کانون عدسی: نقطه‌ای که پرتوهای نور پس از عبور از عدسی همگرا در آن جمع می‌شوند.

کانون عدسی: نقطهٔ جادویی تمرکز نور

عدسی‌ها: پنجره‌ای برای خم کردن نور

عدسی قطعه‌ای از یک ماده شفاف مثل شیشه یا پلاستیک است که با عبور نور از آن، مسیر پرتوهای نور را تغییر می‌دهد. به این تغییر مسیر شکست نور^[1] می‌گویند. نور وقتی از هوای رقیق وارد ماده‌ی غلیظ‌تری مثل شیشه می‌شود، می‌شکند و مسیرش عوض می‌شود. همین پدیده است که به عدسی‌ها قدرت خارق‌العاده‌ی تشکیل تصویر را می‌دهد.

عدسی‌ها را عمدتاً بر اساس شکلی که دارند و تأثیری که روی نور می‌گذارند، به دو دسته‌ی اصلی تقسیم می‌کنند:

کانون و فاصله کانونی چه هستند؟

حالا به اصل ماجرا، یعنی کانون عدسی^[2] می‌رسیم. برای یک عدسی همگرا، کانون نقطه‌ای است روی محور اصلی که پرتوهای نور موازی بعد از عبور از عدسی، دقیقاً در آنجا به هم می‌رسند و جمع می‌شوند. اگر یک ذره‌بین (که یک عدسی همگرا است) را زیر آفتاب بگیرید، نور خورشید (که پرتوهای موازی دارد) در یک نقطه کوچک و بسیار داغ روی زمین متمرکز می‌شود. آن نقطه، همان کانون عدسی شماست!

فاصله کانونی^[3] فاصله‌ی میان مرکز عدسی تا کانون آن است. این فاصله معمولاً با حرف $ f $ نشان داده می‌شود. فاصله کانونی یک عدسی همگرا همیشه یک مقدار مثبت است. هرچه انحنای عدسی بیشتر باشد (عدسی کروی‌تر و برجسته‌تر باشد)، نور را بیشتر می‌شکند و در نتیجه فاصله کانونی کوتاه‌تری دارد. در مقابل، عدسی‌های واگرا یک کانون مجازی دارند. یعنی پرتوهای نور پس از عبور از هم دور می‌شوند، اما اگر مسیر آنها را به عقب ادامه دهیم، به نظر می‌رسد از یک نقطه سرچشمه گرفته‌اند. به این نقطه، کانون مجازی می‌گویند و فاصله کانونی برای عدسی‌های واگرا را به صورت عددی منفی در نظر می‌گیرند.

کانون عدسی در عمل: از عینک تا دوربین موبایل

شاید فکر کنید این مفاهیم فقط در کتاب فیزیک وجود دارند، اما در واقع این اصل علمی پایه‌ی کار بسیاری از وسایل اطراف ماست:

• ذره‌بین (عدسی دستی): ساده‌ترین مثال است. وقتی با یک ذره‌بین به چیزی نگاه می‌کنید، آن را بزرگ‌تر می‌بینید. این کار با قرار دادن جسم در فاصله‌ای کمتر از فاصله کانونی ذره‌بین اتفاق می‌افتد و یک تصویر بزرگ‌شده و مجازی ایجاد می‌کند.
• عینک‌های طبی: چشم انسان خود یک عدسی طبیعی است. اگر این عدسی به درستی کار نکند، بینایی دچار مشکل می‌شود.
  • افراد دوربین (که اجسام نزدیک را تار می‌بینند) از عینک با عدسی همگرا استفاده می‌کنند. این عدسی به چشم کمک می‌کند تا پرتوهای نور را زودتر جمع کند و تصویر دقیقاً روی پرده شبکیه بیفتد.
  • افراد نزدیک‌بین (که اجسام دور را تار می‌بینند) از عینک با عدسی واگرا استفاده می‌کنند. این عدسی پرتوهای نور را پیش از ورود به چشم کمی از هم دور می‌کند تا چشم بتواند آنها را به درستی روی شبکیه متمرکز کند.
• دوربین‌ها: چه دوربین عکاسی قدیمی باشد و چه دوربین موبایل شما، همه‌ی آنها حداقل یک عدسی همگرا دارند. این عدسی نور بازتابیده از سوژه را جمع آوری کرده و در نقطه‌ای پشت لنز (که حسگر دوربین قرار دارد) متمرکز می‌کند تا یک تصویر واضح تشکیل شود. به عمل تنظیم فاصله برای واضح شدن تصویر، فوکوس کردن می‌گویند که دقیقاً مربوط به تنظیم موقعیت کانونی است.
• تلسکوپ و میکروسکوپ: این ابزارهای پیشرفته برای بزرگ‌نمایی اجرام دور یا ریز، از ترکیب چندین عدسی همگرا استفاده می‌کنند تا نور را در چند مرحله جمع‌آوری و متمرکز کنند و تصویری با بزرگ‌نمایی بسیار بالا بسازند.

سوالات رایج درباره کانون عدسی

پاورقی

^[1]شکست نور (Refraction): تغییر مسیر موج نور هنگامی که از یک محیط شفاف به محیط شفاف دیگری با چگالی متفاوت وارد می‌شود.
^[2]کانون عدسی (Focal Point): نقطه‌ای روی محور اصلی عدسی که پرتوهای نور موازی به محور، پس از عبور از عدسی در آنجا همگرا می‌شوند یا به نظر می‌رسد از آنجا واگرا شده‌اند.
^[3]فاصله کانونی (Focal Length): فاصله از مرکز عدسی تا کانون آن. این پارامتر قدرت نوری عدسی را تعیین می‌کند.
^[4]فوکوس (Focus): در نوری و عکاسی، به عمل تنظیم فاصله برای تشکیل واضح‌ترین تصویر بر روی حسگر یا فیلم گفته می‌شود.