تحقیق مقاله شکست نور - عدسی ها

مقدمه

عدسی ها همانند آینه‌ها دارای تصاویر حقیقی و مجازی هستند، این تصاویر از پرتو های همگرا شونده و واگرا شونده بازتابی ایجاد می‌شود. بر خلاف آینه‌ها در عدسیها عبور نور نیز مطرح است و تصاویر ممکن است در پشت و جلوی عدسی شکل گیرد. عدسیهایی که ضخامت قسمتهای کناریش بزرگتر باشد، پرتوهای موازی را همگرا می‌کند و عدسی محدب نام دارد، که دارای فاصله کانونی مثبت می‌باشد.

بر خلاف آینه‌ ها دارای دو کانون در فضاهای جلو و پشت عدسی می‌باشند، عدسیهایی که ضخامت قسمت محوری آنها کمتر از ضخامت قسمت کناری باشد، پرتوهای موازی را از هم باز می‌کنند و دارای فاصله کانونی منفی هستند و عدسی مقعر نام دارند، که اینها نیز دارای دو کانونی در فضای جسم وتصویر هستند

انواع عدسی‌ها

عدسی محدب (کوژ )

عدسیهایی که نور را همگرا می‌کنند و جهت تصویر سازی حقیقی و نیز همگرا نمودن پرتوهای تابشی از نقاط دور مانند پرتوهای ستارگان مورد استفاده قرار می‌گیرند.

عدسی مقعر ( کاو )

این عدسیها نور را واگرا می‌کنند و جهت واگرا نمودن نورها و اصلاح برخی سیستمها که نیاز به واگرایی نور را دارد از جمله چشم مورد استفاده واقع می‌شوند.

قواعد نحوه رسم پرتو در عدسیها

اکثر قواعد همانند آینه‌هاست و در حالت کلی عمده‌ترین آنها که پرتوهای خاصی را شامل می‌شود عبارتند از :

پرتو موازی با محور نوری بعد از برخورد به عدسی و عبور از آن، از نقطه کانون می‌گذرد که فاصله آن از رأس عدسی f است.

پرتوهای عبوری از کانون عدسی بعد از شکست در آن به موازات محور نوری خواهد بود.

پرتو نوری از رأس عدسی بدون شکست از آن رد می‌شود.

همواره شیئی نوری در سمت چپ عدسی قرار داده می‌شود و نور از چپ به راست بر عدسی می‌تابد و در عدسی‌ها برعکس آینه‌ها ردیابی پرتویی ( ترسیم پرتو ) برای نور عبوری( شکستنی) صورت می‌گیرد.

فضای سمت چپ عدسی فضای جسم و فضای سمت راست عدسی فضای تصویر می‌باشد که جسم موجود در سمت چپ ( فضای جسم ) را جسم حقیقی و جسم موجود در سمت راست (فضای تصویر ) را جسم مجازی گویند. که وجود خارجی ندارد و نیز تصویر حقیقی و تصویر در فضای جسم مجازی می‌باشد.

عدسی‌های مرکب

عدسی کوژ – تخت آنچنان عدسی است که یک طرف آن کوژ و یک طرف آن تخت می‌باشد.

عدسی دو کوژ : آنچنان عدسی است که هر دو طرف آن کوژ می‌باشد.

عدسی هلالی ( محدب ) : آنچنان عدسی است که یک‌یک  طرف آن کوژ و طرف دیگرش کاو باشد.

عدسی تخت – کاو : آنچنان عدسی است که یک طرف آن کاو و طرف دیگرش تخت باشد.

عدسی دو کاو : آنچنان عدسی است که هر دو طرف آن کاو باشد.

عدسی هلالی ( مقعر ) : آنچنان عسی است که یک طرف آن کوژ و طرف دیگر آن کاو باشد.

عدسی‌های هلالی دو نوعند، یکی آن است که کناره‌هایش نازک و مرکزش ضخیم است و دیگری دارای کناده‌های ضخیم و مرکز نازکی می‌باشد، یعنی اولی خواصیت همگرایی و دومی خاصیت واگرایی نور را دارد.

دستگاه‌های نوری شامل عدسی‌ها

اکثر دستگاه‌ های نور یشامل دو نوع عدسی می‌باشند که یکی را که نور اول بر آن می‌تابد و در ورودی دستگاه کار گذاشته می‌شود عدسی شیئی و دومی را که در خروجی دستگاه قرار دارد و نور از آن خارج می‌شود عدسی چشمی کویند. از جمله از این دستگاهها میکوسکوپ نوری – زیردریایی – میکروسکوپ پلاریزان – دوربینهای دو چشمی – دوربینها – انواع عینکها و ... را می‌توان نام برد.

عیوب عدسیها

عدسیها به لحاظ داشتن ضخامت زیاد و ناخالصیها دارای ابیراهیهایی هستند که در سیستم اعوجاج ایجاد می‌کنند و وضوح تصویر حاصل از دستگاه نوری را به هم می‌زنند. از جمله از این ابیراهیها عبارتند از :

ابیراهی رنگی علاوه از بهم زدن وضوح و کیفیت تصویر رنگ آنرا هم بهم می‌زند و تا حدی آن را از حالت طبیعی خارج می‌کند که اینها هم به دو دسته ابیراهی رنگی طولی و عرضی تقسیم می‌شوند.

ابیراهی اعوجاج : تصویر هندسه واقعی خود را پیدا نمی‌کند و قسمتهای مختلف عدسی که دارای ضخامتهای متفاوتی است، در میزان انحراف پرتوهای تابشی به یک مقدار عمل نمی‌کند و انحراف یکنواخت نبوده و تصویر از وضوح می‌افتد، که این ابیراهی نیز به دسته اعوجاج بشکه‌ای و اعوجاج بالشی تقسیم می‌شود. برخی ابیراهیهای دیگری مانند ابیراهی کروی که انحراف پرتو از کانون عدسی را سبب می‌شود، وجود دارند که بوسیله ساخت عدسیهای مرکب با هندسه ویژه این ابیراهیها اصلاح می‌شوند.

عدسیهای غیر کروی

برخی دستگاههای اپتیکی به لحاظ محدودیت در طراحی و سایر محدودیتها و ماهیت دستگاه عدسیهای غیر کروی را لازم دارند که جهت ایفای نقش در آن سیستمها ساخته شده‌اند.

مشخصات تصویر در عدسی

بسته به اینکه جسم در چه فاصله‌ای از عدسی قرار گیرد دارای تصویری حقیقی یا مجازی، مستقیم یا وارون، راست یا برگردان، کوچکتر از جسم یا بزرگتر از آن و ... خواهد بود رابطه حاکم بر فواصل جسم و تصویر عدسی نازک و فاصله کانونی آن بصورت زیر است :

f = 1/ ( 1/p + 1/q )

که برای عدسی خیلی نازک ( f = R/2 ) است، که در آن R شعاع کره دیوپتر عدسی و P فاصله جسم از رأس و q فاصله تصویر از رأس عدسی می‌باشد. برای یک عدسی ضخیم :

f = 1/( n – 1 ) ( 1/R1 – 1/R2 )

   که R1 شعاع دیوپتر داخلی و کوچک و R2 شعاع دیوپتر خارجی ( بزرگ ) و n ضریب شکست شیشه عدسی می‌باشد. این رابطه در طراحی و ساخت عینکهای طبی  بکار برده می‌شود، طوری که به توسط این رابطه چشم‌پزشکان نمره چشم را مشخص می‌نمایند. یعنی با داشتن n معلوم و فاصله کانونی مورد نیاز برای چشم بیمار شعاعهای داخلی و خارجی عدسی را متناسب با فاصله کانونی مناسب انتخاب می‌کنند تا اصلاح چشم توسط عینک مربوطه صورت گیرد، رابطه اخیر به فرمول عینک‌سازان معروف است.

بسیاری از افراد به همراه نزدیک‌بینی درجاتی از آستیگماتیسم یا حالت بیضی بودن قرینه را دانرد. آستیگماتیسم وقتی ایجاد می‌شود که قرینه شبیه مقطعی از توپ بیس‌بال است تا توپ بسکتبال. در نتیجه تصاویر بدلیل انکسار نامساوی در قسمتهای مختلف قرنیه کاملاً بر روی شبکیه متمرکز نمی‌شوند و تصاویر و چه نزدیک تار می‌شوند بنابراین افرادی که دچار درجات بالایی از آستیگماتیسم هستند نه تنها همانند افراد نزدیک‌بین اشیای دور را تار می‌بینند، بلکه اشیای نزدیک را هم تار می‌بینند.

اندازه‌گیری آستیگماتیسم نیز بر اساس دیوپتر است. آستیگماتیسم بصورت زیر طبقه‌بندی می‌شود :

 آستیگماتیسم خفیف : کمتر از یک دیوپتر

آستیگماتیسم متوسط : یک تا دو دیوپتر

آستیگماتیسم شدید : دو تا دیوپتر

آستیگماتیسم بسیار شدید : بیش از سه دیوپتر

آستیگماتیسم انواع مختلفی دارد و می‌تواند  به تنهایی، همراه با نزدیک بینی یا دور بینی وجود داشته باشد.

شکست ( نور )

پدیده دومی که علاوه‌بر بازتاب در دستگاههای نوری مهم می‌باشد شکست هست.

آیا از خود پرسیدید که چرا وقتی چوبی را وارد آب استخر می‌کنیم از بیرون کج دیده می‌شود؟

پرتوهایی که از یک عدسی می‌گذرد از مسیر اولیه‌اش منحرف می‌شود؟

تیری را که از پشت شیشه‌ای به یک نقطه‌ای هدف‌گیری کنیم، به هدف نمی‌خورد؟ و ...

در سیستم‌های نوری در برخی ساختارها حضور شکست مفید است ودر برخی از سیستمها ایجاد مزاحمت ( مثلاً اعوجاج ) و ... می‌نماید . در منشورها این شکست نور است که با انحراف از مسیر اولیه نور سفید را به ما می‌‍دهد و ...