דיאגרמות קרניים עבור עדשות מתפצלות (קעורות)

מאמר על דיאגרמות קרניים עבור עדשות קעורות (מתפצלות)

אם עצם נמצא בצד אחד של העדשה הקעורה, העדשה הקעורה יכולה ליצור את דמותו של העצם. אם מיקום העצם בצד אחד של העדשה הקעורה ידוע, כיצד ניתן לצייר את צורת דמותו של העצם? נניח שעצם נמצא בצד שמאל של העדשה הקעורה, כפי שמוצג באיור למטה.

קו כתום = העדשה הקעורה

קו כחול = הציר הראשי

חץ (ירוק) = אובייקט

F1 = אורך מוקד 1 ו-F2 _{= אורך} מוקד 2

צורת הדימוי של העצם מתקבלת על ידי ציור כל אלומות האור העוברות דרכו, אך זה פחות פרקטי מכיוון שיהיו קווים רבים המייצגים אלומות אור. לשם הפשטות, נבחרו רק כמה אלומות אור כדי לייצג את כל אלומות האור העוברות דרך העצם. מכיוון שאירוע זה כרוך בשבירת אור, יש לציית לחוק שבירת האור בעת ציור יצירת התמונה.

שלוש אלומות אור או שלוש קרניים

ריי 1:

קרן 1 המגיעה לעדשה הקעורה מצוירת במקביל לציר הראשי ונוגעת בקצה העליון של העצם,

לאחר מכן נשברת על ידי העדשה הקעורה, שבה קרן האור נשברת כאילו מגיעה מנקודת המוקד. הקרניים הנכנסות וקרני השבירה שחייבות לעמוד בחוק שבירת האור.

ריי 2:

קרן 2 המגיעה לכיוון העדשה הקעורה מצוירת כאילו היא הולכת לנקודת המוקד ונוגעת בקצה העליון של העצם,

לאחר מכן נשבר על ידי העדשה הקעורה, כאשר אלומת האור הנשברת חייבת להיות מקבילה לציר הראשי. הקרניים הנכנסות וקרני השבירה הנמשכות חייבות לעמוד בחוק שבירת האור.

ריי 3:

קרן 3 המגיעה לעדשה הקעורה נמשכת מעבר לנקודת החיתוך של העדשה הקעורה והציר הראשי.

יצירת תמונה (שתי קרניים)

ניתן לצייר את צורת התמונה באמצעות שתי קרניים בלבד, כפי שמוצג להלן. אם משתמשים בשתי קרניים, ישנן שלוש צורות אפשריות של צורת התמונה.

קרן 1 ו-2

קרן 1 ו-3

קרן 2 ו-3

צייר את תצורת התמונה באמצעות שתי קרניים בלבד, ויש להתאים אותה למרחק העצם מהעדשה הקעורה. אם מרחק העצם מהעדשה הקעורה הוא כמו באיור למעלה, ישנן שלוש דרכים לצייר את תצורת התמונה באמצעות שתי קרניים בלבד. אם מרחק העצם מהעדשה הקעורה שונה מהאיור למעלה,

לדוגמה, אם האובייקט נמצא בין נקודת המוקד לעדשה, אז אין צורך בשלוש דרכים לצייר את תצורת התמונה, אולי יש רק שתי דרכים לצייר.

אם מציירים את צורת התמונה באמצעות העדשה הקעורה, ניתן לבחור שיטה אחת ואין צורך להשתמש בשתיים או שלוש דרכים.

יצירת תמונה (שלוש קרניים)

ניתן לצייר את מבנה התמונה באמצעות שלוש קרניים, כפי שמוצג באיור למטה.

אם מרחק העצם מהעדשה הקעורה אינו כפי שמוצג באיור למעלה, לדוגמה, העצם נמצא בין העדשה הקעורה לנקודת המוקד,

או שהעצם נמצא בין נקודת המוקד למרכז העקמומיות של העדשה הקעורה, אז אין צורך שניתן יהיה לצייר את מבנה התמונה באמצעות שלוש דרכים כמו באיור למעלה. יכולות להיות רק שתי דרכים לצייר את מבנה התמונה.

אנא התבוננו בתמונה לדוגמה של יצירת התמונה על ידי העדשה הקעורה, כאשר מרחק האובייקט מהעדשות הקעורות משתנה, בנוגע ליצירת התמונה על ידי העדשה הקעורה.

10 שאלות ותשובות מושגיות בנוגע לדיאגרמות קרניים עבור עדשה מתפצלת (קעורה).

1. מהי מטרתה של דיאגרמת קרניים בהקשר של עדשה מתפצלת?

דיאגרמת קרניים היא ייצוג סכמטי המראה כיצד קרני אור משנות כיוון כשהן עוברות דרך עדשה. בהקשר של עדשה מתפצלת, היא ממחישה כיצד קרני אור פוגעות מתפצלות לאחר שעברו דרך העדשה וכיצד הן נראות כאילו מקורן מנקודה אחת באותו צד של העדשה כמו האור הנכנס (נקודת המוקד).

2. מהן הקרניים הסטנדרטיות המשמשות לציור דיאגרמת קרניים עבור עדשה מתפצלת?

שלוש קרניים סטנדרטיות משמשות:

• הקרן הראשונה נעה במקביל לציר הראשי ולאחר השבירה נראית כאילו היא נובעת מנקודת המוקד.
• הקרן השנייה עוברת ישר דרך מרכז העדשה מבלי להישבר.
• הקרן השלישית מופנית אל נקודת המוקד בצד הנגדי של העדשה ויוצאת במקביל לציר הראשי.

3. כיצד שונה התמונה הנוצרת על ידי עדשה מתפצלת בדיאגרמות קרניים בהשוואה לעדשה מתכנסת?

בדיאגרמות קרניים, עדשה מתפצלת תמיד יוצרת תמונה וירטואלית, זקופה ומוקטן הממוקמת באותו צד של העדשה כמו העצם. מצד שני, עדשה מתכנסת יכולה ליצור תמונות אמיתיות, הפוכות (אם העצם נמצא מעבר לנקודת המוקד) או תמונות וירטואליות, זקופות (אם העצם קרוב יותר מנקודת המוקד).

4. מדוע התמונה הנוצרת על ידי עדשה מתפצלת תמיד וירטואלית כפי שניתן לראות בדיאגרמות קרניים?

בדיאגרמות קרניים עבור עדשות מתפצלות, הקרניים הנשברות מתפצלות ואינן נפגשות בפועל בצד השני של העדשה. במקום זאת, הן נראות כאילו מקורן בנקודה באותו צד של העדשה כמו העצם, מה שמביא לתמונה וירטואלית.

5. כיצד ניתן לקבוע את הגדלת התמונה מדיאגרמת קרניים של עדשה מתפצלת?

ניתן לקבוע את הגדלת התמונה מדיאגרמת קרניים על ידי השוואת גובה התמונה (מהציר הראשי לראש התמונה) לגובה העצם. במקרה של עדשה מתפצלת, התמונה תמיד תהיה קטנה יותר מהעצם, מה שמצביע על הגדלה קטנה מ-1.

6. מה תפקידו של הציר הראשי בתרשים קרניים של עדשה מתפצלת?

הציר הראשי בתרשים קרניים הוא הקו העובר דרך מרכז העדשה והוא ניצב לעדשה. הוא משמש כקו ייחוס לעקוב אחר מסלול קרני האור ולאיתור העצם, התמונה ונקודות המוקד.

7. כיצד מיוצגת נקודת המוקד בתרשים קרניים של עדשה מתפצלת?

בדיאגרמת קרניים, נקודת המוקד של עדשה מתפצלת מיוצגת כנקודה שממנה קרני אור המקבילות לציר הראשי נראות מתפצלות לאחר שעברו דרך העדשה. נקודה זו ממוקמת באותו צד של העדשה כמו האור הנכנס.

8. בדיאגרמת קרניים עבור עדשה מתפצלת, כיצד המרחק בין העדשה לתמונה קשור למרחק העצם ולאורך המוקד?

הקשר ניתן על ידי נוסחת העדשה 1/f = 1/v – 1/u, כאשר f הוא אורך המוקד, v הוא מרחק התמונה, ו-u הוא מרחק העצם. מכיוון שלעדשה מתפצלת יש אורך מוקד שלילי, גם מרחק התמונה שלילי, דבר המצביע על כך שהתמונה נוצרת באותו צד של העדשה כמו העצם.

9. כיצד ניתן לחזות את מיקום התמונה באמצעות דיאגרמת קרניים עבור עדשה מתפצלת?

ניתן לחזות את מיקום התמונה על ידי הארכת הקרניים הנשברות לאחור בצד העצם עד שהן נפגשות. הנקודה שבה שלוחות הקרניים הללו מצטלבות היא מיקום התמונה.

10. מה קורה לתמונה בדיאגרמת הקרניים כאשר העצם מתקרב לעדשה מתבדרת?

ככל שהעצם מתקרב לעדשה המתפצלת, גם התמונה מתקרבת לעדשה אך נשארת באותו צד. יתר על כן, גודל התמונה קטן יותר ככל שהעצם מתקרב לעדשה.