บทความเกี่ยวกับแผนภาพรังสีสำหรับเลนส์นูน (เลนส์รวมแสง)
ถ้าวัตถุอยู่ด้านใดด้านหนึ่งของเลนส์นูน เลนส์นูนจะสามารถสร้างภาพของวัตถุได้ ถ้าทราบตำแหน่งของวัตถุที่อยู่ด้านใดด้านหนึ่งของเลนส์นูนแล้ว จะวาดภาพการสร้างวัตถุได้อย่างไร สมมติว่าวัตถุอยู่ทางด้านซ้ายของเลนส์นูน ดังแสดงในภาพด้านล่าง
เส้นสีส้ม = เลนส์นูน
เส้นสีน้ำเงิน = แกนหลัก
ลูกศร (สีเขียว) = วัตถุ
F 1 = ความยาวโฟกัส 1 และ F 2 = ความยาวโฟกัส 2
ภาพของวัตถุได้มาจากการวาดลำแสงทั้งหมดที่ผ่านวัตถุ แต่ในทางปฏิบัติแล้ววิธีนี้ไม่ค่อยเหมาะสมนัก เพราะจะต้องใช้เส้นจำนวนมากแทนลำแสง เพื่อความง่าย จึงเลือกเพียงไม่กี่ลำแสงมาแทนลำแสงทั้งหมดที่ผ่านวัตถุ เนื่องจากปรากฏการณ์นี้เกี่ยวข้องกับการหักเหของแสง จึงต้องปฏิบัติตามกฎการหักเหของแสงเมื่อวาดภาพ
ลำแสงสามลำ หรือรังสีสามเส้น
เรย์ 1 :
รังสีที่ 1 หรือลำแสงที่ 1 ที่พุ่งเข้าหาเลนส์นูนนั้น ขนานกับแกนหลักของเลนส์และสัมผัสกับปลายด้านบนของวัตถุ
จากนั้นแสงจะหักเหโดยเลนส์นูน โดยลำแสงที่หักเหจะต้องผ่านจุดโฟกัส 2 รังสีขาเข้าและรังสีหักเหที่วาดขึ้นจะต้องเป็นไปตามกฎการหักเหของแสง
เรย์ 2 :
รังสีที่ 2 หรือลำแสงที่ 2 ที่ตกกระทบเลนส์นูนจะถูกลากผ่านจุดโฟกัสที่ 1 และสัมผัสกับปลายด้านบนของวัตถุ
จากนั้นแสงจะหักเหโดยเลนส์นูน โดยลำแสงที่หักเหจะต้องขนานกับแกนหลัก รังสีขาเข้าและรังสีหักเหที่เกิดขึ้นจะต้องเป็นไปตามกฎการหักเหของแสง
เรย์ 3 :
รังสี 3 หรือลำแสง 2 ที่ตกกระทบเลนส์นูนจะถูกลากผ่านจุดตัดระหว่างเลนส์นูนกับแกนหลัก และสัมผัสกับปลายด้านบนของวัตถุ จากนั้นลำแสงจะเคลื่อนที่ไปข้างหน้า
การเกิดภาพ (รังสีสองเส้น)
สามารถวาดภาพโดยใช้รังสีเพียงสองเส้น ดังแสดงในภาพด้านล่าง หากใช้รังสีสองเส้น จะได้ภาพที่เป็นไปได้สามแบบ
เรย์ 1 และ 2
เรย์ 1 และ 3
เรย์ 2 และ 3
การสร้างภาพโดยใช้ลำแสงเพียงสองลำนั้น จำเป็นต้องปรับระยะห่างของวัตถุจากเลนส์นูนด้วย หากระยะห่างของวัตถุจากเลนส์นูนเป็นดังภาพด้านบน จะมีสามวิธีในการวาดการสร้างภาพโดยใช้ลำแสงเพียงสองลำ แต่หากระยะห่างของวัตถุจากเลนส์นูนแตกต่างจากภาพด้านบน เช่น วัตถุอยู่ระหว่างจุดโฟกัสและจุดศูนย์กลางความโค้ง
ดังนั้นจึงไม่จำเป็นต้องมีวิธีการวาดภาพถึงสามวิธี อาจจะใช้แค่สองวิธีก็พอ
หากคุณวาดภาพที่เกิดจากเลนส์นูน คุณสามารถเลือกใช้วิธีใดวิธีหนึ่งก็ได้
การเกิดภาพ (รังสีสามเส้น)
สามารถวาดโครงสร้างของวัตถุโดยใช้รังสีสามเส้น ดังแสดงในภาพด้านล่าง
ถ้าหากระยะห่างของวัตถุจากเลนส์นูนไม่เหมือนกับในรูปข้างต้น เช่น วัตถุอยู่ระหว่างเลนส์นูนกับจุดโฟกัส หรือวัตถุอยู่ระหว่างจุดโฟกัสกับกึ่งกลางความโค้งของเลนส์นูน ก็ไม่จำเป็นต้องวาดแผนภาพการเกิดภาพด้วยสามวิธีเหมือนในรูปข้างต้น สามารถวาดได้เพียงสองวิธีเท่านั้น
- คำถาม: รังสีหลักสามรังสีที่ใช้ในการวาดแผนภาพรังสีสำหรับเลนส์นูนคืออะไร? คำตอบรังสีหลักทั้งสามได้แก่: (1) รังสีขนานที่เข้ามาขนานกับแกนหลักและผ่านจุดโฟกัสไกลหลังจากหักเห; (2) รังสีกลางที่ผ่านตรงกลางเลนส์โดยไม่เบี่ยงเบน; (3) รังสีโฟกัสที่เข้าใกล้เลนส์ผ่านจุดโฟกัสใกล้และออกจากเลนส์ขนานกับแกนหลัก
- คำถาม: รังสีที่ผ่านจุดศูนย์กลางทางแสงของเลนส์จะมีพฤติกรรมอย่างไรในแผนภาพรังสีสำหรับเลนส์นูน? คำตอบรังสีที่ผ่านจุดศูนย์กลางทางแสงของเลนส์จะเคลื่อนที่ไปในทิศทางเดียวกันโดยไม่เบี่ยงเบน เนื่องจากพื้นผิวทั้งสองของเลนส์ที่จุดศูนย์กลางทางแสงนั้นขนานกัน ดังนั้นจึงไม่มีการเบี่ยงเบนสุทธิ
- คำถามในแผนภาพรังสีของเลนส์นูน รังสีที่เริ่มต้นเคลื่อนที่ขนานกับแกนหลักจะหักเหไปที่ใด? คำตอบรังสีที่ตอนแรกเคลื่อนที่ขนานกับแกนหลักจะหักเหผ่านเลนส์และผ่านจุดโฟกัสที่อีกด้านหนึ่งของเลนส์
- คำถาม: รังสีที่ผ่านจุดโฟกัสใกล้จะมีพฤติกรรมอย่างไรในแผนภาพรังสีสำหรับเลนส์นูน? คำตอบรังสีที่ผ่านจุดโฟกัสใกล้ เมื่อหักเหแล้วจะออกจากเลนส์และเคลื่อนที่ขนานกับแกนหลัก
- คำถามในแผนภาพรังสีของเลนส์นูน รังสีหักเหจะตัดกันที่จุดใดเมื่อวัตถุอยู่เลยจุดโฟกัสไปแล้ว? คำตอบเมื่อวัตถุอยู่เลยจุดโฟกัสไป รังสีหักเหจะตัดกันที่ด้านตรงข้ามของเลนส์ ทำให้เกิดภาพจริงแต่กลับหัว
- คำถาม: จุดตัดของรังสีหักเหในแผนภาพรังสีสำหรับเลนส์นูนแสดงถึงอะไร? คำตอบจุดตัดของรังสีหักเหแสดงถึงตำแหน่งของภาพที่เกิดจากเลนส์ ซึ่งอาจเป็นภาพจริงหรือภาพเสมือน ขึ้นอยู่กับตำแหน่งของวัตถุ
- คำถาม: ตำแหน่งของภาพในแผนภาพรังสีเปลี่ยนแปลงอย่างไร เมื่อวัตถุเคลื่อนที่จากระยะอนันต์เข้าหาเลนส์? คำตอบเมื่อวัตถุเคลื่อนที่จากระยะอนันต์เข้าหาเลนส์ ภาพจะเคลื่อนที่จากจุดโฟกัสที่อยู่ด้านตรงข้ามของเลนส์เข้าหาระยะอนันต์ หากวัตถุเคลื่อนที่ผ่านจุดโฟกัสและเข้ามาอยู่ในจุดโฟกัส ภาพจะกลายเป็นภาพเสมือน ตั้งตรง และขยายใหญ่ขึ้น และดูเหมือนจะอยู่ด้านเดียวกับวัตถุ
- คำถามในแผนภาพรังสีของเลนส์นูน รังสีหักเหจะดูเหมือนกระจายออกจากจุดใดเมื่อวัตถุอยู่ภายในจุดโฟกัส? คำตอบเมื่อวัตถุอยู่ภายในจุดโฟกัส รังสีหักเหจะปรากฏว่ากระจายออกจากจุดที่อยู่ด้านเดียวกับวัตถุของเลนส์ ซึ่งบ่งบอกถึงตำแหน่งของภาพเสมือนที่ตั้งตรงและขยายใหญ่ขึ้น
- คำถาม: ในแผนภาพรังสีของเลนส์นูน รังสีหักเหที่ไม่ตัดกันหมายความว่าอย่างไร? คำตอบถ้ารังสีหักเหไม่ตัดกัน แสดงว่าภาพที่เกิดขึ้นเป็นภาพเสมือน เหตุการณ์นี้เกิดขึ้นเมื่อวางวัตถุไว้ภายในระยะโฟกัสของเลนส์ ในกรณีนี้ รังสีจะดูเหมือนกระจายออกจากจุดหนึ่งด้านหลังเลนส์ทางด้านข้างของวัตถุ
-
คำถาม : วัสดุของเลนส์มีผลต่อแผนภาพรังสีของเลนส์นูนอย่างไร? คำตอบ : วัสดุของเลนส์มีผลต่อดัชนีหักเหของเลนส์ ดัชนีหักเหที่สูงขึ้นจะทำให้รังสีหักเหมากขึ้นเมื่อเข้าสู่เลนส์ ส่งผลให้ตำแหน่งของจุดโฟกัสเปลี่ยนไป และส่งผลต่อแผนภาพรังสีที่ได้ อย่างไรก็ตาม กฎพื้นฐานในการวาดแผนภาพรังสีนั้นยังคงเหมือนเดิม
