العدسات المتقاربة والمتباعدة. العدسات

تطورات الدرس (ملاحظات الدرس)

خط UMK A. V. Peryshkin. الفيزياء (7-9)

انتباه! إدارة الموقع ليست مسؤولة عن محتوى التطورات المنهجية، وكذلك عن امتثال التطوير للمعايير التعليمية الحكومية الفيدرالية.

أهداف الدرس:

• معرفة ماهية العدسة، وتصنيفها، وتقديم المفاهيم: التركيز، والبعد البؤري، والطاقة البصرية، والتكبير الخطي؛
• الاستمرار في تطوير المهارات في حل المشكلات المتعلقة بالموضوع.

خلال الفصول الدراسية

أترنم أمامك في سرور
ليست أحجارًا باهظة الثمن، ولا ذهبًا، بل زجاجًا.

م.ف. لومونوسوف

وفي إطار هذا الموضوع دعونا نتذكر ما هي العدسة؛ دعونا نفكر في المبادئ العامة لإنشاء الصور في عدسة رفيعة، ونستنتج أيضًا صيغة للعدسة الرقيقة.

في السابق، تعرفنا على انكسار الضوء، واستنتجنا أيضًا قانون انكسار الضوء.

التحقق من الواجبات المنزلية

1) مسح § 65

2) المسح الأمامي (انظر العرض)

1. أي من الأشكال يوضح بشكل صحيح مسار الشعاع الذي يمر عبر لوح زجاجي في الهواء؟

2. أي من الأشكال التالية يوضح الصورة الصحيحة في مرآة مستوية موضوعة رأسياً؟

3. يمر شعاع الضوء من الزجاج إلى الهواء، وينكسر عند السطح البيني بين الوسطين. أي الاتجاهات من 1 إلى 4 يتوافق مع الشعاع المنكسر؟

4. تجري القطة بسرعة نحو المرآة المسطحة الخامس= 0.3 م/ث. المرآة نفسها تتحرك بعيدًا عن القطة بسرعة ش= 0.05 م/ث. ما السرعة التي تقترب بها القطة من صورتها في المرآة؟

تعلم مواد جديدة

على العموم الكلمة عدسةهي كلمة لاتينية تُترجم على أنها عدس. العدس نبات ثماره تشبه إلى حد كبير البازلاء، لكن البازلاء ليست مستديرة، ولكنها تبدو مثل الكعك ذو البطون. لذلك، أصبحت جميع النظارات المستديرة بهذا الشكل تسمى العدسات.

يمكن العثور على أول ذكر للعدسات في المسرحية اليونانية القديمة "الغيوم" لأريستوفانيس (424 قبل الميلاد)، حيث تم إشعال النار باستخدام الزجاج المحدب وضوء الشمس. وعمر أقدم عدسة مكتشفة يزيد عن 3000 سنة. هذا ما يسمى عدسة نمرود. تم العثور عليها خلال أعمال التنقيب في إحدى العواصم الآشورية القديمة في نمرود على يد أوستن هنري لايارد عام 1853. العدسة لها شكل قريب من الشكل البيضاوي، أرض خشنة، أحد جانبيها محدب والآخر مسطح. وهي محفوظة حاليًا في المتحف البريطاني - المتحف التاريخي والأثري الرئيسي في بريطانيا العظمى.

عدسة النمرود

لذا، بالمعنى الحديث، العدسات- وهي أجسام شفافة يحدها سطحان كرويان . (اكتب في دفتر) في أغلب الأحيان، يتم استخدام العدسات الكروية، حيث تكون الأسطح المحيطة عبارة عن مجالات أو كرة ومستوى. اعتمادا على الموضع النسبي للأسطح الكروية أو المجال والمستوى، هناك محدبو مقعر العدسات. (ينظر الأطفال إلى العدسات من مجموعة "البصريات")

في دورها وتنقسم العدسات المحدبة إلى ثلاثة أنواع- محدب مسطح، محدب ومقعر محدب؛ أ وتنقسم العدسات المقعرة إلىمقعر بلانو ، مقعر ومحدب مقعر.

(اكتب)

يمكن تمثيل أي عدسة محدبة كمجموعات من لوحة زجاجية متوازية المستوى في مركز العدسة ومنشورات مبتورة تتوسع باتجاه منتصف العدسة، ويمكن تمثيل العدسة المقعرة كمجموعات من لوحة زجاجية متوازية مستوية في مركز العدسة والمنشورات المقطوعة التي تتوسع باتجاه الحواف.

ومن المعروف أنه إذا كان المنشور مصنوعا من مادة أكثر كثافة بصريا من الوسط المحيط به، فإنه سوف ينحرف الشعاع نحو قاعدته. ولذلك، شعاع مواز من الضوء بعد الانكسار في العدسة المحدبة سوف تصبح متقاربة(تسمى هذه جمع)، أ في عدسة مقعرةعلى العكس من ذلك، شعاع مواز من الضوء بعد الانكسار سوف تصبح متباينة(ولهذا السبب تسمى هذه العدسات نثر).

من أجل البساطة والراحة، سننظر في العدسات التي يكون سمكها ضئيلًا مقارنة بنصف قطر الأسطح الكروية. تسمى هذه العدسات عدسات رقيقة. وفي المستقبل، عندما نتحدث عن العدسة، سنفهم دائمًا العدسة الرقيقة.

للرمز إلى العدسات الرقيقة، يتم استخدام التقنية التالية: إذا كانت العدسة جمع، فيشار إليه بخط مستقيم مع أسهم في طرفيه موجهة من مركز العدسة، وإذا كانت العدسة نثر، ثم يتم توجيه الأسهم نحو مركز العدسة.

رمز للعدسة المجمعة

رمز للعدسة المتباعدة

(اكتب)

المركز البصري للعدسة- هذه هي النقطة التي لا تنكسر الأشعة من خلالها.

يسمى أي خط مستقيم يمر بالمركز البصري للعدسة المحور البصري.

يسمى المحور البصري الذي يمر عبر مراكز الأسطح الكروية التي تحد العدسة المحور البصري الرئيسي.

تسمى النقطة التي تتقاطع عندها الأشعة التي تسقط على العدسة موازية لمحورها البصري الرئيسي (أو امتداداتها). التركيز الرئيسي للعدسة. يجب أن نتذكر أن أي عدسة لها محوران رئيسيان - الأمامي والخلفي، لأن فهو يكسر الضوء الساقط عليه من الجانبين. ويقع كلا التركيزين بشكل متناظر بالنسبة للمركز البصري للعدسة.

العدسة المقربة

(يرسم)

عدسة متباعدة

(يرسم)

تسمى المسافة من المركز البصري للعدسة إلى بؤرتها الرئيسية البعد البؤري.

طائرة الوصل- هذا مستوى متعامد مع المحور البصري الرئيسي للعدسة ويمر عبر بؤرة العدسة الرئيسية.
تسمى القيمة المساوية للبعد البؤري العكسي للعدسة، معبرًا عنها بالأمتار القوة البصرية للعدسة.ويشار إليه بحرف كبير دويتم قياسه في الديوبتر(مختصر باسم الديوبتر).

(اكتب)

الصيغة التي حصلنا عليها للعدسة الرقيقة اشتقها لأول مرة يوهانس كيبلر في عام 1604. قام بدراسة انكسار الضوء عند زوايا سقوط صغيرة في العدسات ذات التكوينات المختلفة.

تكبير العدسة الخطيةهي نسبة الحجم الخطي للصورة إلى الحجم الخطي للكائن. ويشار إليه بالحرف اليوناني الكبير G.

حل المشاكل(على السبورة) :

• الصفحة 165 التمرين 33 (1.2)
• تقع الشمعة على مسافة 8 سم من عدسة تجميع تبلغ قوتها البصرية 10 ديوبتر. على أي مسافة من العدسة سيتم إنتاج الصورة وكيف ستكون؟
• على أي مسافة من عدسة ذات البعد البؤري 12 cm يجب وضع الجسم بحيث تكون صورته الفعلية أكبر بثلاث مرات من الجسم نفسه؟

في المنزل: §§ 66 No. 1584, 1612-1615 (مجموعة لوكاشيك)

1) يمكن أن تكون الصورة خياليأو حقيقي. إذا كانت الصورة تتكون من الأشعة نفسها (أي تدخل الطاقة الضوئية إلى نقطة معينة)، فهي حقيقية، ولكن إذا لم تكن من الأشعة نفسها، ولكن من خلال استمرارها، فإنهم يقولون إن الصورة خيالية (الطاقة الضوئية لا لا تصل إلى نقطة معينة).

2) إذا كان الجزء العلوي والسفلي من الصورة موجهين بشكل مشابه للكائن نفسه، فسيتم استدعاء الصورة مباشر. إذا كانت الصورة مقلوبة، فإنه يسمى عكس (مقلوب).

3) تتميز الصورة بأبعادها المكتسبة: مكبرة، ومصغرة، ومتساوية.

الصورة في مرآة الطائرة

الصورة في المرآة المستوية تكون افتراضية، ومستقيمة، ومتساوية في الحجم مع الجسم، وتقع على نفس المسافة خلف المرآة التي يقع فيها الجسم أمام المرآة.

العدسات

العدسة عبارة عن جسم شفاف يحده من الجانبين أسطح منحنية.

هناك ستة أنواع من العدسات.

التجميع: 1 - ثنائي التحدب، 2 - محدب مسطح، 3 - محدب - مقعر. التشتت: 4 - ثنائي التقعر؛ 5 - مقعر مسطح. 6 - مقعرة محدبة.

العدسة المقربة

عدسة متباعدة

خصائص العدسات.

ن- المحور البصري الرئيسي هو خط مستقيم يمر عبر مراكز الأسطح الكروية التي تحدد العدسة؛

يا- المركز البصري - النقطة التي تقع فيها العدسات ثنائية التحدب أو ثنائية التقعر (ذات نصف قطر سطحي متساوي) على المحور البصري داخل العدسة (في مركزها)؛

F- التركيز الرئيسي للعدسة هو النقطة التي يتجمع عندها شعاع الضوء، وينتشر بالتوازي مع المحور البصري الرئيسي؛

ل- البعد البؤري؛

ن"ن"- المحور الثانوي للعدسة؛

F"- التركيز الجانبي؛

المستوى البؤري - مستوى يمر عبر البؤرة الرئيسية بشكل عمودي على المحور البصري الرئيسي.

مسار الأشعة في العدسة.

الشعاع الذي يمر عبر المركز البصري للعدسة (O) لا يتعرض للانكسار.

يمر شعاع موازي للمحور البصري الرئيسي عبر البؤرة الرئيسية (F) بعد انكساره.

الشعاع الذي يمر عبر البؤرة الرئيسية (F) بعد الانكسار يوازي المحور البصري الرئيسي.

تمر الحزمة الموازية للمحور البصري الثانوي (N"N") عبر البؤرة الثانوية (F").

صيغة العدسة.

عند استخدام صيغة العدسة، يجب عليك استخدام قاعدة العلامات بشكل صحيح: +ف- العدسة المقربة؛ -F- عدسة متباعدة. +د- الموضوع صالح؛ -د- كائن وهمي؛ +و- صورة الكائن حقيقية؛ -F- صورة الكائن وهمية.

يسمى مقلوب البعد البؤري للعدسة القوة البصرية.

التكبير المستعرض- نسبة الحجم الخطي للصورة إلى الحجم الخطي للكائن.

تستخدم الأجهزة البصرية الحديثة أنظمة العدسات لتحسين جودة الصورة. إن القوة البصرية لنظام العدسات المجمعة تساوي مجموع قواها البصرية.

1 - القرنية. 2 - القزحية. 3 - الغلالة البيضاء (الصلبة)؛ 4 - المشيمية. 5 - طبقة الصباغ. 6 - بقعة صفراء. 7 - العصب البصري. 8 - شبكية العين. 9 - العضلات. 10 - أربطة العدسة. 11 - العدسة. 12- التلميذ.

العدسة عبارة عن جسم يشبه العدسة ويقوم بضبط رؤيتنا على مسافات مختلفة. في النظام البصري للعين، يسمى تركيز الصورة على شبكية العين إقامة. يحدث التكيف عند البشر نتيجة لزيادة تحدب العدسة بمساعدة العضلات. هذا يغير القوة البصرية للعين.

صورة الجسم الذي يسقط على شبكية العين هي صورة حقيقية ومصغرة ومقلوبة.

يجب أن تكون مسافة الرؤية الأفضل حوالي 25 سم، ويكون حد الرؤية (النقطة البعيدة) عند ما لا نهاية.

قصر النظر (قصر النظر)- عيب بصري حيث تكون الرؤية غير واضحة وتتركز الصورة أمام الشبكية.

طول النظر (مد البصر)- عيب في الرؤية حيث تتركز الصورة خلف الشبكية.

هناك أجسام قادرة على تغيير كثافة تدفق الإشعاع الكهرومغناطيسي الساقط عليها، أي إما زيادتها بتجميعها عند نقطة واحدة، أو تقليلها بتشتيتها. تسمى هذه الأشياء بالعدسات في الفيزياء. دعونا نلقي نظرة فاحصة على هذه المسألة.

ما هي العدسات في الفيزياء؟

يعني هذا المفهوم تمامًا أي جسم قادر على تغيير اتجاه انتشار الإشعاع الكهرومغناطيسي. هذا تعريف عام للعدسات في الفيزياء، والتي تشمل النظارات البصرية والعدسات المغناطيسية والجاذبية.

في هذه المقالة سيتم التركيز بشكل رئيسي على النظارات البصرية، وهي عبارة عن أجسام مصنوعة من مادة شفافة ومحدودة بسطحين. يجب أن يكون لأحد هذه الأسطح انحناء بالضرورة (أي أن يكون جزءًا من مجال نصف قطر محدود)، وإلا فلن يمتلك الجسم خاصية تغيير اتجاه انتشار أشعة الضوء.

مبدأ تشغيل العدسة

يكمن جوهر عمل هذا الجسم البصري البسيط في ظاهرة انكسار ضوء الشمس. في بداية القرن السابع عشر، نشر الفيزيائي والفلكي الهولندي الشهير ويليبرورد سنيل فان روين قانون الانكسار، والذي يحمل اسمه حاليًا. صياغة هذا القانون هي كما يلي: عندما يمر ضوء الشمس عبر السطح البيني بين وسطين شفافين بصريًا، يكون حاصل ضرب الجيب بين الشعاع والعمودي على السطح ومعامل انكسار الوسط الذي ينتشر فيه قيمة ثابتة .

ولتوضيح ما سبق دعونا نعطي مثالا: إذا سقط الضوء على سطح الماء، فإن الزاوية بين العمودي على السطح والشعاع تساوي θ 1. بعد ذلك، ينكسر شعاع الضوء ويبدأ انتشاره في الماء بزاوية θ2 مع العمودي على السطح. وفقًا لقانون سنيل، نحصل على: sin(θ 1)*n 1 = sin(θ 2)*n 2، هنا n 1 و n 2 هما معاملا انكسار الهواء والماء على التوالي. ما هو معامل الانكسار؟ هذه كمية توضح عدد المرات التي تكون فيها سرعة انتشار الموجات الكهرومغناطيسية في الفراغ أكبر من تلك الخاصة بالوسط الشفاف بصريًا، أي n = c/v، حيث c وv هما سرعة الضوء في الفراغ وفي المتوسط ​​على التوالي.

وتكمن فيزياء الانكسار في تطبيق مبدأ فيرما، الذي بموجبه يتحرك الضوء بطريقة تغطي المسافة من نقطة إلى أخرى في الفضاء في أقل قدر من الزمن.

يتم تحديد مظهر العدسة البصرية في الفيزياء فقط من خلال شكل الأسطح التي تشكلها. يعتمد اتجاه انكسار الشعاع الساقط على هذا الشكل. لذلك، إذا كان انحناء السطح موجبًا (محدبًا)، فعند الخروج من العدسة، سينتشر شعاع الضوء بالقرب من محوره البصري (انظر أدناه). على العكس من ذلك، إذا كان انحناء السطح سلبيا (مقعر)، فبعد المرور عبر الزجاج البصري، سيبدأ الشعاع في الابتعاد عن محوره المركزي.

دعونا نلاحظ مرة أخرى أن سطح أي انحناء يكسر الأشعة بشكل متساوٍ (وفقًا لقانون ستيل)، لكن الأعراف بالنسبة لها لها ميل مختلف بالنسبة للمحور البصري، مما يؤدي إلى سلوك مختلف للشعاع المنكسر.

تسمى العدسة التي يحدها سطحان محدبان عدسة متقاربة. بدوره، إذا تم تشكيله من سطحين مع انحناء سلبي، فإنه يسمى التشتت. وترتبط جميع الأنواع الأخرى بمجموعة من الأسطح المحددة، والتي يضاف إليها المستوى أيضًا. تعتمد خاصية العدسة المدمجة (المتباعدة أو المتقاربة) على الانحناء الكلي لنصف قطر أسطحها.

عناصر العدسة وخصائص الشعاع

لبناء صور في العدسات في الفيزياء، عليك أن تتعرف على عناصر هذا الكائن. وهي مذكورة أدناه:

• المحور البصري الرئيسي والمركز. في الحالة الأولى، يقصدون خطًا مستقيمًا يمر بشكل عمودي على العدسة عبر مركزها البصري. والأخيرة، بدورها، هي نقطة داخل العدسة، تمر عبرها الشعاع لا يتعرض للانكسار.
• الطول البؤري والتركيز - المسافة بين المركز والنقطة على المحور البصري التي تتجمع فيها كل الأشعة الساقطة على العدسة الموازية لهذا المحور. هذا التعريف ينطبق على جمع النظارات البصرية. وفي حالة العدسات المتباعدة، لن تتجمع الأشعة نفسها في نقطة ما، بل استمرارها التخيلي. وتسمى هذه النقطة التركيز الرئيسي.
• القوة البصرية. وهذا هو اسم معكوس البعد البؤري، أي D = 1/f. يتم قياسه بالديوبتر (dopters) أي 1 ديوبتر. = 1 م -1 .

فيما يلي الخصائص الرئيسية للأشعة التي تمر عبر العدسة:

• الشعاع الذي يمر عبر المركز البصري لا يغير اتجاه حركته؛
• الأشعة الساقطة بشكل موازي للمحور البصري الرئيسي تغير اتجاهها بحيث تمر عبر البؤرة الرئيسية؛
• الأشعة التي تسقط على الزجاج البصري بأي زاوية، ولكنها تمر خلال بؤرته، تغير اتجاه انتشارها بحيث تصبح موازية للمحور البصري الرئيسي.

يتم استخدام خصائص الأشعة المذكورة أعلاه للعدسات الرقيقة في الفيزياء (يطلق عليها ذلك لأنه لا يهم ما هي المجالات التي تتكون منها ومدى سمكها، فقط الخصائص البصرية للمادة الكائنية) تستخدم لبناء الصور فيها.

الصور في النظارات البصرية: كيفية البناء؟

يوجد أدناه شكل يوضح بالتفصيل مخططات إنشاء الصور في العدسات المحدبة والمقعرة لجسم ما (السهم الأحمر) اعتمادًا على موضعه.

من تحليل الدوائر في الشكل، نستنتج استنتاجات مهمة:

• أي صورة مبنية على شعاعين فقط (يمران عبر المركز ويتوازيان مع المحور البصري الرئيسي).
• يمكن للعدسات المجمعة (المشار إليها بأسهم تشير إلى الخارج) أن تنتج إما صورة مكبرة أو مصغرة، والتي بدورها يمكن أن تكون حقيقية (حقيقية) أو افتراضية.
• إذا كان هناك كائن في التركيز، فإن العدسة لا تشكل صورته (انظر الرسم البياني السفلي على اليسار في الشكل).
• النظارات البصرية المنتشرة (المشار إليها بواسطة أسهم في نهاياتها موجهة إلى الداخل) تعطي دائمًا صورة مصغرة وافتراضية، بغض النظر عن موضع الجسم.

العثور على المسافة إلى الصورة

لتحديد المسافة التي ستظهر بها الصورة، ومعرفة موضع الجسم نفسه، نقدم صيغة العدسة في الفيزياء: 1/f = 1/d o + 1/d i، حيث d o و d i هما المسافة إلى الجسم وإلى صورتها من المركز البصري، على التوالي، و - التركيز الرئيسي. إذا كنا نتحدث عن جمع الزجاج البصري، فسيكون الرقم F موجبًا. على العكس من ذلك، بالنسبة للعدسة المتباعدة f تكون سالبة.

دعونا نستخدم هذه الصيغة ونحل مشكلة بسيطة: اجعل الجسم على مسافة d o = 2*f من مركز الزجاج البصري المجمع. وأين ستظهر صورته؟

من شروط المشكلة لدينا: 1/f = 1/(2*f)+1/d i . من: 1/د i = 1/f - 1/(2*f) = 1/(2*f)، أي d i = 2*f. وبالتالي، ستظهر الصورة على مسافة نقطتين بؤريتين من العدسة، ولكن على الجانب الآخر من الكائن نفسه (يُشار إلى ذلك بالعلامة الإيجابية للقيمة d i).

قصة قصيرة

ومن المثير للاهتمام إعطاء أصل كلمة "عدسة". إنها تأتي من الكلمات اللاتينية lens و lentis، والتي تعني "العدس"، لأن الأشياء البصرية في شكلها تشبه حقًا ثمرة هذا النبات.

كانت القدرة الانكسارية للأجسام الكروية الشفافة معروفة لدى الرومان القدماء. ولهذا الغرض استخدموا أوعية زجاجية مستديرة مملوءة بالماء. بدأ تصنيع العدسات الزجاجية نفسها فقط في القرن الثالث عشر في أوروبا. تم استخدامها كأداة للقراءة (النظارات الحديثة أو العدسة المكبرة).

يعود الاستخدام النشط للأشياء البصرية في صناعة التلسكوبات والمجاهر إلى القرن السابع عشر (اخترع جاليليو أول تلسكوب في بداية هذا القرن). لاحظ أن الصيغة الرياضية لقانون انكسار ستيل، والتي بدون معرفة أنه من المستحيل إنتاج عدسات ذات خصائص معينة، نشرها عالم هولندي في بداية القرن السابع عشر نفسه.

أنواع أخرى من العدسات

كما ذكر أعلاه، بالإضافة إلى الأجسام الانكسارية البصرية، هناك أيضًا كائنات مغناطيسية وجاذبية. مثال على الأول هو العدسات المغناطيسية في المجهر الإلكتروني، ومن الأمثلة الصارخة على الأخير هو تشويه اتجاه تدفق الضوء عندما يمر بالقرب من الأجسام الكونية الضخمة (النجوم والكواكب).

التعريف 1

عدسةهو جسم شفاف ذو سطحين كرويين. وتكون رقيقة إذا كان سمكها أقل من نصف قطر انحناء الأسطح الكروية.

تعد العدسة جزءًا لا يتجزأ من كل الأجهزة البصرية تقريبًا. حسب التعريف، العدسات إما متقاربة أو متباعدة (الشكل 3. 3. 1).

التعريف 2

العدسة المقربةهي عدسة أكثر سمكًا في المنتصف منها عند الحواف.

التعريف 3

تسمى العدسة السميكة عند الحواف مشتت.

الشكل 3. 3. 1 . العدسات المتقاربة (أ) والمتباعدة (ب) ورموزها.

التعريف 4

المحور البصري الرئيسيهو خط مستقيم يمر بمركزي الانحناء O 1 و O 2 للأسطح الكروية.

في العدسة الرقيقة، يتقاطع المحور البصري الرئيسي عند نقطة واحدة - المركز البصري للعدسة O. يمر شعاع الضوء عبر المركز البصري للعدسة دون أن ينحرف عن اتجاهه الأصلي.

التعريف 5

المحاور البصرية الجانبية- هذه خطوط مستقيمة تمر عبر المركز البصري.

التعريف 6

إذا تم توجيه شعاع من الأشعة إلى العدسة، والتي تقع بالتوازي مع المحور البصري الرئيسي، فبعد المرور عبر العدسة، ستتركز الأشعة (أو استمرارها) عند نقطة واحدة F.

هذه النقطة تسمى التركيز الرئيسي للعدسة.

تحتوي العدسة الرقيقة على بؤرتين رئيسيتين، تقعان بشكل متماثل على المحور البصري الرئيسي بالنسبة للعدسة.

التعريف 7

بؤرة العدسة المجمعة – صالح، وبالنسبة للتشتت - خيالي.

حزم الأشعة الموازية لأحد مجموعة المحاور البصرية الثانوية بأكملها، بعد المرور عبر العدسة، تستهدف أيضًا النقطة F "، الواقعة عند تقاطع المحور الثانوي مع المستوى البؤري F.

التعريف 8

طائرة الوصل- هذا مستوى متعامد مع المحور البصري الرئيسي ويمر عبر التركيز الرئيسي (الشكل 3. 3. 2).

التعريف 9

تسمى المسافة بين التركيز الرئيسي F والمركز البصري للعدسة O الارتكاز(F) .

الشكل 3. 3. 2. انكسار حزمة متوازية من الأشعة في العدسة المجمعة (أ) والمتباعدة (ب). O 1 و O 2 – مراكز الأسطح الكروية، O 1 O 2 – المحور البصري الرئيسي،عن – المركز البصري F - التركيز الرئيسي، F " - التركيز، O F " - المحور البصري الثانوي، Ф – المستوى البؤري.

الخاصية الرئيسية للعدسات هي القدرة على نقل صور الأشياء. وهم بدورهم:

• حقيقي وخيالي؛
• مستقيم ومقلوب.
• مكبرة ومصغرة.

تساعد الإنشاءات الهندسية في تحديد موضع الصورة وكذلك طبيعتها. ولهذا الغرض يتم استخدام خصائص الأشعة القياسية التي يتم تحديد اتجاهها. وهي الأشعة التي تمر عبر المركز البصري أو أحد بؤر العدسة، والأشعة التي تقع موازية للمحور البصري الرئيسي أو أحد المحاور البصرية الثانوية. الأشكال 3. 3. 3 و 3. 3. 4 يوضح بيانات البناء.

الشكل 3. 3. 3. بناء الصورة في عدسة متقاربة.

الشكل 3. 3. 4 . بناء الصورة في عدسة متباعدة.

ومن الجدير بالذكر أن الحزم القياسية المستخدمة في الأشكال 3. 3. 3 و 3. 3. 4ـ بالنسبة للتصوير، لا تمر عبر العدسة. ولا تستخدم هذه الأشعة في التصوير، ولكن يمكن استخدامها في هذه العملية.

التعريف 10

ولحساب موضع الصورة وطبيعتها، يتم استخدام صيغة العدسة الرقيقة. إذا كتبنا المسافة من الجسم إلى العدسة بالرمز d، ومن العدسة إلى الصورة بالرمز f، إذن صيغة عدسة رقيقةلديه النموذج:

1 د + 1 و + 1 ف = د.

التعريف 11

ضخامة D هي القوة البصرية للعدسة، وتساوي البعد البؤري العكسي.

التعريف 12

الديوبتر(d p t r) هي وحدة قياس القدرة الضوئية التي يبلغ طولها البؤري 1 م: 1 d p t p = m - 1.

تشبه صيغة العدسة الرقيقة صيغة المرآة الكروية. يمكن اشتقاقها للأشعة المحورية من تشابه المثلثات في الشكل 3. 3. 3 أو 3. 3. 4 .

يُكتب البعد البؤري للعدسات بعلامات معينة: العدسة المتقاربة F > 0، العدسة المتباعدة F< 0 .

تخضع الكميات d و f أيضًا لعلامات معينة:

• d > 0 و f > 0 – فيما يتعلق بالأشياء الحقيقية (أي مصادر الضوء الحقيقية) والصور؛
• د< 0 и f < 0 – применительно к мнимым источникам и изображениям.

للحالة في الشكل 3. 3. 3 F > 0 (العدسة المجمعة)، d = 3 F > 0 (كائن حقيقي).

ومن صيغة العدسة الرقيقة نحصل على: f = 2 3 F > 0، مما يعني أن الصورة حقيقية.

للحالة في الشكل 3. 3. 4F< 0 (линза рассеивающая), d = 2 | F | >0 (كائن حقيقي)، الصيغة f = - 2 3 F صالحة< 0 , следовательно, изображение мнимое.

تعتمد الأبعاد الخطية للصورة على موضع الجسم بالنسبة للعدسة.

التعريف 13

تكبير العدسة الخطية G هي نسبة الأبعاد الخطية للصورة h "والجسم h.

من السهل كتابة القيمة h "بعلامات زائد أو ناقص، اعتمادًا على ما إذا كانت مباشرة أو مقلوبة. فهي دائمًا موجبة. لذلك، بالنسبة للصور المباشرة، يتم تطبيق الشرط Γ > 0، بالنسبة للصور المقلوبة Γ< 0 . Из подобия треугольников на рисунках 3 . 3 . 3 и 3 . 3 . 4 нетрудно вывести формулу для расчета линейного увеличения тонкой линзы:

Г = ح " ح = - و د .

في المثال مع العدسة المجمعة في الشكل 3. 3. 3 ل د = 3 F > 0 , و = 3 2 F > 0 .

وهذا يعني غ = - 1 2< 0 – изображение перевернутое и уменьшенное в два раза.

في مثال العدسة المتباينة في الشكل 3. 3. 4 عند د = 2 | ف | > 0، الصيغة f = - 2 3 F صالحة< 0 ; значит, Г = 1 3 >0 – الصورة في وضع مستقيم ومصغرة بمقدار ثلاث مرات.

تعتمد القدرة الضوئية D للعدسة على نصف قطر الانحناء R 1 و R 2 وأسطحها الكروية، بالإضافة إلى معامل الانكسار n لمادة العدسة. في نظرية البصريات يحمل التعبير التالي:

د \u003d 1 ف \u003d (ن - 1) 1 ص 1 + 1 ص 2.

السطح المحدب له نصف قطر انحناء موجب، بينما السطح المقعر له نصف قطر سلبي. تنطبق هذه الصيغة في تصنيع العدسات ذات القدرة الضوئية المحددة.

تم تصميم العديد من الأجهزة البصرية بحيث يمر الضوء بالتتابع عبر عدستين أو أكثر. تعمل صورة الجسم من العدسة الأولى كجسم (حقيقي أو خيالي) للعدسة الثانية، والتي بدورها تقوم ببناء الصورة الثانية للكائن، والتي يمكن أن تكون أيضًا حقيقية أو خيالية. يتكون حساب النظام البصري من عدستين رفيعتين من
تطبيق صيغة العدسة مرتين، والمسافة d 2 من الصورة الأولى إلى العدسة الثانية يجب أن تكون مساوية للقيمة l - f 1، حيث l هي المسافة بين العدسات.

القيمة f 2 المحسوبة باستخدام صيغة العدسة تحدد مسبقًا موضع الصورة الثانية، بالإضافة إلى طبيعتها (f 2 > 0 – الصورة الحقيقية، f 2< 0 – мнимое). Общее линейное увеличение Γ системы из 2 -х линз равняется произведению линейных увеличений 2 -х линз, то есть Γ = Γ 1 · Γ 2 . Если предмет либо его изображение находятся в бесконечности, тогда линейное увеличение не имеет смысла.

أنبوب كبلر الفلكي وأنبوب غاليليو الأرضي

لنفكر في حالة خاصة - المسار التلسكوبي للأشعة في نظام مكون من عدستين، عندما يقع كل من الكائن والصورة الثانية على مسافات كبيرة بلا حدود عن بعضهما البعض. يتم تنفيذ المسار التلسكوبي للأشعة في التلسكوبات: تلسكوب جاليليو الأرضي وتلسكوب كيبلر الفلكي.

تحتوي العدسة الرقيقة على بعض العيوب التي تمنع التقاط صور عالية الدقة.

التعريف 14

انحرافهو تشويه يحدث أثناء عملية تكوين الصورة. اعتمادا على المسافة التي يتم فيها الرصد، يمكن أن تكون الانحرافات كروية أو لونية.

ومعنى الانحراف الكروي هو أنه في حالة الأشعة الضوئية الواسعة فإن الأشعة الموجودة على مسافة بعيدة من المحور البصري لا تتقاطع معه عند البؤرة. تركيبة العدسة الرقيقة تعمل فقط مع الأشعة القريبة من المحور البصري. صورة المصدر البعيد، التي يتم إنشاؤها بواسطة شعاع واسع من الأشعة المنكسرة بواسطة العدسة، غير واضحة.

معنى الانحراف اللوني هو أن معامل الانكسار لمادة العدسة يتأثر بطول موجة الضوء α. تسمى خاصية الوسائط الشفافة هذه بالتشتت. يختلف البعد البؤري للعدسة بالنسبة للضوء ذو الأطوال الموجية المختلفة. تؤدي هذه الحقيقة إلى تمويه الصورة عند انبعاث ضوء غير أحادي اللون.

الأدوات البصرية الحديثة ليست مجهزة بعدسات رفيعة، ولكن بأنظمة عدسات معقدة يمكن من خلالها إزالة بعض التشوهات.

تستخدم الأدوات مثل الكاميرات وأجهزة العرض وما إلى ذلك عدسات متقاربة لتكوين صور فعلية للأشياء.

آلة تصوير- هي كاميرا مغلقة ومحكمة الضوء يتم فيها إنشاء صورة الكائنات الملتقطة على فيلم بواسطة نظام العدسات - عدسة. أثناء التعريض، يتم فتح العدسة وإغلاقها باستخدام مصراع خاص.

تكمن خصوصية الكاميرا في أن الفيلم المسطح ينتج صورًا حادة إلى حد ما للأشياء الموجودة على مسافات مختلفة. تتغير الحدة مع تحرك العدسة بالنسبة للفيلم. تظهر صور النقاط التي لا تقع في مستوى التأشير الحاد غير واضحة في الصور على شكل دوائر متناثرة. يمكن تقليل حجم d لهذه الدوائر عن طريق فتح العدسة، أي تقليل الفتحة النسبية a F ، كما هو موضح في الشكل 3. 3. 5 . وهذا يؤدي إلى زيادة عمق المجال.

الشكل 3. 3. 5 . آلة تصوير.

باستخدام جهاز العرض، من الممكن التقاط صور واسعة النطاق. تقوم عدسة جهاز العرض O بتركيز صورة الجسم المسطح (الشريحة D) على الشاشة البعيدة E (الشكل 3، 3، 6). يتم استخدام نظام العدسات K (المكثف) لتركيز الضوء من المصدر S على الشريحة. يتم إعادة إنشاء صورة مقلوبة مكبرة على الشاشة. يمكن تغيير مقياس جهاز العرض عن طريق تحريك الشاشة لمسافة أقرب أو أبعد وفي نفس الوقت تغيير المسافة بين الشريحة D والعدسة O.

الشكل 3. 3. 6. جهاز الإسقاط.

الشكل 3. 3. 7. نموذج عدسة رقيقة.

الشكل 3. 3. 8 . نموذج لنظام من عدستين.

إذا لاحظت وجود خطأ في النص، فيرجى تحديده والضغط على Ctrl+Enter

"العدسات. بناء الصورة في العدسات"

أهداف الدرس:

التعليمية:دعونا نواصل دراسة أشعة الضوء وانتشارها، ونقدم مفهوم العدسة، وندرس عمل العدسات المتقاربة والتشتت؛ تعليم كيفية بناء الصور المعطاة بواسطة العدسة.

التنموية:تعزيز تنمية التفكير المنطقي والقدرة على رؤية المعلومات وسماعها وجمعها وفهمها واستخلاص النتائج بشكل مستقل.

التعليمية:تنمية الاهتمام والمثابرة والدقة في العمل؛ تعلم كيفية استخدام المعرفة المكتسبة لحل المشكلات العملية والتعليمية.

نوع الدرس:مجتمعة ، بما في ذلك تطوير المعرفة والقدرات والمهارات الجديدة وتوحيد وتنظيم المعرفة المكتسبة مسبقًا.

خلال الفصول الدراسية

تنظيم الوقت(2 دقيقة):

تحية الطلاب.

التحقق من استعداد الطلاب للدرس؛

التعرف على أهداف الدرس (يتم تحديد الهدف التعليمي كهدف عام، دون تسمية موضوع الدرس)؛

خلق المزاج النفسي:

الكون يستوعب،
اعرف كل شيء دون أن تأخذه،
ستجد ما في الداخل في الخارج،
ما هو بالخارج - ستجده بالداخل
لذا اقبلها دون النظر إلى الوراء
ألغاز العالم الواضحة...

أنا جوته

يحدث تكرار المواد التي تمت دراستها مسبقًا على عدة مراحل(26 دقيقة):

1. الهجوم الخاطف - المسح(إجابة السؤال يمكن أن تكون نعم أو لا فقط؛ للحصول على نظرة عامة أفضل على إجابات الطلاب، يمكنك استخدام بطاقات الإشارة، "نعم" - أحمر، "لا" - أخضر، من الضروري توضيح الإجابة الصحيحة):

هل ينتقل الضوء في وسط متجانس في خط مستقيم؟ (نعم)

هل يُشار إلى زاوية الانعكاس بالحرف اللاتيني بيتا؟ (لا)

هل يمكن أن يكون الانعكاس مرآويًا أو منتشرًا؟ (نعم)

هل زاوية السقوط دائما أكبر من زاوية الانعكاس؟ (لا)

عند الحدود بين وسطين شفافين، هل يغير شعاع الضوء اتجاهه؟ (نعم)

هل زاوية الانكسار دائما أكبر من زاوية السقوط؟ (لا)

هل سرعة الضوء في أي وسط هي نفسها وتساوي 3*108 م/ث؟ (لا)

هل سرعة الضوء في الماء أقل من سرعة الضوء في الفراغ؟ (نعم)

خذ بعين الاعتبار الشريحة 9: "إنشاء صورة في عدسة مجمعة" ( )، باستخدام الملخص المرجعي، فكر في الأشعة المستخدمة.

قم ببناء صورة في عدسة مجمعة على السبورة وقم بتوصيفها (يؤديها معلم أو طالب).

خذ بعين الاعتبار الشريحة 10: "إنشاء صورة في عدسة متباعدة" ( ).

قم ببناء صورة في عدسة متباينة على السبورة وقم بتوصيفها (يؤديها معلم أو طالب).

5. التحقق من فهمك للمواد الجديدة وتعزيزها(19 دقيقة):

عمل الطالب على السبورة:

تكوين صورة لجسم في عدسة مجمعة:

المهمة الرائدة:

العمل المستقل مع اختيار المهام.

6. تلخيص الدرس(5 دقائق):

ماذا تعلمت خلال الدرس، ما الذي يجب أن تنتبه إليه؟

لماذا لا ينصح بسقي النباتات من الأعلى في يوم صيفي حار؟

درجات العمل في الفصل.

7. الواجبات المنزلية(2 دقيقة):

تكوين صورة لجسم ما في عدسة متباعدة:

إذا كان الجسم خلف بؤرة العدسة.

إذا كان الجسم بين البؤرة والعدسة.

مرفقة بالدرس , , و .