عدسة مكبرة

تعريف العدسة المكبرة (Lope)

العدسة المكبرة أو العدسة المكبرة هي عدسة محدبة تُستخدم هذه العدسة المكبرة لمساعدة العين على رؤية جسم يصعب رؤيته مباشرةً بالعين المجردة. تُسمى العدسة المكبرة البسيطة بهذا الاسم لأن قدرتها محدودة. المكبرة صورة الجسم. في الدرس التالي، ستتعرف على المكبرات غير البسيطة مثل المجاهر، وما إلى ذلك.

كيف يعمل

عند النظر إلى جسم ما عن قرب، يبدو كبيرًا، بينما يبدو صغيرًا عند النظر إليه من مسافة بعيدة. تبدو الأجسام المتقاربة كبيرة بسبب كبر حجم صورتها المتكونة على الشبكية. وعلى العكس، يبدو الشيء نفسه صغيرًا عند النظر إليه من مسافة بعيدة بسبب صغر حجم الصورة المتكونة على الشبكية. لذا، يعتمد حجم الجسم المرئي على حجم صورته المتكونة على الشبكية. وتعتمد كبر أو صغر صور الأجسام المتكونة على الشبكية على الزاوية المتكونة بين العين والجسم، كما هو موضح في الشكل أدناه.

تبدو الأجسام البعيدة عن العين أصغر حجمًا لأن زواياها (θ) أصغر (الشكل 1.1). وعلى العكس، تبدو الأجسام القريبة من العين أكبر حجمًا لأن زواياها (θ) أكبر (الشكل 1.2). نستنتج من ذلك أن حجم الجسم الذي تراه العين يتغير بتغير زاوية الرؤية (θ). تتسع الزاوية بتقريب العين من الجسم، بينما تصغر ببعدها عنه.

يمكن تطبيق المراجعة السابقة على مشاكل أخرى. إذا وجدتَ حرفًا صغيرًا جدًا يصعب عليك قراءته، فماذا تفعل لقراءة النص؟ بناءً على المراجعة السابقة، يمكنك تقريب الحرف من عينيك لزيادة الزاوية بينه وبين عينيك، وبالتالي يصبح النص أكبر وأسهل للقراءة. تجدر الإشارة إلى أن أقرب نقطة تركيز للعين السليمة هي 25 سم.

لذا، إذا كانت المسافة بين الحرف والعين أقل من 25 سم، يبدو الحرف غير واضح. فالحرف الذي يُقرأ من مسافة 25 سم فقط يبدو غير واضح عند تقريبه إلى مسافة أقل من 25 سم. فكيف إذن يمكن قراءة الحروف ذات الحجم الصغير؟ بالطبع، نحتاج إلى استخدام أداة بصرية مكبرة.

لا يمكن استخدام الأدوات البصرية، كالمرايا المستوية والمقعرة والمحدبة، لقراءة الحروف الأبجدية لأن المرآة غير شفافة. أما العدسة، فهي شبه شفافة، لذا يمكن استخدامها لقراءة الحروف. في درس تكوين الصورة بواسطة العدسة المقعرة، يُشرح أن العدسة المقعرة تُصغّر صورة الجسم فقط. أما في موضوع تكوين الصورة بواسطة العدسة المحدبة، فيُشرح أن العدسة المحدبة تُكبّر صورة الجسم، ولذلك يمكن تصميمها كعدسة مكبرة.

في الشكل 1.3، تُرى الأشياء مباشرةً بالعين، حيث تبدو صغيرةً بسبب صغر الزاوية بين العين وطرفي الجسم. أما في الشكل 1.4، فترى العين الأشياء من خلال عدسة مكبرة. تعمل العدسة المكبرة على تكوين الصورة وتكبيرها، بحيث تصبح الصورة التي تراها العين واضحة. وتبدو صورة الجسم التي تراها العين من خلال العدسة المكبرة أكثر وضوحًا لأن الزاوية المتكونة بين العين وطرفي الصورة تكون أكبر.

لكي ترى عين المراقب صورة من خلال العدسةأطلقت حملة صورة يجب أن يكون افتراضيًا (الـ صورة يقع أمام الـأوبي، أو صورة (يقع على نفس جانب الجسم، كما هو موضح في الشكل 1.4). تكوين الصورة بواسطة العدسة المحدبة، وقد تم توضيح ذلك بالنسبة لـ صورة أن تكون افتراضية، موضوع يجب أن تكون المسافة (do) أصغر من أو تساوي النقطة البؤرية الطول (F).

s = do = مسافة الجسم

s' = di = مسافة الصورة

h = ho = ارتفاع الجسم

h' = hi = ارتفاع الصورة

F = النقطة البؤرية

θ = الزاوية بين العدسة وطرفي الجسم. في الشكل 1.3، العدسة المقصودة هي العدسة العينية، بينما في الشكل 1.4، العدسة المقصودة هي عدسة محدبة تُستخدم كعدسة مكبرة.

في الشكل 1.3 (حيث يُنظر إلى الشكل من الجانب)، يقع الجسم على اليسار بينما تقع عين المُشاهد على اليمين. في الشكل 1.4 (حيث تُنظر إلى الصورة من الجانب)، تقع الأجسام وصور الأجسام الناتجة عن عدسة محدبة على اليسار بينما تقع عين المُشاهد على اليمين.

كيفية استخدامأوبي

عندما تتساوى المسافة بين الجسم والهدف (do) مع البعد البؤري (f)، تكون الصورة وهمية، وتكون مسافة الصورة (di) لانهائية. اللانهاية هي أقصى مسافة للصورة الوهمية لأن أبعد نقطة في مجال رؤية العين الطبيعية لانهائية. في المقابل، تكون أدنى مسافة للصورة الوهمية 25 سم لأن أقرب نقطة في مجال رؤية العين الطبيعية 25 سم.

عندما ترى العين صورة وهمية على مسافة لا نهائية (نقطة بعيدة)، تكون قدرة العين على التكيف في أدنى مستوياتها، أو تكون عضلات العين الهدبية في أقصى درجات استرخائها. ولتحقيق ذلك، يجب أن تكون المسافة بين الجسم والعدسة المكبرة مساوية للبعد البؤري. فإذا كان البعد البؤري للعدسة المكبرة ٢٥ سم، فإن المسافة بين الجسم والعدسة المكبرة هي ٢٥ سم.

على النقيض، عندما ترى العين صورة وهمية على بُعد 25 سم (نقطة قريبة)، فإن عضلات العين الهدبية تكون في أقصى حالات انقباضها. إذا كان البعد البؤري للعدسة المكبرة 25 سم، فإن العين ترى صورة وهمية على بُعد 25 سم عندما يكون بُعد الجسم مساويًا لنتيجة الحساب أدناه.

معادلة العدسة والمرآة المحدبة:

1/do = 1/f – 1/di

do = مسافة الجسم، f = البعد البؤري، di = مسافة الصورة، النقطة القريبة = 25 سم

العدسة المكبرة محدبة، لذا فإن البعد البؤري موجب. الصورة وهمية، لذا فإن بُعد الصورة (di) سالب.

1/دو = 1/و - (-1/دي) = 1/و + 1/دي

1/do = 1/25 + 1/25 = 2/25

do = 25/2 = 12.5 سم

إذا كان البعد البؤري للعدسة المكبرة ٢٥ سم، فإن العين ترى صورة وهمية على مسافة ٢٥ سم عندما تكون المسافة بين الجسم والعدسة ١٢.٥ سم. يجب ألا تقل المسافة بين الجسم والعدسة المكبرة عن ١٢.٥ سم، وإلا فلن تتمكن العين من رؤية الصورة التي تنتجها العدسة.

ماذا لو كان البعد البؤري للعدسة المكبرة 50 سم؟ إذا كان البعد البؤري للعدسة المكبرة 50 سم، فإن العين ترى صورة وهمية على مسافة 25 سم عندما تكون المسافة هي نفسها نتيجة الحساب أدناه.

1/دو = 1/و - (-1/دي) = 1/و + 1/دي

1/do = 1/50 + 1/25 = 1/50 + 2/50 = 3/50

do = 50/3 = 16.67 سم

إذا كان البعد البؤري للعدسة المكبرة ٥٠ سم، فإن العين ترى صورة وهمية على بُعد ٢٥ سم عندما يكون بُعد الجسم ١٦.٧ سم. يجب ألا تقل المسافة بين الجسم والعدسة المكبرة عن ١٦.٧ سم، وإلا فلن تتمكن العين من رؤية الصورة بوضوح.