انواع عدسی و ویژگی‌های آن با مثال ساده

عدسی‌ها: پنجره‌ای جادویی به دنیا

عدسی چیست و نور چگونه در آن می‌شکند؟

عدسی یک قطعهٔ شفاف است که معمولاً دو سطح منحنی دارد. کار اصلی عدسی، شکست نور است. وقتی پرتوهای نور از هوا وارد شیشه می‌شوند، سرعتشان کم شده و می‌شکنند. شکل عدسی تعیین می‌کند که این پرتوها پس از شکست چگونه به هم نزدیک (همگرا) یا از هم دور (واگرا) شوند.

برای درک شکست نور، یک نی را در لیوان آبی تصور کن. به نظر می‌رسد نی در مرز هوا و آب شکسته شده است. این یک مثال ساده از پدیده‌ای است که در عدسی‌ها به صورت کنترل‌شده رخ می‌دهد.

انواع اصلی عدسی: محدب و مقعر

عدسی‌ها را عمدتاً به دو دستهٔ بزرگ تقسیم می‌کنند: عدسی‌های محدب (کوژ) و عدسی‌های مقعر (کاو).

کانون و فاصله کانونی: قلب تپندهٔ عدسی

مهم‌ترین ویژگی هر عدسی، فاصله کانونی آن است. برای فهمیدن این مفهوم، ابتدا باید کانون را بشناسیم.

فرمول محاسبه‌ی توان عدسی (بر حسب دیوپتر) که معکوس فاصله کانونی (بر حسب متر) است به صورت زیر نوشته می‌شود:

$ P = \frac{1}{f} $

که در آن P توان عدسی بر حسب دیوپتر و f فاصله کانونی بر حسب متر است. مثلاً اگر فاصله کانونی یک عدسی 0.5 متر باشد، توان آن $ \frac{1}{0.5} = 2 $ دیوپتر است.

عدسی‌ها در عمل: از نظریه تا زندگی روزمره

عدسی‌ها آنقدر در اطراف ما هستند که شاید متوجهشان نباشیم. در اینجا به برخی از کاربردهای عملی آن‌ها نگاهی می‌اندازیم:

۱. بینایی و عینک: چشم انسان خود یک عدسی طبیعی دارد. اگر شکل این عدسی یا اندازهٔ کرهٔ چشم تغییر کند، بینایی دچار مشکل می‌شود. عدسی عینک این مشکل را اصلاح می‌کند.

• نزدیک‌بینی (Myopia): عدسی چشم نور را زیاد میشکند و تصویر قبل از شبکیه تشکیل می‌شود. برای اصلاح آن از عدسی مقعر استفاده می‌کنند تا نور را کمی واگرا کند.
• دوربینی (Hyperopia): عدسی چشم نور را به اندازهٔ کافی نمیشکند و تصویر پشت شبکیه تشکیل می‌شود. برای اصلاح آن از عدسی محدب استفاده می‌کنند تا نور را بیشتر همگرا کند.

۲. بزرگنمایی و مشاهده:

• ذره‌بین: ساده‌ترین مثال یک عدسی محدب است. وقتی جسمی را بین عدسی و کانونش قرار دهی، یک تصویر مجازی، مستقیم و بزرگ‌شده می‌بینید. این همان کاری است که برای خواندن نوشته‌های ریز یا تمرکز نور خورشید روی کاغذ انجام می‌دهی.
• میکروسکوپ و تلسکوپ: این ابزارها از ترکیب دو یا چند عدسی ساخته شده‌اند تا بتوانند اجسام بسیار ریز یا بسیار دور را برای ما بزرگ و واضح نشان دهند. عدسی شیء در میکروسکوپ یک تصویر بزرگ‌شده اولیه می‌سازد و عدسی چشمی دوباره آن را بزرگ می‌کند.

۳. عکاسی و فیلمبرداری: قلب یک دوربین، عدسی آن (لنز) است. لنز دوربین‌های پیشرفته از چندین عدسی محدب و مقعر تشکیل شده که با هم کار می‌کنند تا نور را روی سنسور دوربین متمرکز کرده و یک تصویر واضح ثبت کنند. تغییر فاصله کانونی لنز، باعث زوم کردن یا wide shot گرفتن می‌شود.

اشتباهات رایج و پرسش‌های مهم

پاورقی

¹Optics: معادل کلمه‌ی اپتیک در فارسی، که به مطالعه‌ی نور و خواص آن می‌پردازد.

²همگرا (Converging): به عدسی‌هایی گفته می‌شود که پرتوهای نور موازی را در یک نقطه (کانون) جمع می‌کنند.

³واگرا (Diverging): به عدسی‌هایی گفته می‌شود که پرتوهای نور موازی را از هم دور می‌کنند، به طوری که به نظر می‌رسد از یک نقطه‌ی مجازی (کانون مجازی) پخش می‌شوند.

⁴دیوپتر (Diopter): واحد اندازه‌گیری توان عدسی است که معکوس فاصله کانونی بر حسب متر می‌باشد.