مقاله در مورد نمودارهای پرتو برای عدسیهای واگرا (مقعر)
اگر جسمی در یک طرف عدسی مقعر باشد، عدسی مقعر میتواند تصویر جسم را تشکیل دهد. اگر موقعیت جسم در یک طرف عدسی مقعر مشخص باشد، چگونه میتوان تشکیل تصویر جسم را رسم کرد؟ فرض کنید جسمی در سمت چپ عدسی مقعر قرار دارد، همانطور که در شکل زیر نشان داده شده است.
خط نارنجی = عدسی مقعر
خط آبی = محور اصلی
فلش (سبز) = شیء
F1 = فاصله کانونی 1 و F2 = فاصله کانونی 2
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
اشعه 1:
پرتو ۱ که به عدسی مقعر میرسد، موازی با محور اصلی رسم میشود و لبه بالایی جسم را لمس میکند.
سپس توسط عدسی مقعر شکسته میشود، جایی که پرتو نور طوری میشکند که انگار از نقطه کانونی میآید. پرتوهای ورودی و پرتوهای شکست که باید با قانون شکست نور مطابقت داشته باشند.
اشعه 2:
پرتو ۲ که به سمت عدسی مقعر میآید، طوری رسم میشود که گویی به نقطه کانونی میرود و انتهای بالایی جسم را لمس میکند.
سپس توسط عدسی مقعر 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.
اشعه 3:
پرتو ۳ که به عدسی مقعر میرسد، از نقطه تقاطع عدسی مقعر و محور اصلی عبور 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 شکل ممکن از شکلگیری تصویر وجود دارد.
ری ۱ و ۲
ری ۱ و ۲
ری ۱ و ۲
برای رسم شکل تصویر با استفاده از تنها دو پرتو، باید فاصله جسم از عدسی مقعر را تنظیم کنید. اگر فاصله جسم از عدسی مقعر مانند شکل بالا باشد، سه راه برای رسم شکل تصویر با استفاده از تنها دو پرتو وجود دارد. اگر فاصله جسم از عدسی مقعر با شکل بالا متفاوت باشد،
برای مثال، اگر جسم بین نقطه کانونی و عدسی باشد، دیگر نیازی به سه روش برای رسم شکل تصویر نیست، شاید فقط دو روش برای رسم وجود داشته باشد.
اگر تشکیل تصویر را توسط عدسی مقعر رسم کنید، میتوانید یک روش را انتخاب کنید و نیازی به استفاده از دو یا سه روش نیست.
تشکیل تصویر (سه پرتو)
شکلگیری تصویر را میتوان با استفاده از سه پرتو رسم کرد، همانطور که در شکل زیر نشان داده شده است.
اگر فاصله جسم از عدسی مقعر مانند شکل بالا نباشد، مثلاً جسم بین عدسی مقعر و نقطه کانونی باشد،
یا اگر جسم بین نقطه کانونی و مرکز انحنای عدسی مقعر باشد، لازم نیست که تشکیل تصویر را بتوان با استفاده از سه روش مانند شکل بالا رسم کرد. فقط دو روش برای رسم تشکیل تصویر وجود دارد.
لطفاً به تصویر نمونه از تشکیل تصویر توسط عدسی مقعر توجه کنید، که در آن فاصله جسم از عدسیهای مقعر، با توجه به تشکیل تصویر توسط عدسی مقعر، تغییر میکند.
۱۰ پرسش و پاسخ مفهومی در مورد نمودار پرتوهای عدسی واگرا (مقعر).
۱. هدف از نمودار پرتو در زمینه عدسی واگرا چیست؟
نمودار پرتو، نمایشی شماتیک است که نشان میدهد چگونه پرتوهای نور هنگام عبور از یک عدسی تغییر جهت میدهند. در مورد عدسی واگرا، این نمودار نشان میدهد که چگونه پرتوهای نور تابشی پس از عبور از عدسی واگرا میشوند و چگونه به نظر میرسد که از یک نقطه واحد در همان طرف عدسی که نور ورودی از آن میآید (نقطه کانونی) سرچشمه میگیرند.
۲. پرتوهای استاندارد مورد استفاده برای رسم نمودار پرتوهای یک عدسی واگرا کدامند؟
سه پرتو استاندارد استفاده میشود:
- پرتو اول موازی با محور اصلی حرکت میکند و پس از شکست، به نظر میرسد که از نقطه کانونی سرچشمه میگیرد.
- پرتو دوم بدون شکست، مستقیماً از مرکز عدسی عبور میکند.
- پرتو سوم به سمت نقطه کانونی در طرف مقابل عدسی تابیده میشود و موازی با محور اصلی خارج میشود.
۳. تصویر تشکیل شده توسط یک عدسی واگرا در نمودارهای پرتو در مقایسه با یک عدسی همگرا چه تفاوتی دارد؟
در نمودارهای پرتو، یک عدسی واگرا همیشه یک تصویر مجازی، مستقیم و کوچکشده تشکیل میدهد که در همان سمت عدسی و جسم قرار دارد. از سوی دیگر، یک عدسی همگرا میتواند تصاویر حقیقی و معکوس (اگر جسم فراتر از نقطه کانونی باشد) یا تصاویر مجازی و مستقیم (اگر جسم از نقطه کانونی نزدیکتر باشد) تشکیل دهد.
۴. چرا تصویر تشکیل شده توسط یک عدسی واگرا، همانطور که در نمودارهای پرتو دیده میشود، همیشه مجازی است؟
در نمودارهای پرتو برای عدسیهای واگرا، پرتوهای شکست از هم دور میشوند و در واقع در طرف دیگر عدسی به هم نمیرسند. در عوض، به نظر میرسد که از نقطهای در همان طرف عدسی که جسم قرار دارد، سرچشمه میگیرند که منجر به یک تصویر مجازی میشود.
۵. چگونه میتوان بزرگنمایی تصویر را از روی نمودار پرتو یک عدسی واگرا تعیین کرد؟
بزرگنمایی یک تصویر را میتوان از نمودار پرتو با مقایسه ارتفاع تصویر (که از محور اصلی تا بالای تصویر گرفته شده است) با ارتفاع جسم تعیین کرد. در مورد عدسی واگرا، تصویر همیشه کوچکتر از جسم خواهد بود که نشان دهنده بزرگنمایی کمتر از ۱ است.
۶. نقش محور اصلی در نمودار پرتو یک عدسی واگرا چیست؟
محور اصلی در نمودار پرتو، خطی است که از مرکز عدسی میگذرد و بر عدسی عمود است. این خط به عنوان یک خط مرجع برای ردیابی مسیر پرتوهای نور و تعیین محل جسم، تصویر و نقاط کانونی عمل میکند.
۷. نقطه کانونی در نمودار پرتو یک عدسی واگرا چگونه نشان داده میشود؟
در نمودار پرتو، نقطه کانونی یک عدسی واگرا به صورت نقطهای نمایش داده میشود که پرتوهای نوری که موازی با محور اصلی هستند، پس از عبور از عدسی از آن نقطه واگرا به نظر میرسند. این نقطه در همان سمت عدسی قرار دارد که نور ورودی از آن عبور میکند.
۸. در نمودار پرتو برای یک عدسی واگرا، فاصله بین عدسی و تصویر چگونه به فاصله جسم و فاصله کانونی مربوط میشود؟
این رابطه با فرمول لنز 1/f = 1/v – 1/u ارائه میشود، که در آن f فاصله کانونی، v فاصله تصویر و u فاصله جسم است. از آنجایی که یک لنز واگرا فاصله کانونی منفی دارد، فاصله تصویر نیز منفی است، که نشان میدهد تصویر در همان سمت لنز که جسم قرار دارد تشکیل میشود.
۹. چگونه میتوان با استفاده از نمودار پرتو برای یک عدسی واگرا، محل تصویر را پیشبینی کرد؟
محل تصویر را میتوان با امتداد دادن پرتوهای شکست به سمت عقب در کنار جسم تا زمانی که به هم برسند، پیشبینی کرد. نقطهای که امتداد این پرتوها یکدیگر را قطع میکنند، محل تصویر است.
۱۰. با نزدیک شدن جسم به عدسی واگرا، تصویر در نمودار پرتو چه تغییری میکند؟
با نزدیک شدن جسم به عدسی واگرا، تصویر نیز به عدسی نزدیکتر میشود اما در همان سمت باقی میماند. علاوه بر این، با نزدیک شدن جسم به عدسی، اندازه تصویر کوچکتر میشود.
