بررسی عدسی ها

دسته بندي : فنی و مهندسی » مکانیک
عدسی، یا لنز (به انگلیسی: Lens) از ابزارهای نوری است که نور در اثر عبور از آن می‌شکند و همگرا یا واگرا می‌شود. عدسی‌ها از ماده‌های شفاف مانند شیشهو پلاستیک ساخته می‌شوند. عینک طبی و ذره‌بین و لنز دوربین‌های عکاسی و دوربین دوچشمی همه با عدسی ساخته شده‌اند. عدسی‌ها از نظر شیوه شکست نور در آن‌ها به دو دسته همگرا (محدب یا کوژ) و واگرا (مقعر یا کاو) تقسیم می‌شوند. یک عدسی ساده تنها از یک عنصر نوری تشکیل شده است. یک عدسی مرکب از یک مجموعه عدسی ساده که یک محور مشترک دارند تشکیل شده است. مزیت عدسی مرکب نسبت به عدسی ساده این است که بسیاری از بیراهش‌های نوری در آن قابل رفع هستند در حالی که این کار تنها با یک عدسی ساده امکان‌پذیر نیست. کاربرد عدسی تنها به امواج نوری محدود نمی‌شود، هر ابزاری که سایر امواج الکترومغناطیسی در اثر عبور از آن بشکند نیز عدسی خوانده می‌شود، به طور مثال لنز پارافین برای امواج مایکروویو وجود دارد.

تاریخچه

قدیمی‌ترین عدسی عدسی نمرود است که به ۲۷۰۰ سال قبل و دوره آشوریان بر می‌گردد. از این عدسی احتمالاً برای متمرکز کردن نور خورشید برای روشن کردن آتش یا برای درشت نمایی استفاده می‌شده است. بعضی محققان استدلال می‌کنند که بر اساس شواهد باستان شناسی، از عدسی‌ها به طور گسترده در عهد عتیق استفاده می‌شده است. به طور مثال صنعت نگاران برای انجام کارهای ظریف یا برای تصدیق کردن اثر مهر از آن‌ها استفاده می‌کرده‌اند. اولین کسی که از عدسی استفاده علمی نمود، ابن هیثم پدر علم فیزیک نور است که در رساله خود به شرح آن پرداخته. بعدهاگالیله و کمال‌الدین فارسی و ابوریحان بیرونی به مطالعه و کاربرد آن پرداختند.

ساختار

کراون
فلینت
گونه‌های عدسی از نظر کارکرد

عدسی همگرا: در عدسی همگرا، پرتوهای تابش، پس از شکست و گذر از عدسی، به هم نزدیک می‌شوند (یعنی همگرا می‌شوند). در عدسی‌های همگرا، لبه‌ها نازکتر از وسط آن است و به طور معمول برای کاربردهای متفاوت به شکل‌های دو کوژ، کوژتخت و هلالی همگرا ساخته می‌شوند. این عدسی از اتّصال دو منشور که از قاعده به یکدیگر وصل شده‌اند تشبیه شده‌است. از این نوع عدسی در میکروسکوپ‌ها (تمام قسمت‌ها) تلسکوپ‌ها (برخی قسمت‌ها) و عینک افراد دوربین یا آستیگمات (ترکیب عدسی‌های محدّب با چینش مخصوص) استفاده می‌شود. این نوع عدسی شیئ را بزرگتر نشان می‌دهد.

 عدسی واگرا: در عدسی‌های واگرا، پرتوهای تابش، پس از شکست و گذر از عدسی، از هم دور می‌شوند (یعنی واگرا می‌شوند). لبهٔ این عدسی‌ها پهن‌تر از وسط آن است و به شکل‌های دو کاو، کاو تخت و هلالی واگرا ساخته می‌شوند. این نوع عدسی را می‌توان به دو منشور که از زاویهٔ مقابل قاعده به یکدیگر وصل شده‌اند تشبیه کرد. از این عدسی می‌توان به عنوان عینک برای افراد نزدیک بین و نزدیک بین-آستیگمات استفاده نمود. این نوع عدسی شیئ را کوچکترنشان می‌دهد.

عدسی‌های مرکب
عدسی‌های گوناگون بر پایهٔ ساختار
عدسی‌ها را بر پایهٔ ساختار اینگونه بخش‌بندی می‌کنند:
عدسی کوژ - تخت: آنچنان عدسی است که یک طرف آن کوژ و یک طرف آن تخت می‌باشد. این عدسی‌ها در تلسکوپ‌ها استفاده می‌شود. در صورتی که از سمت تخت آن چیزی را مشاهده کنید اشیاء کمی حالت wide پیدا می‌کنند (خطوط منحنی می‌شوند)
عدسی دو کوژ: آنچنان عدسی است که هر دو طرف آن کوژ می‌باشد. این عدسی در ذرّه ین، میکروسکوپ و تلسکوپ استفاده می‌شود. تصویر از هر دو طرف یکسان است مگر این که بر آمدگی یک طرف از دیگری کمتر یا بیشتر باشد.
عدسی هلالی (کوژ): آنچنان عدسی است که یک طرف آن کوژ و طرف دیگرش کاو باشد. این عدسی در عینک‌ها استفاده می‌شود و تصویر از هر طرف آن به نوعی wide می‌باشد.
عدسی تخت - کاو: آنچنان عدسی است که یک طرف آن کاو و طرف دیگرش تخت باشد. این عدسی‌ها در برخی عینک‌های بسیار ته استکانی استفاده شده و تصویر از سمت تخت آن wide و از سمت فرو رفتهٔ آن تنها کوچک می‌شود.
عدسی دو کاو: آنچنان عدسی است که هر دو طرف آن کاو باشد. تصویر از هر دو طرف یکسان است مگر این که یک سمت از دیگری فرورفته تر یا برجسته تر باشد.
عدسی هلالی (کاو): آنچنان عدسی است که یک طرف آن کوژ و طرف دیگرش کاو باشد. این عدسی در عینک‌ها استفاده شده و تصویر از هر سمت آن به نوعی مایل می‌باشد.
تصاویر غیر واقعی

اگر ذره بینی را نزدیک صفحه‌ای از یک کتاب بگیرید، شکلی بزرگتر از آنچه روی صفحه کتاب است می‌بینید. زیرا پرتوهای نور بازتاب شده از صفحه کتاب، پس از عبور از عدسی از هم دور می‌شوند. پرتوهای نوری که از اجسام دور می‌آیند، پس از عبور از ذره بین به هم نزدیک می‌شوند. اگر محیط به قدر کافی تاریک باشد، می‌توانید این پرتوها را روی یک صفحه کاغذ ببینید. اگر کاغذ را در فاصله مناسبی از عدسی بگیرید، آنها تصویری متمرکز می‌سازند.

دستگاه‌های نوری دارای عدسی

بیش‌تر دستگاه‌های نوری شامل دو گونه عدسی می‌باشند که یکی را که نور، نخست بر آن می‌تابد و در ورودی دستگاه کار گذاشته می‌شود عدسی شیئی و دومی را که در خروجی دستگاه قرار دارد و نور از آن خارج می‌شود عدسی چشمی گویند. از جمله از این دستگاه‌ها میکروسکوپ نوری، زیر دریایی، میکروسکوپ پلاریزان، دوربین‌های دو چشمی، دوربینها، انواع عینکها و... را می‌توان نام برد.

عدسی چشم

عدسی چشم، یک عدسی همگرای دوکوژ بزرگ است که از ماده‌ای ژله مانند، انعطاف‌پذیر و شفاف ساخته شده‌است. ضریب شکست عدسی چشم تقریباً ۴۳۷/۱ است.این عدسی با خم کردن پرتوهای نور، آنها را در پشت چشم متمرکز می‌سازد. ماهیچه‌های چشم، هنگامی که اجسام دور را می‌بینیم، عدسی‌ها را می‌کشند و تخت تر (نازکتر) می‌کنندهنگام دیدن اجسام نزدیک هم، عدسی‌ها را ضخیم‌تر می‌کنند.

فرمول عدسی‌ها

این فرمول‌ها برای محاسبهٔ فواصل مختلف بکار برده می‌شوند:

۱- نسبت یک به روی p بعلاوه نسبت یک به روی q مساوی است با نسبت یک به روی F که در اینجا P فاصله شئ تا عدسی و q فاصله تصویر تا عدسی است و F فاصلهٔ کانونی است عدسی‌های واگرا علامت F منفی ودر عدسی‌های همگرا علامت F مثبت می‌باشد. ۲- {\displaystyle F=r/2} یا بر عکس آن {\displaystyle r=2*F} توجه کنید rr شعاع عدسی هم است.

۳- فرمول بزرگنمایی خطی آینه m برابر است با نسبت 'A'B به AB و مساوی است با q به روی p M = بزرگنمایی خطی (میزان چند برابر شدن تصویر) AB = طول شئ و 'A'B = طول تصویر

توجه: در همهٔ فرمولها همهٔ واحد با باید از یک نوع باشند مثلآ همهٔ موارد بر حسب سانتی‌متر باشند.

توان عدسی

توان عدسی برابر است با حاصل تقسیم عدد یک بر روی فاصله کانونی (بر حسب متر) و واحد توان عدسی دیوپتر می‌باشد. توان عدسی برای عدسی‌های همگرا مثبت و برای عدسی‌های واگرا منفی در نظر گرفته می‌شود.

انواع عدسی و کاربرد های آن

عدسی محیط شفافی است که با تغییر مسیر نور می توانند ظاهر یک تصویر را تغییر دهند. عدسی ممکن است کروی یا استوانه ای یا … باشد.

الف ) عدسی های همگرا :

این عدسی ها طوری برش داده شده اند ؛ که لبه آنها نازک تر از وسط آنها است. مثلا ذره بین یک عدسی همگرا است. هر عدسی دارای یک کانون است. درواقع وقتی یک دسته پرتو نور موازی به عدسی های همگرا بتابد،این پرتو ها پس از عبور از عدسی در یک نقطه جمع می شوند؛

به این نقطه کانون عدسی همگرا می گویند. در عمل برای پیدا کردن کانون یک عدسی همگرا می توانیم آنرا جلوی نور خورشید قرار دهیم و در طرف دیگرآن یک ورق کاغذ را طور جابجا کنیم که یک نقطه نورانی روی کاغذ تشکیل شود ؛ این نقطه کانون است . فاصله این نقطه تا عدسی را فاصله کانونی می گویند. هر چه فاصله کانونی کوچک تر باشد عدسی قوی تر است ؛ وهمگرایی آن بیشتر است؛

زیرا نور را در فاصله کمتری همگرا کرده است.

توجه کنید که اگر کاغذ را مدت زیادی در کانون عدسی همگرا که نور خورشید به آن می تابد ,قرار دهیم ، ممکن است کاغذ آتش بگیرد.

ب ) عدسی های واگرا :

عدسی هایی هستند که وسط آنها نازک تر از لبه آنها است. در این نوع عدسی ها کانون واقعی وجود ندارد ، زیرا این نوع عدسی پرتو ها را از هم دور و واگرا (پراکنده) می کند .

به همین دلیل می گوییم کانون عدسی واگرا مجازی یا غیر حقیقی است . در عمل برای پیدا کردن کانون عدسی واگرا می توانیم آنرا روی یک ورق کاغذ قرار دهیم ، سپس یک دسته پرتو موازی را به این عدسی بتابانیم؛ پرتو ها پس از عبور از عدسی از هم دور میشوند آن پرتو ها را روی کاغذ رسم می کنیم ، سپس ادامه یا امتداد پرتو ها را رسم کرده , هر جاامتداد پرتوها همدیگر را قطع کردند ، آن نقطه کانون است. معمولا کانون را با حرف f نشان می دهند عدسی ها در سا ختمان میکروسکوپ , و تلسکوپ ؛ و دستگاه اورهد(برای نمایش تصویرروی پرده یا دیوار) دوربین عکاسی، دوربین شکاری و دو چشمی و عینک ها و…. بکار می روند.

الف- عدسی همگرا: این عدسی ها پرتوهای نور را به یکدیگر نزدیک می کنند. از نظر شکل، لبه عدسی نازکتر از وشط آن است و در سه نوع مقابل می تواند ساخته شود: به دلیل برجسته بودن قسمت میانی عدسی های همگرا، آنها را محدب

ب-عدسی واگرا: این عدسی ها پرتوهای نور را از هم دور میکنند .از نظر شکل، لبه عدسی کلفتر از وسط آن است و در سه نوع مقابل می تواند ساخته شود

–کاربرد عدسی ها:

ازعدسی ها در بسیاری از وسیله ها استفاده می شود از جمله:

انواع دوربین ها،میکروسکوپ،تلسکوپ،پروژکتورو عینک های طبی و…

نیز می نامند

عدسی، از ابزارهای نوری است که نور در اثر عبور از آن می‌شکند و همگرا یا واگرا می‌شود. عدسی‌ها از ماده‌های شفاف مانند شیشه و پلاستیک ساخته می‌شوند. عینک طبی، ذره‌بین، لنز دوربین‌های عکاسی و دوربین دوچشمی همه با عدسی ساخته شده‌اند. عدسی‌ها از نظر شیوه شکست نور در آن‌ها به دو دسته همگرا (محدب یا کوژ) و واگرا (مقعر یا کاو) تقسیم می‌شوند. یک عدسی ساده تنها از یک عنصر نوری تشکیل شده است.

یک عدسی مرکب ا