذا بالضبط؟

إذا كان المصدر لا يقع على المحور البصري الرئيسي ، فعندئذٍ يكون ما يلي مناسبًا كحزم مناسبة:

الشعاع الذي يمر عبر المركز البصري للعدسة - لا ينكسر ؛
- شعاع موازٍ للمحور البصري الرئيسي - بعد الانكسار يمر عبر البؤرة.

يوضح الشكل بناء الصورة باستخدام هذه الأشعة. 2.

إذا كانت النقطة تقع على المحور البصري الرئيسي ، فسيبقى شعاع واحد مناسب - يعمل على طول المحور البصري الرئيسي. كالشعاع الثاني ، على المرء أن يأخذ الشعاع "غير المريح" (الشكل 3).

لننظر مرة أخرى إلى التعبير (5). يمكن كتابتها بشكل مختلف قليلاً وأكثر جاذبية ولا تنسى. لننقل الوحدة إلى اليسار أولاً:

نقسم الآن كلا الجانبين من هذه المساواة أ:

(7)

العلاقة (7) يسمى صيغة عدسة رقيقة(أو مجرد صيغة العدسة). حتى الآن ، تم الحصول على صيغة العدسة لحالة العدسة المتقاربة ولصالح. في ما يلي ، نشتق تعديلات على هذه الصيغة للحالات الأخرى.

لنعد الآن إلى العلاقة (6). لا تقتصر أهميته على حقيقة أنه يثبت نظرية الصورة. نرى أيضًا أنه لا يعتمد على المسافة (الشكل 1 ، 2) بين المصدر والمحور البصري الرئيسي!

هذا يعني أنه مهما كانت نقطة المقطع التي نلتقطها ، ستكون صورتها على نفس المسافة من العدسة. سوف تقع على جزء - أي عند تقاطع المقطع مع شعاع يمر عبر العدسة دون انكسار. على وجه الخصوص ، ستكون صورة النقطة هي نقطة.

وهكذا ، توصلنا إلى حقيقة مهمة: المقطع عبارة عن برك مع صورة المقطع. من الآن فصاعدا ، نسمي الجزء الأصلي ، الصورة التي نهتم بها موضوعاتويتم تمييزها بسهم أحمر في الأشكال. نحتاج إلى اتجاه السهم من أجل متابعة ما إذا كانت الصورة مستقيمة أو مقلوبة.

العدسة المتقاربة: الصورة الفعلية لجسم ما.

دعنا ننتقل إلى النظر في صور الأشياء. أذكر ذلك ونحن في إطار القضية. يمكن تمييز ثلاث حالات نموذجية هنا.

واحد. . صورة الكائن حقيقية ، مقلوبة ، مكبرة (الشكل 4 ؛ يشار إلى التركيز المزدوج). من صيغة العدسة يتبع ذلك في هذه الحالة (لماذا؟).

يتم إدراك مثل هذا الموقف ، على سبيل المثال ، في أجهزة العرض العلوية وكاميرات الأفلام - تعطي هذه الأجهزة البصرية صورة مكبرة لما هو موجود على الفيلم على الشاشة. إذا سبق لك عرض الشرائح ، فأنت تعلم أنه يجب إدخال الشريحة في جهاز العرض رأسًا على عقب - حتى تبدو الصورة على الشاشة صحيحة ولا تنقلب رأسًا على عقب.

نسبة حجم الصورة إلى حجم الجسم تسمى التكبير الخطي للعدسة ويُرمز لها ب Г - (هذه هي الحرف اليوناني الكبير "جاما"):

من تشابه المثلثات نحصل على:

. (8)

تُستخدم الصيغة (8) في العديد من المشكلات التي تتعلق بالتكبير الخطي للعدسة.

2.. في هذه الحالة ، من الصيغة (6) نجد ذلك و. التكبير الخطي للعدسة وفقًا لـ (8) يساوي واحدًا ، أي أن حجم الصورة يساوي حجم الجسم (الشكل 5).

أرز. 5.a = 2f: حجم الصورة يساوي حجم الكائن

3.. في هذه الحالة ، يتبع من صيغة العدسة أن (لماذا؟). سيكون التكبير الخطي للعدسة أقل من واحد - الصورة حقيقية ، مقلوبة ، مخفضة (الشكل 6).

هذا الموقف شائع للعديد من الأدوات البصرية: الكاميرات ، المناظير ، التلسكوبات - باختصار ، تلك التي يتم فيها الحصول على صور لأجسام بعيدة. عندما يتحرك الكائن بعيدًا عن العدسة ، تقل صورته في الحجم وتقترب من المستوى البؤري.

لقد انتهينا تمامًا من النظر في الحالة الأولى. دعنا ننتقل إلى الحالة الثانية. لن تكون كبيرة بعد الآن.

العدسة المتقاربة: صورة افتراضية لنقطة.

الحالة الثانية:. يوجد مصدر ضوء نقطي بين العدسة والمستوى البؤري (الشكل 7).

جنبًا إلى جنب مع انتقال الشعاع دون انكسار ، فإننا نعتبر مرة أخرى شعاعًا عشوائيًا. ومع ذلك ، يتم الآن الحصول على شعاعين متباينين ​​عند الخروج من العدسة. ستستمر أعيننا في هذه الأشعة حتى تتقاطع عند نقطة ما.

تنص نظرية الصورة على أن النقطة ستكون هي نفسها لجميع الأشعة المنبعثة من النقطة. نثبت ذلك مرة أخرى بثلاثة أزواج من المثلثات المتشابهة:

للدلالة مرة أخرى من خلال المسافة من العدسة ، لدينا سلسلة المساواة المقابلة (يمكنك بسهولة اكتشافها بالفعل):

. (9)

. (10)

لا تعتمد القيمة على الشعاع ، مما يثبت نظرية الصورة في حالتنا. إذن ، هي صورة افتراضية للمصدر. إذا كانت النقطة لا تقع على المحور البصري الرئيسي ، فمن الأفضل أن تأخذ شعاعًا يمر عبر المركز البصري وحزمة موازية للمحور البصري الرئيسي (الشكل 8) ، وذلك لبناء صورة.

حسنًا ، إذا كانت النقطة تقع على المحور البصري الرئيسي ، فلا يوجد مكان تذهب إليه - يجب أن تكون راضيًا عن شعاع يسقط بشكل غير مباشر على العدسة (الشكل 9).

العلاقة (9) تقودنا إلى صيغة مختلفة من صيغة العدسة للحالة المدروسة. أولاً ، نعيد كتابة هذه العلاقة على النحو التالي:

ثم قسم كلا الجانبين من المساواة الناتجة عن طريق أ:

. (11)

بمقارنة (7) و (11) ، نرى اختلافًا طفيفًا: المصطلح يسبقه علامة زائد إذا كانت الصورة حقيقية ، وعلامة ناقص إذا كانت الصورة خيالية.

لا تعتمد القيمة المحسوبة بالصيغة (10) أيضًا على المسافة بين النقطة والمحور البصري الرئيسي. على النحو الوارد أعلاه (تذكر المنطق بنقطة) ، فهذا يعني أن صورة المقطع في الشكل. 9 سيكون قطعة.

العدسة المتقاربة: صورة افتراضية لجسم ما.

مع وضع ذلك في الاعتبار ، يمكننا بسهولة إنشاء صورة لجسم يقع بين العدسة والمستوى البؤري (الشكل 10). اتضح أنه تخيلي ومباشر ومكبر.

ترى مثل هذه الصورة عندما تنظر إلى كائن صغير في عدسة مكبرة- عدسة مكبرة. تم تفكيك العلبة بالكامل. كما ترى ، فهي تختلف نوعياً عن حالتنا الأولى. هذا ليس بالأمر المفاجئ - فبعد كل شيء ، تكمن بينهما قضية "كارثية" وسيطة.

العدسة المتقاربة: كائن في المستوى البؤري.

الحالة المتوسطة: يقع مصدر الضوء في المستوى البؤري للعدسة (الشكل 11).

كما نتذكر من القسم السابق ، فإن أشعة الحزمة المتوازية ، بعد الانكسار في العدسة المتقاربة ، سوف تتقاطع في المستوى البؤري - أي عند التركيز الرئيسي إذا كانت الحزمة تقع بشكل عمودي على العدسة ، وعند التركيز الجانبي إذا كان الشعاع يقع بشكل غير مباشر. باستخدام قابلية انعكاس مسار الأشعة ، نستنتج أن جميع أشعة المصدر الموجودة في المستوى البؤري ، بعد مغادرة العدسة ، سوف تتوازى مع بعضها البعض.

أرز. 11. أ = و: لا توجد صورة

أين صورة النقطة؟ لا توجد صور. ومع ذلك ، لا أحد يمنعنا من افتراض أن الأشعة المتوازية تتقاطع عند نقطة بعيدة لا نهائية. ثم تظل نظرية الصورة صالحة في هذه الحالة ، الصورة في اللانهاية.

وفقًا لذلك ، إذا كان الكائن موجودًا بالكامل في المستوى البؤري ، فسيتم تحديد موقع صورة هذا الكائن في ما لا نهاية(أو ، ما هو نفسه ، سيكون غائبًا).

لذلك ، فقد نظرنا تمامًا في تكوين الصور في عدسة متقاربة.

العدسة المتقاربة: صورة افتراضية لنقطة.

لحسن الحظ ، لا توجد مجموعة متنوعة من المواقف مثل العدسة المتقاربة. لا تعتمد طبيعة الصورة على مدى بُعد الكائن عن العدسة المتباينة ، لذلك ستكون هناك حالة واحدة فقط هنا.

مرة أخرى نأخذ شعاعًا وشعاعًا عشوائيًا (الشكل 12). عند الخروج من العدسة ، لدينا شعاعتان متباعدتان ، والتي تبنيها أعيننا حتى التقاطع عند النقطة.

علينا مرة أخرى إثبات نظرية الصورة - أن النقطة ستكون هي نفسها لجميع الأشعة. نتصرف بمساعدة نفس الأزواج الثلاثة من المثلثات المتشابهة:

(12)

. (13)

لا تعتمد قيمة b على مدى الشعاع
، لذلك تمتد امتدادات جميع الأشعة المنكسرة
تتقاطع عند نقطة - الصورة التخيلية للنقطة. وهكذا تم إثبات نظرية الصورة تمامًا.

تذكر أنه بالنسبة للعدسة المتقاربة ، حصلنا على صيغ مماثلة (6) و (10). في حالة قاسمهم اختفت (ذهبت الصورة إلى ما لا نهاية) ، وبالتالي تميزت هذه الحالة مواقف مختلفة اختلافًا جذريًا و.

لكن بالنسبة للصيغة (13) ، لا يختفي المقام لأي أ. لذلك ، بالنسبة للعدسة المتباينة ، لا توجد مواقف مختلفة نوعيًا لموقع المصدر - هناك حالة واحدة فقط هنا ، كما قلنا أعلاه.

إذا كانت النقطة لا تقع على المحور البصري الرئيسي ، فإن حزمتين مناسبتين لبناء صورتها: أحدهما يمر عبر المركز البصري ، والآخر موازٍ للمحور البصري الرئيسي (الشكل 13).

إذا كانت النقطة تقع على المحور البصري الرئيسي ، فيجب أن تؤخذ الحزمة الثانية بشكل تعسفي (الشكل 14).

الكائن AB خلف بؤرة عدسة متباعدة.

مرة أخرى نستخدم أشعة "ملائمة": الشعاع الأول يوازي المحور البصري الرئيسي وينكسر بواسطة العدسة بحيث يمر استمراره عبر البؤرة (الخط المنقط في الشكل) ؛ الشعاع الثاني ، دون أن ينكسر ، يمر عبر المركز البصري للعدسة.

عند تقاطع الشعاع الثاني واستمرار الشعاع الأول ، لدينا صورة نقطة - نقطة B1. نقوم بخفض عمودي على المحور البصري الرئيسي من النقطة B1 ونحصل على النقطة A1 - صورة النقطة A.

لذلك ، A1 B1 هي صورة مختصرة ومباشرة وخيالية تقع بين تركيز وهمي وعدسة.

ضع في اعتبارك عدة حالات لإنشاء الصور اعتمادًا على المكان الذي يوجد فيه الكائن.

يوضح الشكل 2.9 الحالة عندما يكون الكائن بالضبط بين العدسة وبؤرة العدسة ، مما يعني أن الصورة المكبرة ستظهر في التركيز البؤري.

في الشكل 2.10 ، يكون الكائن على مسافة بؤرية من العدسة ، ونحصل على صورة للكائن في المنتصف بين التركيز والعدسة.

المحاضرة 3. أجهزة بصرية بسيطة.

3.2 مجهر.

3.3 تلسكوب.

3.4 الكاميرا.

عدسة مكبرة

تعتبر العدسة المكبرة واحدة من أبسط الأجهزة البصرية - وهي عبارة عن عدسة متقاربة مصممة لعرض الصور المكبرة للأجسام الصغيرة. يتم تقريب العدسة من العين نفسها ، ويتم وضع الجسم بين العدسة والتركيز الرئيسي. سترى العين صورة افتراضية ومكبرة للكائن. من الأنسب فحص كائن من خلال عدسة مكبرة بعين مسترخية تمامًا ، تتكيف مع اللانهاية. للقيام بذلك ، يتم وضع الكائن في المستوى البؤري الرئيسي للعدسة بحيث تشكل الأشعة الخارجة من كل نقطة من الجسم حزمًا متوازية خلف العدسة. يوضح الشكل اثنين من هذه الحزم قادمة من حواف الكائن. عند دخول العين إلى ما لا نهاية ، تركز حزم الأشعة المتوازية على شبكية العين ، وهنا تعطي صورة واضحة للجسم.

أبسط أداة للرصد البصري هي العدسة المكبرة. العدسة المكبرة هي عدسة متقاربة ذات طول بؤري قصير. يتم وضع العدسة المكبرة بالقرب من العين ، ويكون الكائن قيد النظر في مستواه البؤري. يتم رؤية الجسم من خلال عدسة مكبرة بزاوية.

أين ح هو حجم الكائن. عند مشاهدة نفس الشيء بالعين المجردة ، يجب وضعه على مسافة أفضل رؤية للعين العادية. سيكون الكائن مرئيًا بزاوية

ويترتب على ذلك أن تكبير العدسة المكبرة هو

عدسة ذات طول بؤري 10 سم تعطي تكبير 2.5 مرة.

الشكل 3. 1 عمل العدسة المكبرة: أ - يُنظر إلى الشيء بالعين المجردة من مسافة أفضل رؤية ؛ ب - يُنظر إلى الكائن من خلال عدسة مكبرة بطول بؤري F.

التكبير الزاوي

العين قريبة جدًا من العدسة ، لذلك يمكن أخذ زاوية الرؤية على أنها الزاوية 2β التي تشكلها الأشعة القادمة من حواف الكائن عبر المركز البصري للعدسة. إذا لم تكن هناك عدسة مكبرة ، فسنضطر إلى وضع الجسم على مسافة أفضل رؤية (25 سم) من العين وتكون زاوية الرؤية 2γ. بالنظر إلى المثلثات القائمة ذات الأرجل 25 سم و F سم والدلالة على نصف الكائن Z ، يمكننا أن نكتب:

(3.4)

2β - زاوية الرؤية ، عند رؤيتها من خلال عدسة مكبرة ؛

2γ - زاوية الرؤية عند النظر إليها بالعين المجردة ؛

F - المسافة من الجسم إلى العدسة المكبرة ؛

Z هو نصف طول الموضوع المعني.

مع الأخذ في الاعتبار أن التفاصيل الصغيرة تُرى عادةً من خلال عدسة مكبرة (وبالتالي ، الزاويتان و صغيرتان) ، يمكن استبدال الظل بزوايا. وهكذا نحصل على التعبير التالي لتكبير العدسة المكبرة:

لذلك ، فإن تكبير العدسة المكبرة يتناسب مع ، أي قوتها البصرية.

3.2 مجهر .

يستخدم المجهر للحصول على تكبير كبير عند مراقبة الأشياء الصغيرة. يتم الحصول على صورة مكبرة لجسم في مجهر باستخدام نظام بصري يتكون من عدستين قصيرتي التركيز - هدف O1 وعدسة O2 (الشكل 3.2). ستعطي العدسة صورة مكبرة مقلوبة حقيقية للموضوع. يتم عرض هذه الصورة الوسيطة بالعين من خلال العدسة ، والتي يكون تشغيلها مشابهًا لعملية العدسة المكبرة. يتم وضع العدسة بحيث تكون الصورة الوسيطة في المستوى البؤري ؛ في هذه الحالة ، تنتشر الأشعة من كل نقطة من الجسم بعد العدسة في حزمة موازية.

دائمًا ما تكون الصورة التخيلية لشيء يُنظر إليه من خلال العدسة مقلوبة رأسًا على عقب. إذا تبين أن هذا غير مريح (على سبيل المثال ، عند قراءة حروف صغيرة) ، يمكنك قلب الكائن نفسه أمام العدسة. لذلك ، يعتبر التكبير الزاوي للميكروسكوب قيمة موجبة.

على النحو التالي من التين. 3.2 ، زاوية الرؤية φ لجسم يُنظر إليه من خلال العدسة في تقريب الزاوية الصغير

تقريبًا ، يمكننا وضع d ≈ F1 و f l ، حيث l هي المسافة بين الهدف وعينية المجهر ("طول الأنبوب"). عند مشاهدة نفس الشيء بالعين المجردة

نتيجة لذلك ، تصبح صيغة التكبير الزاوي γ للمجهر

يمكن للمجهر الجيد أن يكبر عدة مئات من المرات. عند التكبير العالي ، تبدأ ظواهر الحيود في الظهور.

في المجاهر الحقيقية ، يكون الهدف والعينية أنظمة بصرية معقدة يتم فيها التخلص من الانحرافات المختلفة.

تلسكوب

التلسكوبات (نطاقات الإكتشاف) مصممة لرصد الأشياء البعيدة. وهي تتكون من عدستين - عدسة متقاربة ذات طول بؤري كبير يواجه الكائن (الهدف) وعدسة ذات بُعد بؤري قصير (عدسة عينية) تواجه المراقب. نطاقات الإكتشاف نوعان:

1) تلسكوب كبلرمصممة للرصد الفلكي. إنه يعطي صورًا مكبرة مقلوبة للأجسام البعيدة ، وبالتالي فهو غير مناسب لعمليات الرصد الأرضية.

2) نطاق رصد جاليليو، مخصص للمراقبة الأرضية ، والذي يعطي صورًا مباشرة مكبرة. العدسة في أنبوب غاليلي هي عدسة متباينة.

على التين. يوضح الشكل 15 مسار الأشعة في تلسكوب فلكي. يُفترض أن عين المراقب تتكيف مع ما لا نهاية ، لذا فإن الأشعة من كل نقطة من جسم بعيد تخرج من العدسة في شعاع موازٍ. هذا المسار من الأشعة يسمى تلسكوبي. في الأنبوب الفلكي ، يتحقق مسار الأشعة التلسكوبية بشرط أن تكون المسافة بين الهدف والعدسة مساوية لمجموع أطوالهما البؤرية.

عادة ما يتميز نطاق الإكتشاف (التلسكوب) بالتكبير الزاوي γ. على عكس المجهر ، يتم دائمًا إزالة الأشياء التي يتم ملاحظتها من خلال التلسكوب من المراقب. إذا كان كائن بعيد مرئيًا بالعين المجردة بزاوية ψ ، وعند النظر إليه من خلال تلسكوب بزاوية φ ، فإن التكبير الزاوي يسمى النسبة

الزيادة الزاوية γ ، وكذلك الزيادة الخطية Γ ، يمكن تعيينها بعلامات زائد أو ناقص ، اعتمادًا على ما إذا كانت الصورة مستقيمة أو مقلوبة. يكون التكبير الزاوي لأنبوب كبلر الفلكي سلبيًا ، بينما يكون تكبير أنبوب جاليليو الأرضي إيجابيًا.

يتم التعبير عن التكبير الزاوي للتلسكوبات من حيث الأطوال البؤرية:

لا تستخدم المرايا الكروية كعدسات في التلسكوبات الفلكية الكبيرة. تسمى هذه التلسكوبات بالعاكسات. من السهل صنع المرآة الجيدة ، ولا تعاني المرايا من الانحراف اللوني مثل العدسات.

تم بناء أكبر تلسكوب في العالم بقطر مرآة يبلغ 6 أمتار في روسيا. يجب أن يؤخذ في الاعتبار أن التلسكوبات الفلكية الكبيرة مصممة ليس فقط لزيادة المسافات الزاويّة بين الأجسام الفضائية المرصودة ، ولكن أيضًا لزيادة تدفق الضوء الطاقة من الأجسام المضيئة الضعيفة.

دعونا نحلل مخطط ومبدأ تشغيل بعض الأجهزة البصرية واسعة الانتشار.

الة تصوير

الكاميرا هي جهاز ، أهم جزء فيه هو نظام العدسة الجماعي - العدسة. في التصوير الفوتوغرافي العادي للهواة ، يقع الهدف خلف ضعف الطول البؤري ، لذلك ستكون الصورة بين التركيز ومضاعفة الطول البؤري ، حقيقي ، مخفض ، مقلوب (الشكل 16).

الشكل 3. 4

يتم وضع فيلم فوتوغرافي أو لوحة فوتوغرافية (مغطاة بمستحلب حساس للضوء يحتوي على بروميد الفضة) بدلاً من هذه الصورة ، ويتم فتح العدسة لفترة من الوقت - الفيلم مكشوف. تظهر عليها صورة مخفية. الحصول على محلول خاص - مطور ، تتحلل جزيئات بروميد الفضة "المكشوفة" ، ويتم نقل البروم بعيدًا في المحلول ، ويتم إطلاق الفضة في شكل طلاء داكن على الأجزاء المضيئة من الصفيحة أو الفيلم ؛ كلما زاد الضوء الذي يسقط على منطقة معينة من الفيلم أثناء التعرض ، كلما أصبح أكثر قتامة. بعد التطوير والغسيل ، يجب إصلاح الصورة ، حيث يتم وضعها في محلول مثبت ، حيث يذوب بروميد الفضة غير المكشوف ويتم نقله بعيدًا عن السالب. اتضح صورة لما كان أمام العدسة ، مع إعادة ترتيب الظلال - أصبحت الأجزاء المضيئة مظلمة والعكس صحيح (سلبي).

للحصول على صورة - صورة إيجابية - من الضروري لبعض الوقت إلقاء الضوء على ورق التصوير الفوتوغرافي المطلي بروميد الفضة نفسه من خلال الصورة السلبية. بعد ظهوره وتوحيده ، سيتم الحصول على سلبي من السلبي ، أي إيجابي ، حيث تتوافق الأجزاء الفاتحة والداكنة مع الأجزاء المضيئة والمظلمة من الكائن.

للحصول على صورة عالية الجودة ، يكون التركيز البؤري ذا أهمية كبيرة - الجمع بين الصورة والفيلم أو اللوحة. للقيام بذلك ، كان للكاميرات القديمة جدار خلفي متحرك ، بدلاً من لوحة حساسة للضوء ، تم إدخال لوح زجاجي مصنفر ؛ عن طريق تحريك الأخير ، يتم إنشاء صورة حادة بالعين. ثم تم استبدال اللوح الزجاجي بلوح حساس للضوء والتقط الصور.

في الكاميرات الحديثة للتركيز ، يتم استخدام عدسة قابلة للسحب مرتبطة بجهاز تحديد المدى. في هذه الحالة ، تظل جميع الكميات المضمنة في صيغة العدسة دون تغيير ، وتتغير المسافة بين العدسة والفيلم حتى تتطابق مع f. لزيادة عمق المجال - المسافات على طول المحور البصري الرئيسي الذي يتم فيه تصوير الأشياء بحدة - يتم فتح العدسة ، أي يتم تقليل فتحة العدسة. لكن هذا يقلل من كمية الضوء التي تدخل الجهاز ويزيد من وقت التعرض المطلوب.

إن إضاءة الصورة التي تكون العدسة مصدر الضوء لها يتناسب طرديًا مع مساحة فتحة العدسة ، والتي بدورها تتناسب مع مربع القطر d2. الإضاءة أيضًا تتناسب عكسًا مع مربع المسافة من المصدر إلى الصورة ، في حالتنا تقريبًا مربع الطول البؤري F. لذا ، الإضاءة متناسبة مع الكسر ، وهو ما يسمى نسبة فتحة العدسة . يسمى الجذر التربيعي لنسبة الفتحة الفتحة النسبية وعادة ما يشار إليها على العدسة في شكل نقش:. تم تجهيز الكاميرات الحديثة بعدد من الأجهزة التي تسهل عمل المصور وتوسع من إمكانياته (تشغيل تلقائي ، مجموعة عدسات ذات أطوال بؤرية مختلفة ، عدادات التعريض ، بما في ذلك التركيز التلقائي أو التلقائي أو شبه التلقائي ، إلخ). ينتشر التصوير الفوتوغرافي الملون على نطاق واسع. في عملية الإتقان - صورة ثلاثية الأبعاد.

عين

العين البشرية من وجهة نظر بصرية هي نفس الكاميرا. يتم إنشاء نفس الصورة (الحقيقية ، المصغرة ، المقلوبة) على الجدار الخلفي للعين - على البقعة الصفراء الحساسة للضوء ، حيث تتركز النهايات الخاصة للأعصاب البصرية - المخاريط والقضبان. ينتقل تهيجها بالضوء إلى الأعصاب في الدماغ ويسبب الإحساس بالرؤية. للعين عدسة - عدسة ، حجاب حاجز - تلميذ ، حتى غطاء عدسة - جفن. من نواح كثيرة ، تتفوق العين على كاميرات اليوم. يتم التركيز تلقائيًا - عن طريق قياس انحناء العدسة تحت تأثير عضلات العين ، أي عن طريق تغيير البعد البؤري. الحجاب الحاجز تلقائيًا - عن طريق انقباض حدقة العين عند الانتقال من غرفة مظلمة إلى غرفة مضيئة. تعطي العين صورة ملونة ، "تتذكر" الصور المرئية. بشكل عام ، توصل علماء الأحياء والأطباء إلى استنتاج مفاده أن العين جزء من الدماغ تم وضعه على الأطراف.

تتيح لك الرؤية بالعينين رؤية كائن ما أطراف مختلفة، أي لتنفيذ رؤية ثلاثية الأبعاد. لقد ثبت تجريبياً أنه عندما يرى المرء بعين واحدة ، تبدو الصورة من 10 أمتار مسطحة (في القاعدة - المسافة بين النقاط القصوى للتلميذ تساوي قطر التلميذ). بالنظر بعينين ، نرى صورة مسطحة من 500 متر (القاعدة هي المسافة بين المراكز البصرية للعدسات) ، أي يمكننا تحديد حجم الأشياء بالعين ، أيهما أقرب أو أبعد.

لزيادة هذه القدرة ، من الضروري زيادة القاعدة ، ويتم ذلك في مناظير موشورية وفي محددات المدى المختلفة (الشكل 3.5).

ولكن ، مثل كل شيء في العالم ، حتى مثل هذا الخلق المثالي للطبيعة مثل العين لا يخلو من العيوب. أولاً ، تتفاعل العين فقط مع الضوء المرئي (وفي الوقت نفسه ، بمساعدة الرؤية ، ندرك ما يصل إلى 90٪ من جميع المعلومات). ثانيًا ، تخضع العين للعديد من الأمراض ، وأكثرها شيوعًا هو قصر النظر - تتقارب الأشعة بالقرب من الشبكية (الشكل 3.6) وبعد النظر - صورة حادة خلف الشبكية (الشكل 3.7).

على التين. 22 يقدم أبسط ملامح عدسات زجاجية: محدب مسطح ، محدب من الجانبين (الشكل 22 ، ب) ، مقعرة مسطحة (الشكل 22 ، في) و biconcave (الشكل 22 ، جي). أول اثنين منهم في الهواء تجمعالعدسات والثاني - تشتت. ترتبط هذه الأسماء بحقيقة أنه في العدسة المتقاربة ، ينكسر الشعاع باتجاه المحور البصري ، والعكس صحيح في عدسة متباعدة.

الحزم التي تعمل بالتوازي مع المحور البصري الرئيسي تنحرف خلف العدسة المتقاربة (الشكل 23 ، لكن) حتى يجتمعوا عند نقطة تسمى التركيز. في العدسة المتباينة ، تنحرف الأشعة التي تسافر بالتوازي مع المحور البصري الرئيسي بحيث يتم جمع استمراريتها عند التركيز الموجود على جانب الأشعة الساقطة (الشكل 23 ، ب). المسافة إلى البؤر على جانبي العدسة الرقيقة هي نفسها ولا تعتمد على ملف تعريف الأسطح اليمنى واليسرى للعدسة.

أرز. 22. Plano-محدب ( لكن) ، محدب ثنائي الوجه ( ب) ، مقعر مستوي ( في) و biconcave ( جي) العدسات.

أرز. 23. مسار الأشعة التي تعمل بالتوازي مع المحور البصري الرئيسي في عدسات التجميع (أ) والمتباعدة (ب).

شعاع يمر عبر مركز العدسة (الشكل 24 ، لكن- العدسة المتقاربة الشكل. 24 ، ب- العدسة المتباينة) غير منكسرة.

أرز. 24. مسار الأشعة المارة عبر المركز البصري حول ، في العدسات المتقاربة (أ) والمتشعبة (ب).

تتقاطع الأشعة التي تسير بالتوازي مع بعضها البعض ، ولكن ليست موازية للمحور البصري الرئيسي ، عند نقطة (تركيز جانبي) في طائرة الوصل، الذي يمر من خلال تركيز العدسة بشكل عمودي على المحور البصري الرئيسي (الشكل 25 ، لكن- العدسة المتقاربة الشكل. 25 ، ب- عدسة متباينة).

أرز. 25. مسار حزم الأشعة المتوازية في عدسات التجميع (أ) والتشتت (ب).

.

عند إنشاء (الشكل 26) صورة لنقطة (على سبيل المثال ، طرف سهم) باستخدام عدسة متقاربة ، يتم إصدار حزمتين من هذه النقطة: موازية للمحور البصري الرئيسي ومن خلال المركز االعدسات.

أرز. 26. بناء الصور في عدسة متقاربة

اعتمادًا على المسافة من السهم إلى العدسة ، يمكن الحصول على أربعة أنواع من الصور ، يتم وصف خصائصها في الجدول 2. عند إنشاء صورة لمقطع عمودي على المحور البصري الرئيسي ، يتبين أن صورته أيضًا قطعة متعامدة على المحور البصري الرئيسي.

متي عدسة متباينةيمكن أن تكون صورة كائن من نوع واحد فقط - خيالي ، مختزل ، مباشر. يمكن ملاحظة ذلك بسهولة من خلال تنفيذ إنشاءات مماثلة لنهاية السهم بمساعدة شعاعين (الشكل 27).

الجدول 2

مسافه: بعد من الموضوع للعدسة	صفة مميزة الصور
0 <<	خيالي ، مكبر ، مباشر
<< 2