עדשות מתכנסות: מאפיינים, סוגים והתעמלות שנפתרה - גוּפָנִי - 2025

העדשות המתכנסות הן אלה מדללים בקצוות כי הם עבים יותר בחלקו המרכזי. כתוצאה מכך הם מרכזים (מתכנסים) את קרני האור הנופלות עליהם במקביל לציר הראשי בנקודה אחת. נקודה זו נקראת המיקוד, או מיקוד הדימוי, והיא מיוצגת על ידי האות F. עדשות מתכנסות או חיוביות יוצרים מה שמכונה תמונות אמיתיות של אובייקטים.

דוגמא אופיינית לעדשה מתכנסת היא זכוכית מגדלת. עם זאת, מקובל למצוא עדשות מסוג זה במכשירים מורכבים בהרבה כמו מיקרוסקופים או טלסקופים. למעשה, מיקרוסקופ מורכב בסיסי מורכב משתי עדשות מתכנסות בעלות אורך מוקד קטן. עדשות אלה נקראות אובייקטיביות ועיניים.

זכוכית מגדלת, עדשה מתכנסת.

עדשות מתכנסות משמשות באופטיקה ליישומים שונים, אם כי אולי הידוע ביותר הוא תיקון פגמים בעין. לפיכך, הם אמורים לטפל בהיפרופיה, פרסבופיה וגם בכמה סוגים של אסטיגמציה כגון אסטיגמציה היפרופטית.

מאפיינים

עדשה מתכנסת. צ'טווורנו

עדשות מתכנסות כוללות מספר מאפיינים המגדירים אותן. בכל מקרה, אולי החשוב ביותר הוא זה שכבר התקדמנו בהגדרתו. לפיכך, עדשות מתכנסות מאופיינות על ידי הסטה דרך המיקוד בכל קרן הנופלת עליהם בכיוון המקביל לציר הראשי.

יתר על כן, באופן הדדי, כל קרן מקרית העוברת את המוקד נשברת במקביל לציר האופטי של העדשה.

המרת אלמנטים של עדשות

לצורך המחקר, חשוב לדעת אילו אלמנטים מרכיבים עדשות באופן כללי ועדשות מתכנסות בפרט.

באופן כללי, זה נקרא המרכז האופטי של העדשה עד לנקודה בה כל קרן שעוברת בה אינה חווה סטיה כלשהי.

הציר הראשי הוא הקו המצטרף למרכז האופטי והמיקוד העיקרי, שכבר הערנו עליו, מיוצג על ידי האות F.

המוקד העיקרי הוא הנקודה בה כל הקרניים שפוגעות בעדשה מקבילות לציר הראשי.

אורך המוקד הוא המרחק בין המרכז האופטי למיקוד.

מרכזי העקמומיות מוגדרים כמרכזי התחומים היוצרים את העדשה; רדיוס העקמומיות הוא רדיוס הכדורים המולידים את העדשה.

ולבסוף, המישור המרכזי של העדשה נקרא המטוס האופטי.

היווצרות תמונה בעדשות מתכנסות

על מנת ליצור את התמונות בעדשות המתכנסות, יש לקחת בחשבון סדרה של כללים בסיסיים, אשר יוסברו להלן.

אם הקורה מכה בעדשה במקביל לציר, הקורה המתהווה מתכנסת במוקד התמונה. לעומת זאת, אם קרן מקרית עוברת במיקוד האובייקט, הקרן מופיעה בכיוון המקביל לציר. לבסוף, הקרניים העוברות במרכז האופטי מתפרקות מבלי לחוות סטיה כלשהי.

כתוצאה מכך, המצבים הבאים יכולים להתרחש בעדשה המתכנסת:

- שהאובייקט ממוקם ביחס למישור האופטי במרחק גדול מכפול מאורך המוקד. במקרה זה, התמונה המיוצרת היא אמיתית, הפוכה וקטנה יותר מהאובייקט.

- שהאובייקט ממוקם במרחק מהמטוס האופטי שווה כפול מאורך המוקד. כאשר זה קורה, התמונה שמתקבלת היא תמונה אמיתית, הפוכה באותו גודל כמו האובייקט.

- שהאובייקט נמצא במרחק מהמטוס האופטי בין פעם לפעמיים באורך המוקד. ואז נוצרת תמונה שהיא אמיתית, הפוכה וגדולה מהאובייקט המקורי.

- שהאובייקט ממוקם במרחק מהמטוס האופטי שהוא פחות מאורך המוקד. במקרה זה, התמונה תהיה וירטואלית, ישירה וגדולה מהאובייקט.

סוגי עדשות מתכנסות

ישנם שלושה סוגים שונים של עדשות מתכנסות: עדשות biconvex, עדשות פלנו-קמורות ועדשות קעורות-קעורות.

עדשות Biconvex, כפי שהשם מרמז, מורכבות משני משטחים קמורים. לפלואו-קמור, בינתיים, יש משטח שטוח וקמור. ולבסוף, עדשות קעורות קעורות מורכבות ממשטח מעט קעור ומשטח קמור.

הבדל עם עדשות שונות

עדשה מתכנסת. Fir0002 (שיחה) (העלאות)

עדשות שונות, לעומת זאת, שונות מהעדשות המתכנסות בכך שהעובי יורד מהקצוות לכיוון המרכז. לפיכך, בניגוד למה שקרה עם עדשות מתכנסות, בסוג עדשות זה מופרדות קרני האור הפוגעות במקביל לציר הראשי. באופן זה הם יוצרים מה שמכונה תמונות וירטואליות של אובייקטים.

באופטיקה משתמשים בעדשות שונות או שליליות, כידוע, בעיקר לתיקון קוצר ראיה.

משוואות גאוסיות של עדשות דקות והגדלה של עדשה

באופן כללי, סוג העדשות הנחקרות הוא מה שמכונה עדשות דקות. אלה מוגדרים ככאלה בעלי עובי קטן בהשוואה לרדיובי העקמומיות של המשטחים המגבילים אותם.

ניתן ללמוד עדשות מסוג זה בעזרת המשוואה הגאוסית ועם המשוואה המאפשרת קביעת הגדלה של עדשה.

משוואת גאוס

המשוואה הגאוסית עבור עדשות דקות משמשת לפיתרון ריבוי של בעיות אופטיות בסיסיות. מכאן חשיבותה הרבה. הביטוי שלה הוא כדלקמן:

1 / f = 1 / p + 1 / q

כאשר 1 / f הוא מה שנקרא כוחה של עדשה ו- f הוא האורך המוקד או המרחק מהמרכז האופטי למיקוד F. יחידת המדידה של כוחה של עדשה היא הדיופטר (D), כאשר 1 D = 1 m ^-1 . מצדם, p ו- q הם בהתאמה המרחק בו נמצא אובייקט והמרחק בו נצפה דימויו.

הגדלה של עדשה

הגדלה רוחבית של עדשה דקה מתקבלת עם הביטוי הבא:

M = - q / p

איפה M היא ההגדלה. מערך העלייה ניתן להסיק מספר השלכות:

אם -M-> 1, גודל התמונה גדול יותר מהאובייקט

אם -M- <1, גודל התמונה קטן מגודל האובייקט

אם M> 0, התמונה צודקת ובאותה צד של העדשה עם האובייקט (תמונה וירטואלית)

אם M <0, התמונה הפוכה ובצד הנגדי של האובייקט (תמונה אמיתית)

התרגיל נפתר

גוף ממוקם מטר אחד מעדשה מתכנסת, שאורך המוקד שלה הוא 0.5 מטר. איך תיראה דימוי הגוף? כמה רחוק זה יהיה?

יש לנו את הנתונים הבאים: p = 1 מ '; f = 0.5 מ '.

אנו מחברים ערכים אלה למשוואת גאוס עבור עדשות דקות:

1 / f = 1 / p + 1 / q

ונשאר להלן:

1 / 0.5 = 1 + 1 / q; 2 = 1 + 1 / ש

אנו מבודדים 1 / q

1 / q = 1

כדי לנקות את השגיאה ולקבל:

ש = 1

מכאן שאנו מחליפים במשוואה את הגדלת העדשה:

M = - q / p = -1 / 1 = -1

לכן התמונה אמיתית מכיוון ש- q> 0, הפוכה מכיוון ש M <0 ובגודל שווה מכיוון שהערך המוחלט של M הוא 1. לבסוף, התמונה נמצאת במרחק של מטר אחד מהפוקוס.

הפניות

1. אור (nd). בויקיפדיה. הוחזר ב- 18 במרץ 2019 מ- es.wikipedia.org.
2. לקנר, ג'ון (1987). תורת ההשתקפות, גלים אלקטרומגנטיים וחלקיקים. שפרינגר.
3. אור (nd). בוויקיפדיה. הוחזר ב 20 במרץ 2019 מ- en.wikipedia.org.
4. עדשה (nd). בויקיפדיה. הוחזר ב- 17 במרץ 2019 מ- es.wikipedia.org.
5. עדשה (אופטיקה). בוויקיפדיה. הוחזר ב -19 במרץ 2019 מ- en.wikipedia.org.
6. הכט, יוג'ין (2002). אופטיקה (מהדורה רביעית). אדיסון ווסלי.
7. טיפלר, פול אלן (1994). גוּפָנִי. מהדורה שלישית. ברצלונה: התהפכתי.