សម្ភារៈរូបវិទ្យាលើធរណីមាត្រអុបទិក

សម្ភារៈរូបវិទ្យាលើធរណីមាត្រអុបទិក

ធរណីមាត្រអុបទិក គឺជាសាខាមួយនៃរូបវិទ្យាដែលសិក្សាពីឥរិយាបថនៃពន្លឺដោយប្រើវិធីសាស្រ្ត "កាំរស្មី"។ នៅក្នុងវិធីសាស្រ្តនេះ ពន្លឺត្រូវបានសន្មត់ថាធ្វើដំណើរជាបន្ទាត់ត្រង់ ដោយឆ្លុះបញ្ចាំងនៅពេលវាប៉ះនឹងផ្ទៃឆ្លុះបញ្ចាំង និងបង្ខូចទ្រង់ទ្រាយនៅពេលវាឆ្លងកាត់ឧបករណ៍ផ្សព្វផ្សាយពីរផ្សេងគ្នា។ ទោះបីជាពន្លឺជារលកអេឡិចត្រូម៉ាញ៉េទិចក៏ដោយ ធរណីមាត្រអុបទិកមានប្រយោជន៍ខ្លាំងណាស់សម្រាប់ការពន្យល់ពីបាតុភូតប្រចាំថ្ងៃជាច្រើន និងបង្កើតជាមូលដ្ឋានសម្រាប់ប្រតិបត្តិការឧបករណ៍អុបទិកផ្សេងៗដូចជា កែវពង្រីក កាមេរ៉ា កែវយឹត មីក្រូទស្សន៍ និងតេឡេស្កុប។

១. គោលគំនិតជាមូលដ្ឋាននៃអុបទិកធរណីមាត្រ

នៅក្នុងអុបទិកធរណីមាត្រ មានគោលគំនិតសំខាន់ៗជាច្រើន៖

១. កាំរស្មីពន្លឺ៖ ជាការតំណាងនៃទិសដៅនៃការសាយភាយពន្លឺដែលត្រូវបានគូរជាបន្ទាត់ត្រង់។
២. ធ្នឹមពន្លឺ៖ ការប្រមូលផ្តុំនៃកាំរស្មីពន្លឺ។ ធ្នឹមអាចស្របគ្នា ចំណុចប្រសព្វ ឬ ជ្រុងជ្រោយ។
៣. មធ្យម៖ សារធាតុអន្តរការីដែលពន្លឺសាយភាយតាមរយៈនោះ ឧទាហរណ៍ ខ្យល់ ទឹក កញ្ចក់ ឬផ្លាស្ទិច។

សម្មតិកម្មចម្បងនៃអុបទិកធរណីមាត្រគឺថា រលកពន្លឺមានទំហំតូចជាងទំហំនៃវត្ថុដែលវាធ្វើអន្តរកម្មជាមួយ ដូច្នេះលក្ខណៈសម្បត្តិរលកដូចជាការជ្រៀតជ្រែក និងឌីផ្រាក់ស្យុងអាចត្រូវបានធ្វេសប្រហែសក្នុងករណីភាគច្រើន។

២. ការឆ្លុះបញ្ចាំងពន្លឺ (ការឆ្លុះបញ្ចាំង)

ការឆ្លុះបញ្ចាំងពន្លឺកើតឡើងនៅពេលដែលពន្លឺប៉ះនឹងផ្ទៃមួយ ហើយត្រឡប់ទៅឧបករណ៍ផ្ទុកដើមវិញ។ ឧទាហរណ៍សាមញ្ញបំផុតគឺពន្លឺដែលឆ្លុះបញ្ចាំងដោយកញ្ចក់។

ច្បាប់នៃការឆ្លុះបញ្ចាំង
មានច្បាប់ពីរនៃការឆ្លុះបញ្ចាំង៖
១. កាំរស្មីចូល កាំរស្មីឆ្លុះបញ្ចាំង និងខ្សែបន្ទាត់ធម្មតា ស្ថិតនៅក្នុងប្លង់តែមួយ។
2. មុំនៃចំណុចចូល (i) គឺដូចគ្នានឹងមុំនៃការឆ្លុះបញ្ចាំង (r) ពោលគឺ៖
\[
ខ្ញុំ = r
\]

បន្ទាត់ធម្មតាគឺជាបន្ទាត់ដែលកាត់កែងទៅនឹងផ្ទៃនៅចំណុចដែលកាំរស្មីធ្លាក់។

ប្រភេទនៃការឆ្លុះបញ្ចាំង
– ការឆ្លុះបញ្ចាំងទៀងទាត់ (specular): កើតឡើងលើផ្ទៃរលោងដូចជាកញ្ចក់។ ពន្លឺដែលឆ្លុះបញ្ចាំងគឺទៀងទាត់ បង្កើតបានជារូបភាពច្បាស់លាស់។
– ការឆ្លុះបញ្ចាំងសាយភាយ៖ កើតឡើងលើផ្ទៃរដុបដូចជាជញ្ជាំង។ ពន្លឺត្រូវបានឆ្លុះបញ្ចាំងក្នុងទិសដៅផ្សេងៗគ្នា ដែលបណ្តាលឱ្យមានការបង្កើតរូបភាពច្បាស់លាស់។

៣. កញ្ចក់រាបស្មើ និងកញ្ចក់កោង

កញ្ចក់រាបស្មើ
កញ្ចក់រាបស្មើបង្កើតជារូបភាពដែល៖
- និម្មិត (មិនអាចថតនៅលើអេក្រង់បានទេ)
- ត្រង់,
- ទំហំដូចគ្នា,
- និងចម្ងាយដូចគ្នានឹងវត្ថុពីកញ្ចក់។

ប្រសិនបើវត្ថុមានចម្ងាយ \(s\) ពីកញ្ចក់ នោះរូបភាពមានចម្ងាយ \(s' = s\) នៅពីក្រោយកញ្ចក់។

កញ្ចក់ប៉ោង និងកញ្ចក់ប៉ោង
កញ្ចក់កោងមានពីរប្រភេទ៖

១. កញ្ចក់ប៉ោង (បញ្ចូលគ្នា)៖ ផ្ទៃឆ្លុះបញ្ចាំងកោងចូលទៅខាងក្នុង។ អាចប្រមូលកាំរស្មីស្របគ្នាទៅកាន់ចំណុចប្រសព្វតែមួយ។
២. កញ្ចក់ប៉ោង (កញ្ចក់បែកចេញ)៖ ផ្ទៃឆ្លុះបញ្ចាំងកោងចេញទៅក្រៅ។ រាលដាលធ្នឹមពន្លឺ។

ចំណុចប្រសព្វ និងកាំនៃកោង
នៅក្នុងកញ្ចក់កោង ខាងក្រោមនេះត្រូវបានអនុវត្ត៖
\[
f = \frac{R}{2}
\]
ជាមួយ \(f\) ជាចំណុចកណ្តាល និង \(R\) ជាកាំនៃកោង។

សមីការកញ្ចក់កោង
ទំនាក់ទំនងរវាងចម្ងាយវត្ថុ (វិនាទី) ចម្ងាយរូបភាព (វិនាទី) និងការផ្តោតអារម្មណ៍ (f) គឺ៖
\[
\frac{1}{f} = \frac{1}{s} + \frac{1}{s'}
\]

ការពង្រីករូបភាព៖
\[
M = \frac{h'}{h} = -\frac{s'}{s}
\]
សញ្ញាអវិជ្ជមានបង្ហាញពីរូបភាពដាក់បញ្ច្រាស (សម្រាប់រូបភាពពិត)។

៤. ការឆ្លុះបញ្ចាំងពន្លឺ

ការចំណាំងបែរកើតឡើងនៅពេលដែលពន្លឺឆ្លងកាត់ព្រំដែននៃឧបករណ៍ផ្សព្វផ្សាយពីរដែលមានសន្ទស្សន៍ចំណាំងបែរខុសៗគ្នា ដោយផ្លាស់ប្តូរទិសដៅនៃការធ្វើដំណើររបស់វា។ ឧទាហរណ៍ ចំបើងមួយហាក់ដូចជា "បែក" នៅពេលដាក់ក្នុងកែវទឹក។

សន្ទស្សន៍ចំណាំងបែរ
សន្ទស្សន៍ចំណាំងបែរនៃឧបករណ៍ផ្ទុកត្រូវបានកំណត់៖
\[
n = \frac{c}{v}
\]
ដែល \(c\) ជាល្បឿនពន្លឺនៅក្នុងកន្លែងទំនេរ និង \(v\) ជាល្បឿនពន្លឺនៅក្នុងឧបករណ៍ផ្ទុក។

កាលណា \(n\) ធំជាងនេះ ពន្លឺនឹងសាយភាយយឺតជាងនៅក្នុងឧបករណ៍ផ្ទុក។

ច្បាប់របស់ Snell
ការចំណាំងបែរត្រូវបានពន្យល់ដោយច្បាប់របស់ Snell៖
\[
n_1 \sin \theta_1 = n_2 \sin \theta_2
\]
ដែល \(\theta_1\) ជាមុំនៃចំណុចចូល និង \(\theta_2\) ជាមុំនៃចំណាំងបែរ។

ប្រសិនបើពន្លឺចូលពីឧបករណ៍ផ្ទុកដែលមានដង់ស៊ីតេអុបទិកតិចជាង (ឧទាហរណ៍ ខ្យល់) ចូលទៅក្នុងឧបករណ៍ផ្ទុកដែលមានដង់ស៊ីតេអុបទិកច្រើនជាង (ឧទាហរណ៍ កញ្ចក់) កាំរស្មីនោះនឹងរេចរឹលឆ្ពោះទៅរកចំណុចធម្មតា។ ផ្ទុយទៅវិញ ពីឧបករណ៍ផ្ទុកដែលមានដង់ស៊ីតេច្រើនទៅចំណុចដង់ស៊ីតេតិច កាំរស្មីនោះនឹងរេចរឹលចេញពីចំណុចធម្មតា។

៥. ការឆ្លុះបញ្ចាំងខាងក្នុងសរុប

ការឆ្លុះបញ្ចាំងខាងក្នុងសរុបកើតឡើងនៅពេលដែលពន្លឺធ្វើដំណើរពីឧបករណ៍ផ្ទុកដែលមានដង់ស៊ីតេខ្ពស់ទៅឧបករណ៍ផ្ទុកដែលមានដង់ស៊ីតេទាប ហើយមុំនៃចំណុចចូលធំជាងមុំសំខាន់។ ក្នុងស្ថានភាពនេះ ពន្លឺមិនត្រូវបានឆ្លុះចេញទៅខាងក្រៅទេ ប៉ុន្តែត្រូវបានឆ្លុះបញ្ចាំងទាំងស្រុង។

មុំសំខាន់ (\( \theta_c \)) បំពេញតាម៖
\[
\sin \theta_c = \frac{n_2}{n_1}
\]
ជាមួយ \( n_1 > n_2 \)។

ការអនុវត្តដ៏សំខាន់មួយនៃការឆ្លុះបញ្ចាំងខាងក្នុងសរុបគឺនៅក្នុងសរសៃអុបទិក ដែលត្រូវបានប្រើសម្រាប់ការទំនាក់ទំនងទិន្នន័យល្បឿនលឿន និងការឆ្លុះក្រពះវេជ្ជសាស្ត្រ។

៦. កែវភ្នែកស្តើង៖ កែវភ្នែកប៉ោង និងកែវភ្នែកប៉ោង

កែវភ្នែកគឺជាវត្ថុថ្លាមួយដែលឆ្លុះបញ្ចាំងពន្លឺ។ ដោយផ្អែកលើរូបរាងរបស់វា៖

១. កែវភ្នែកប៉ោង (បញ្ចូលគ្នា): ក្រាស់នៅចំកណ្តាល ប្រមូលកាំរស្មីស្របទៅនឹងចំណុចផ្តោត។
2. កញ្ចក់ប៉ោង (កញ្ចក់បែកចេញ)៖ ស្តើងនៅចំកណ្តាល រាលដាលពន្លឺ។

សមីការ​កែវ​ស្តើង
សម្រាប់កែវភ្នែកដែលអាចអនុវត្តបាន៖
\[
\frac{1}{f} = \frac{1}{s} + \frac{1}{s'}
\]
ស្រដៀងគ្នាទៅនឹងសមីការកញ្ចក់ ប៉ុន្តែការបកស្រាយនៃការសម្គាល់ និងទីតាំងនៃរូបភាពអាស្រ័យលើប្រភេទកែវ។

ការពង្រីក៖
\[
M = \frac{h'}{h} = \frac{s'}{s}
\]
សញ្ញាពង្រីកអាចបង្ហាញរូបភាពត្រង់ (វិជ្ជមាន) ឬបញ្ច្រាស (អវិជ្ជមាន) អាស្រ័យលើភាពស៊ីសង្វាក់គ្នានៃសញ្ញាដែលបានប្រើ។

ថាមពលកែវ (ថាមពលកែវ)
ថាមពលកែវត្រូវបានបង្ហាញជាឌីអុបទ័រ (D):
\[
P = \frac{1}{f}
\]
ជាមួយ \( f \) ជាម៉ែត្រ។ កែវថតដែលមានប្រវែងប្រសព្វខ្លីជាងមានថាមពលធំជាង។

៧. ការបង្កើតស្រមោលនៅក្នុងឧបករណ៍អុបទិកផ្សេងៗ

អុបទិកធរណីមាត្រគឺជាមូលដ្ឋានសម្រាប់ការយល់ដឹងអំពីឧបករណ៍អុបទិក៖

– កែវពង្រីក (loupe): ប្រើកែវប៉ោង ដើម្បីបង្កើតរូបភាពនិម្មិត ត្រង់ និងពង្រីក។
– កាមេរ៉ា៖ ប្រើកែវយឹតប៉ោងដើម្បីបង្កើតរូបភាពពិតដែលដាក់បញ្ច្រាសនៅលើឧបករណ៍ចាប់សញ្ញា ឬហ្វីល។
– ភ្នែកមនុស្ស៖ ប្រព័ន្ធអុបទិកជីវសាស្រ្តដែលបង្កើតរូបភាពនៅលើរីទីណា។ កែវភ្នែកអាចសម្របសម្រួល (ផ្លាស់ប្តូរការផ្តោតអារម្មណ៍) សម្រាប់ការមើលឃើញចម្ងាយ និងជិត។
– វ៉ែនតា៖ កែវភ្នែកដែលប្រើសម្រាប់កែតម្រូវពិការភាពភ្នែក។ ជំងឺមីញ៉ូប (myopia) ត្រូវបានកែតម្រូវដោយកែវភ្នែកប៉ោង ខណៈពេលដែលជំងឺមីញ៉ូប (hyperopia) ត្រូវបានកែតម្រូវដោយកែវភ្នែកប៉ោង។
– មីក្រូទស្សន៍ និងតេឡេស្កុប៖ ប្រើការរួមបញ្ចូលគ្នានៃកែវយឹត ដើម្បីពង្រីកវត្ថុតូចៗ ឬវត្ថុឆ្ងាយ។

Penutup

អុបទិកធរណីមាត្រផ្តល់នូវក្របខ័ណ្ឌសាមញ្ញ ប៉ុន្តែមានឥទ្ធិពលសម្រាប់ការសិក្សាអំពីបាតុភូតពន្លឺ ជាពិសេសការឆ្លុះបញ្ចាំង និងការចំណាំងបែរ។ តាមរយៈការយល់ដឹងអំពីច្បាប់នៃការឆ្លុះបញ្ចាំង ច្បាប់របស់ Snell លក្ខណៈសម្បត្តិនៃកញ្ចក់ និងកែវភ្នែក និងគោលគំនិតនៃការផ្តោតអារម្មណ៍ និងការពង្រីក យើងអាចពន្យល់ពីប្រតិបត្តិការនៃឧបករណ៍អុបទិកជាច្រើនដែលមានសារៈសំខាន់ចំពោះជីវិតសម័យទំនើប។ ទោះបីជាអុបទិកធរណីមាត្រមិនស៊ីជម្រៅទៅក្នុងលក្ខណៈរលកនៃពន្លឺក៏ដោយ វានៅតែជាមូលដ្ឋានគ្រឹះសម្រាប់ការសិក្សារូបវិទ្យា និងបច្ចេកវិទ្យាដែលមានមូលដ្ឋានលើពន្លឺ។ ការយល់ដឹងយ៉ាងល្អអំពីអុបទិកធរណីមាត្រជួយសម្រួលដល់ការយល់ដឹងអំពីប្រធានបទកម្រិតខ្ពស់ដូចជាអុបទិករូបវន្ត ការជ្រៀតជ្រែក ការឌីផ្រាក់ស្យុង និងប៉ូលារីសេសិន។