குழி லென்ஸ் படம்

குழி லென்ஸால் உருவாகும் ஒரு பொருளின் பிம்பத்தைப் புரிந்துகொள்ள, பின்வரும் எடுத்துக்காட்டுக் கேள்வியையும் அதன் விளக்கத்தையும் ஆராயுங்கள். இந்தக் கேள்வியில், பொருள் குழி லென்ஸிலிருந்து ஒரு குறிப்பிட்ட தூரத்தில் இருப்பதாகக் கருதப்படுகிறது. பின்னர், குழி லென்ஸால் பொருளின் பிம்பம் உருவாவது , குழி லென்ஸிலிருந்து பிம்பத்தின் தூரம் மற்றும் குழி லென்ஸால் பிம்பம் உருப்பெருக்கப்படுவது ஆகியவை விவரிக்கப்பட்டுள்ளன.

ஒரு குழி லென்ஸின் (விரிக்கும் லென்ஸ்) குவியத் நீளம் 20 செ.மீ. ஆகும். 10 செ.மீ. உயரமுள்ள ஒரு பொருள் லென்ஸின் இடதுபுறத்தில் அமைந்துள்ளது. பின்வரும் நிபந்தனைகளின் கீழ் பிம்பத் தொலைவு, பிம்பப் பெருக்கம் மற்றும் பிம்ப உயரம் ஆகியவற்றைக் காண்க:
அ) பொருளின் தொலைவு, குழி லென்ஸின் குவிய நீளத்தை விடக் குறைவாக உள்ளது,
b) பொருளின் தொலைவு, குழி லென்ஸின் குவியத் நீளத்திற்குச் சமமாக இருக்கும்.
c) பொருளின் தொலைவு, குழி லென்ஸின் குவிய நீளத்தை விட அதிகமாக உள்ளது,
கலந்துரையாடல்
அது அறியப்படுகிறது :
குழி லென்ஸின் குவிய நீளம் (f) = -20 செ.மீ.
குழி லென்ஸின் குவிய நீளம் எதிர்மறையாகும், ஏனெனில் குழி லென்ஸின் குவியப்புள்ளி மாயமானது அல்லது ஒளிக்கற்றை அதன் வழியே கடந்து செல்வதில்லை.
பொருளின் உயரம் (h) = 10 செ.மீ.
ஜவாப் :
பொருள் தொலைவு குழி லென்ஸின் குவிய நீளத்தை விடக் குறைவு (s > f)
பொருட்களுக்கு இடையேயான தூரம் 5 செ.மீ., 10 செ.மீ. மற்றும் 15 செ.மீ. என்று வைத்துக்கொள்வோம்.
அ) குவிய நீளம் = 20 செ.மீ மற்றும் பொருள் தூரம் (வி) = 5 செ.மீ எனில்
பிம்பத் தொலைவு (வினாடி)
1/s' = 1/f – 1/s = -1/20 – 1/5 = -1/20 – 4/20 = -5/20
s' = -20/5 = -4 செ.மீ.
எதிர்மறை பிம்பத் தொலைவு என்பது ஒரு மாயப் பிம்பத்தைக் குறிக்கும், அதில் ஒளிக்கதிர் பிம்பத்தின் வழியே ஊடுருவிச் செல்லாது.
பிம்பத்தின் தூரமான 4 செ.மீ., பொருளின் தூரமான 5 செ.மீ.-ஐ விடக் குறைவானது.
பிம்பப் பெருக்கம் (M)
M = -s'/s = -(-4)/5 = 4/5 = 0,8
பிம்பத்தின் உருப்பெருக்கம் 1-ஐ விடக் குறைவாக உள்ளது, அதாவது பிம்பம் சுருக்கப்பட்டுள்ளது அல்லது பிம்பத்தின் அளவு பொருளின் அளவை விடச் சிறியதாக உள்ளது.
நிழலின் உயரம் (h')
நிழலைப் பெரிதாக்கும் சூத்திரம்:
M = h'/h
h' = M h = (0,8)(10 செ.மீ) = 8 செ.மீ
நிழலின் உயரம் நேர்மறையாக உள்ளது, அதாவது நிழல் நிமிர்ந்து நிற்கிறது.
 
b) குவிய நீளம் = 20 செ.மீ மற்றும் பொருள் தூரம் (வி) = 10 செ.மீ எனில்
பிம்பத் தொலைவு (வினாடி)
1/s' = 1/f – 1/s = -1/20 – 1/10 = -1/20 – 2/20 = -3/20
s' = -20/3 = -6,7 செ.மீ.
எதிர்மறை பிம்பத் தொலைவு என்பது ஒரு மாயப் பிம்பத்தைக் குறிக்கும், அதில் ஒளிக்கதிர் பிம்பத்தின் வழியே ஊடுருவிச் செல்லாது.
பிம்பத்தின் தூரமான 6,7 செ.மீ., பொருளின் தூரமான 10 செ.மீ.-ஐ விடக் குறைவானது.
பிம்பப் பெருக்கம் (M)
M = -s'/s = -(-6,7)/10 = 6,7/10 = 0,67
பிம்பத்தின் உருப்பெருக்கம் 1-ஐ விடக் குறைவாக உள்ளது, அதாவது பிம்பம் சுருக்கப்பட்டுள்ளது அல்லது பிம்பத்தின் அளவு பொருளின் அளவை விடச் சிறியதாக உள்ளது.
நிழலின் உயரம் (h')
நிழலைப் பெரிதாக்கும் சூத்திரம்:
M = h'/h
h' = M h = (0,67)(10 செ.மீ) = 6,7 செ.மீ
நிழலின் உயரம் நேர்மறையாக உள்ளது, அதாவது நிழல் நிமிர்ந்து நிற்கிறது.
 
c) குவிய நீளம் = 20 செ.மீ மற்றும் பொருள் தூரம் (வி) = 15 செ.மீ எனில்
பிம்பத் தொலைவு (வினாடி)
1/s' = 1/f – 1/s = -1/20 – 1/15 = -3/60 – 4/60 = -7/60
s' = -60/7 = -8,6 செ.மீ.
எதிர்மறை பிம்பத் தொலைவு என்பது ஒரு மாயப் பிம்பத்தைக் குறிக்கும், அதில் ஒளிக்கதிர் பிம்பத்தின் வழியே ஊடுருவிச் செல்லாது.
பிம்பத்தின் தூரமான 8,7 செ.மீ., பொருளின் தூரமான 15 செ.மீ.-ஐ விடக் குறைவானது.
பிம்பப் பெருக்கம் (M)
M = -s'/s = -(-8,6)/10 = 8,6/10 = 0,86
பிம்பத்தின் உருப்பெருக்கம் 1-ஐ விடக் குறைவாக உள்ளது, அதாவது பிம்பம் சுருக்கப்பட்டுள்ளது அல்லது பிம்பத்தின் அளவு பொருளின் அளவை விடச் சிறியதாக உள்ளது.
நிழலின் உயரம் (h')
நிழலைப் பெரிதாக்கும் சூத்திரம்:
M = h'/h
h' = M h = (0,86)(10 செ.மீ) = 8,6 செ.மீ
நிழலின் உயரம் நேர்மறையாக உள்ளது, அதாவது நிழல் நிமிர்ந்து நிற்கிறது.

பொருள் தூரமானது குழி லென்ஸின் குவிய நீளத்திற்குச் சமம் (s = f).
குவிய நீளம் (f) = பொருள் தூரம் (s) = 20 செ.மீ.
பிம்பத் தொலைவு (வினாடி)
1/s' = 1/f – 1/s = -1/20 – 1/20 = -2/20 = -2/20
s' = -20/2 = -10 செ.மீ.
எதிர்மறை பிம்பத் தொலைவு என்பது ஒரு மாயப் பிம்பத்தைக் குறிக்கும், இதில் ஒளிக்கதிர் நிழலின் வழியே ஊடுருவிச் செல்லாது.
பிம்பத்தின் தூரமான 10 செ.மீ., பொருளின் தூரமான 20 செ.மீ.-ஐ விடக் குறைவானது.
பிம்பப் பெருக்கம் (M)
M = -s'/s = -(-10)/20 = 10/20 = 0,5
பிம்பத்தின் உருப்பெருக்கம் 1-ஐ விடக் குறைவாக உள்ளது, அதாவது பிம்பம் சுருக்கப்பட்டுள்ளது அல்லது பிம்பத்தின் அளவு பொருளின் அளவை விடச் சிறியதாக உள்ளது.
நிழலின் உயரம் (h')
நிழலைப் பெரிதாக்கும் சூத்திரம்:
M = h'/h
h' = M h = (0,5)(10 செ.மீ) = 5 செ.மீ
நிழலின் உயரம் நேர்மறையாக உள்ளது, அதாவது நிழல் நிமிர்ந்து நிற்கிறது.

பொருள் தொலைவு குழி லென்ஸின் குவிய நீளத்தை விட அதிகம் (s > f)
பொருள்களுக்கு இடையேயான தூரம் 30 செ.மீ மற்றும் 40 செ.மீ என்று வைத்துக்கொள்வோம்.
அ) குவிய நீளம் = 20 செ.மீ மற்றும் பொருள் தூரம் (வி) = 30 செ.மீ எனில்
பிம்பத் தொலைவு (வினாடி)
1/s' = 1/f – 1/s = -1/20 – 1/30 = -3/60 – 2/60 = -5/60
s' = -60/5 = -12 செ.மீ.
எதிர்மறை பிம்பத் தொலைவு என்பது ஒரு மாயப் பிம்பத்தைக் குறிக்கும், அதில் ஒளிக்கதிர் பிம்பத்தின் வழியே ஊடுருவிச் செல்லாது.
பிம்பத்தின் தூரமான 12 செ.மீ., பொருளின் தூரமான 30 செ.மீ.-ஐ விடக் குறைவானது.
பிம்பப் பெருக்கம் (M)
M = -s'/s = -(-12)/30 = 12/30 = 0,4
பிம்பத்தின் உருப்பெருக்கம் 1-ஐ விடக் குறைவாக உள்ளது, அதாவது பிம்பம் சுருக்கப்பட்டுள்ளது அல்லது பிம்பத்தின் அளவு பொருளின் அளவை விடச் சிறியதாக உள்ளது.
நிழலின் உயரம் (h')
நிழலைப் பெரிதாக்கும் சூத்திரம்:
M = h'/h
h' = M h = (0,4)(10 செ.மீ) = 4 செ.மீ
நிழலின் உயரம் நேர்மறையாக உள்ளது, அதாவது நிழல் நிமிர்ந்து நிற்கிறது.

b) குவிய நீளம் = 20 செ.மீ மற்றும் பொருள் தூரம் (வி) = 40 செ.மீ எனில்
பிம்பத் தொலைவு (வினாடி)
1/s' = 1/f – 1/s = -1/20 – 1/40 = -2/40 – 1/40 = -3/40
s' = -40/3 = -13 செ.மீ.
எதிர்மறை பிம்பத் தொலைவு என்பது ஒரு மாயப் பிம்பத்தைக் குறிக்கும், அதில் ஒளிக்கதிர் பிம்பத்தின் வழியே ஊடுருவிச் செல்லாது.
பிம்பத்தின் தூரமான 13 செ.மீ., பொருளின் தூரமான 40 செ.மீ.-ஐ விடக் குறைவானது.
பிம்பப் பெருக்கம் (M)
M = -s'/s = -(-13)/40 = 13/40 = 0,3
பிம்பத்தின் உருப்பெருக்கம் 1-ஐ விடக் குறைவாக உள்ளது, அதாவது பிம்பம் சுருக்கப்பட்டுள்ளது அல்லது பிம்பத்தின் அளவு பொருளின் அளவை விடச் சிறியதாக உள்ளது.
நிழலின் உயரம் (h')
நிழலைப் பெரிதாக்கும் சூத்திரம்:
M = h'/h
h' = M h = (0,3)(10 செ.மீ) = 3 செ.மீ
நிழலின் உயரம் நேர்மறையாக உள்ளது, அதாவது நிழல் நிமிர்ந்து நிற்கிறது.