مقاله در مورد نمودارهای پرتو برای لنزهای همگرا (محدب)
اگر جسمی در یک طرف عدسی محدب قرار داشته باشد، عدسی محدب می‌تواند تصویر جسم را تشکیل دهد. اگر موقعیت جسم در یک طرف عدسی محدب مشخص باشد، چگونه می‌توان تشکیل تصویر جسم را رسم کرد؟ فرض کنید جسمی در سمت چپ عدسی محدب قرار دارد، همانطور که در زیر نشان داده شده است.
خط نارنجی = عدسی محدب
خط آبی = محور اصلی
فلش (سبز) = شیء
F1 = فاصله کانونی ۱ و F2 = فاصله کانونی ۲
شکل تصویر جسم با رسم تمام پرتوهای نوری که از جسم عبور می‌کنند، به دست می‌آید، اما این روش کمتر عملی است زیرا خطوط زیادی وجود خواهد داشت که نمایانگر پرتوهای نور هستند. برای سادگی، فقط چند پرتو نور برای نشان دادن تمام پرتوهای نوری که از جسم عبور می‌کنند، انتخاب شده است. از آنجایی که این رویداد شامل شکست نور است، هنگام رسم شکل‌گیری تصویر باید از قانون شکست نور پیروی کرد.
سه پرتو نور یا سه پرتو
ری ۱:
پرتو ۱ یا پرتو نوری ۱ که به سمت عدسی محدب می‌آید، موازی با محور اصلی عدسی رسم شده و انتهای بالایی جسم را لمس می‌کند.
سپس توسط عدسی محدب شکسته می‌شود، جایی که پرتو نور شکسته شده باید از نقطه کانونی ۲ عبور کند. پرتوهای ورودی و پرتوهای شکست که رسم می‌شوند باید قانون شکست نور را رعایت کنند.
ری ۱:
پرتو ۲ یا پرتو نوری ۲ که به عدسی محدب می‌رسد، از نقطه کانونی ۱ عبور کرده و به انتهای بالایی جسم برخورد می‌کند.
سپس توسط عدسی محدب شکسته می‌شود، که در آن پرتو نور شکسته شده باید موازی با محور اصلی باشد. پرتوهای ورودی و پرتوهای شکستی که رسم می‌شوند باید قانون شکست نور را رعایت کنند.
ری ۱:
پرتو ۳ یا پرتو نوری ۲ که به عدسی محدب می‌رسد، کشیده می‌شود تا از نقطه تقاطع عدسی محدب و محور اصلی عبور کند و به انتهای بالایی جسم برخورد کند؛ سپس پرتو نور به جلو حرکت می‌کند.
تشکیل تصویر (دو پرتو)
شکل‌گیری تصویر را می‌توان تنها با استفاده از دو پرتو، همانطور که در زیر نشان داده شده است، رسم کرد. در صورت استفاده از دو پرتو، سه شکل‌گیری تصویر ممکن است.
ری ۱ و ۲
ری ۱ و ۲
ری ۱ و ۲
شکل تشکیل تصویر با استفاده از تنها دو پرتو نور باید با فاصله جسم از عدسی محدب نیز تنظیم شود. اگر فاصله جسم از عدسی محدب مانند شکل بالا باشد، سه راه برای رسم تشکیل تصویر با استفاده از تنها دو پرتو وجود دارد. اگر فاصله جسم از عدسی محدب با شکل بالا متفاوت باشد، به عنوان مثال، جسم بین نقطه کانونی و مرکز انحنای عدسی باشد،
پس نیازی به سه روش برای ترسیم شکل تصویر نیست، شاید فقط دو روش برای ترسیم وجود داشته باشد.
اگر بخواهید با استفاده از عدسی محدب، شکل‌گیری تصویر را رسم کنید، می‌توانید یکی از روش‌ها را انتخاب کنید.
تشکیل تصویر (سه پرتو)
شکل‌گیری جسم را می‌توان با استفاده از سه پرتو، همانطور که در زیر نشان داده شده است، رسم کرد.
اگر فاصله جسم از عدسی محدب مانند شکل بالا نباشد، مثلاً جسم بین عدسی محدب و نقطه کانونی باشد، یا جسمی بین نقطه کانونی و مرکز انحنای عدسی محدب باشد، نیازی به رسم تشکیل تصویر با استفاده از سه روش مانند شکل بالا نیست. فقط دو روش برای رسم تشکیل تصویر وجود دارد.
- سوالسه پرتو اصلی که در رسم نمودار پرتوها برای یک عدسی همگرا استفاده می‌شوند، کدامند؟ پاسخسه پرتو اصلی عبارتند از: (1) پرتو موازی که به موازات محور اصلی وارد می‌شود و پس از شکست از نقطه کانونی دور عبور می‌کند؛ (2) پرتو مرکزی که مستقیماً از مرکز عدسی بدون انحراف عبور می‌کند؛ (3) پرتو کانونی که به عدسی نزدیک می‌شود و از نقطه کانونی نزدیک عبور می‌کند و به موازات محور اصلی از عدسی خارج می‌شود.
- سوال: پرتوی که از مرکز نوری عدسی عبور می‌کند، در نمودار پرتو برای یک عدسی همگرا چگونه رفتار می‌کند؟ پاسخپرتوهایی که از مرکز نوری لنز عبور می‌کنند، بدون خم شدن در همان جهت ادامه می‌یابند. این به این دلیل است که دو سطح لنز در مرکز نوری موازی هستند و بنابراین، هیچ انحراف خالصی وجود ندارد.
- سوالدر نمودار پرتوها برای یک عدسی همگرا، پرتویی که در ابتدا موازی با محور اصلی حرکت می‌کند، در کجا می‌شکند؟ پاسخ: پرتویی که در ابتدا موازی با محور اصلی حرکت می‌کند، از عدسی عبور کرده و از نقطه کانونی در طرف دیگر عدسی عبور می‌کند.
- سوالپرتوی که از نقطه کانونی نزدیک عبور می‌کند، در نمودار پرتو یک عدسی همگرا چگونه رفتار می‌کند؟ پاسخپرتوی که از نقطه کانونی نزدیک عبور می‌کند، پس از شکست، از عدسی خارج شده و موازی با محور اصلی حرکت می‌کند.
- سوالدر نمودار پرتوها برای یک عدسی همگرا، وقتی جسم فراتر از نقطه کانونی قرار دارد، پرتوهای شکست در کجا همدیگر را قطع می‌کنند؟ پاسخ: وقتی جسم فراتر از نقطه کانونی باشد، پرتوهای شکست در طرف مقابل عدسی همدیگر را قطع می‌کنند و یک تصویر حقیقی و معکوس تشکیل می‌دهند.
- سوال: محل تقاطع پرتوهای شکست در نمودار پرتوهای یک عدسی همگرا چه چیزی را نشان می‌دهد؟ پاسخمحل تقاطع پرتوهای شکست، محل تصویر تشکیل شده توسط عدسی را نشان می‌دهد. این تصویر می‌تواند بسته به موقعیت جسم، حقیقی یا مجازی باشد.
- سوال: با حرکت جسم از بی‌نهایت به سمت عدسی، مکان تصویر در نمودار پرتو چگونه تغییر می‌کند؟ پاسخ: همانطور که جسم از بی‌نهایت به سمت عدسی حرکت می‌کند، تصویر از نقطه کانونی در طرف مقابل عدسی به سمت بی‌نهایت حرکت می‌کند. اگر جسم از نقطه کانونی عبور کند و درون آن قرار گیرد، تصویر مجازی، مستقیم و بزرگنمایی می‌شود و به نظر می‌رسد که در همان سمت جسم قرار دارد.
- سوالدر نمودار پرتوهای یک عدسی همگرا، وقتی جسم در کانون عدسی قرار دارد، پرتوهای شکست از کجا واگرا می‌شوند؟ پاسخوقتی جسم در نقطه کانونی قرار دارد، به نظر می‌رسد پرتوهای شکست از نقطه‌ای در همان طرف عدسی که جسم در آن قرار دارد، واگرا می‌شوند که نشان‌دهنده محل تصویر مجازی، مستقیم و بزرگنمایی شده است.
- سوال: منظور از اینکه پرتوهای شکست در نمودار پرتوهای یک عدسی همگرا، یکدیگر را قطع نمی‌کنند چیست؟ پاسخ: اگر پرتوهای شکست نور همدیگر را قطع نکنند، به این معنی است که تصویر تشکیل شده مجازی است. این اتفاق زمانی می افتد که جسم در فاصله کانونی عدسی قرار گیرد. در این حالت، به نظر می رسد که پرتوها از نقطه ای در پشت عدسی در سمت جسم واگرا می شوند.
-
سوال : جنس عدسی چگونه بر نمودار پرتو یک عدسی همگرا تأثیر می‌گذارد؟ پاسخ : جنس عدسی بر ضریب شکست آن تأثیر می‌گذارد. ضریب شکست بالاتر باعث می‌شود پرتوهای نور هنگام ورود به عدسی بیشتر خم شوند، موقعیت نقاط کانونی را تغییر دهند و در نتیجه بر نمودار پرتو حاصل تأثیر بگذارند. با این حال، قوانین اساسی برای ترسیم نمودار پرتو یکسان است.
