جدول المحتويات
العدسة هي عبارة عن أداة بصرية تستخدم إما لتجميع أو تشتيت أشعة الضوء الواقع على سطحها من خلال ما يعرف بانكسار الضوء، حيث يتم تكوين العدسة بطريقة تجعل أشعة الضوء تنكسر وتشكل صورة، والعدسات نوعان إما أن تكون مقعرة وإما أن تكون محدبة، ولكل منها صفات ومبدأ عمل خاص، والعدسات المحدبة هي عدسات تتميز بانتفاخ سطحها باتجاه خارجي حيث تكون سماكتها من المنتصف أكثر من الحواف، وعندما يسقط شعاع الضوء عليها ينكسر نحو الداخل في نقطة واحدة، الأمر الذي يؤدي إلى تقارب أشعة الضوء ولذلك تسمى العدسة المتقاربة أو العدسة المقربة أو العدسة المجمعة.
لماذا سميت العدسة المحدبة باسم العدسة الموجبة؟
إن قطبية البعد البؤري في العدسة المحدبة تكون موجبة، ويقصد بذلك أن النقطة الوحيدة التي تميل الأشعة نحوها في العدسة المحدبة هي النقطة المحورية وتكون هذه النقطة موجودة على الجانب الآخر من منطقة سقوط الأشعة وبالتالي يكون البعد البؤري موجب، الأمر الذي أدى إلى اصطلاح العلماء على تسميتها بالعدسة الموجبة، على غرار العدسة المقعرة والتي اصطلح على تسميتها بالعدسة السالبة، وذلك لأن النقطة المحورية التي تميل الأشعة نحوها تكون على نفس الجانب الذي تسقط منه الأشعة، أو يمكن تفسير ذلك بأن العدسة المقعرة تشتت الأشعة فالنقطة المحورية تكون على نفس جانب سقوط الأشعة وبالتالي يكون البعد البؤري فيها سالب وتسمى العدسة السالبة.
كيف تتكون الصورة في العدسة المحدبة؟
قبل التعرف على مبدأ عمل العدسة المحدبة في تكوين الصورة، لا بد أولاً من معرفة بعض المصطلحات المتعلقة بها، وهي:
- مركز العدسة: يعرف باسم المركز البصري للعدسة وعادة ما يرمز له بالرمز O.
- المحور الرئيسي للعدسة: هو الخط الذي يمر بالمركز البصري للعدسة ويكون متعامداً مع وجهي العدسة.
- القطر الفعال للعدسة: هو فتحة العدسة وهو المسؤول عن مقدار الضوء المار خلال العدسة.
- المركز البؤري للعدسة: يعرف باسم المحرق ويرمز له عادة بالرمز F.
- البعد البؤري للعدسة: يسمى أيضاً البعد المحرقي، وهو المسافة بين المركز البؤري والمركز البصري.
يقوم مبدأ عمل العدسة على أنه عندما تسقط أشعة الضوء المتوازية على العدسة وتخترق سطحها فإنها تنكسر وتنحرف عن مسارها الأصلي، ثم تنكسر مرة أخرى عند خروجها من العدسة وتتجمع في المحرق أو المركز البؤري أو ما يسمى البؤرة الحقيقية، وعادةً ما تكون زاوية انكسار الأشعة أكبر ما يمكن عند طرفي العدسة العلوي والسفلي وتقل بالاتجاه نحو المركز البصري للعدسة، نتيجة لذلك فإن الأشعة المارة في مركز العدسة تخترقها دون انكسار، وبعد تجميع أشعة الضوء في البؤرة الحقيقية فإنه يتكون خيالاً حقيقياً للأجسام ولكنه يكون مقلوبا وبمكن تلقيه على حاجز وتبعاً لبعد الجسم عن المركز البؤري للعدسة يكون حجم الخيال، إما أن يكون أكبر أو أصغر أو مساويا للجسم الحقيقي، كما أن وضوح الصورة يختلف باختلاف حجم العدسة، فالعدسة كبيرة الحجم تعمل على تجميع أكبر قدر من الضوء وبالتالي تكون الصورة الظاهرة منها أوضح من العدسة الأصغر حجماً.
لماذا العدسة المحدبة تجمع الأشعة؟
تعمل العدسات المحدبة على مبدأ تجميع الضوء الساقط ليظهر بصورة مكثفة، وذلك لأنها عبارة عن منشورين متقابلين عند القاعدة، لهذا السبب استخدم القدماء العدسة المحدبة كزجاج محترق، أما حالياً تستخدم هذه العدسات أجهزة الطاقة الشمسية التي تعمل على تكثيف الضوء على الخلايا الشمسية (الكهروضوئية).
أنواع العدسات المحدبة
تنقسم العدسات المحدبة إلى ثلاثة أنواع وهي:
- عدسة محدبة الوجهين: وهي العدسة المزدوجة وتكون محدبة من الجانبين، وهي الأكثر تفضيلاً في الأجهزة البصرية نظرا لأن بعدها البؤري أطول من الأنواع الأخرى، وتستخدم في أجهزة العرض والتلسكوب، والكاميرات.
- عدسة محدبة مستوية: وتكون مستوية من جانب ومحدبة من الجانب الآخر، وتستخدم في تطبيقات الدفاع والروبوتات.
- عدسة محدبة مقعرة: وتكون منحنية إلى الداخل من جانب ومنحنية إلى الخارج من الجانب الآخر وتستخدم للتحكم في شعاع الليزر.
