ሌንስ የፀሐይ ብርሃንን የሚሰብሩ ግልጽ ነገሮች ናቸው። በዋነኝነት የሚሠሩት ከመስታወት ነው. “የብርሃን ብርሃን” የሚለው ቃል የሚያመለክተው የብርሃን ጨረሮችን ስርጭት አቅጣጫ የመቀየር ችሎታን ነው። ምስሎች በቀጭን መነፅር እንዴት እንደሚገነቡ እናስብ።
ታሪካዊ ዳራ
በጥንት ግሪኮች እና ሮማውያን ዘንድ የሚታወቁት የመጀመሪያዎቹ ሌንሶች በውሃ የተሞሉ ክብ ቅርጽ ያላቸው የመስታወት ዕቃዎች ነበሩ። እነዚህ የዘመናዊ ኦፕቲካል መነጽሮች ምሳሌዎች እሳት ለማቀጣጠል ያገለግሉ ነበር።
በ13ኛው ክፍለ ዘመን መገባደጃ ላይ ነበር የመጀመሪያው የመስታወት መነፅር በአውሮፓ የተሰራው። ከዚያን ጊዜ ጀምሮ, የማምረት ሂደቱ ብዙም አልተለወጠም. ብቸኛው ፈጠራ በ17ኛው ክፍለ ዘመን አይዛክ ኒውተን ታርን በመጠቀም የኦፕቲካል ቁሶችን ወለል ላይ ለማጥራት ነበር።
የጨረር መነጽር መሰብሰብ እና መበተን
የምስሎችን ግንባታ በቀጭን መነፅር ለመረዳት ቀላል ለማድረግ ያስቡበትጥያቄው የኦፕቲካል መነጽሮች ምንድን ናቸው. በአጠቃላይ ሁለት ዓይነት ሌንሶች ብቻ አሉ, እነሱም በቅርጻቸው እና የብርሃን ፍሰቱን የመቀልበስ ችሎታ ይለያያሉ. የሚከተሉት ዓይነቶች ተለይተዋል፡
- የመለዋወጫ ሌንሶች። ይህ ዓይነቱ የማዕከላዊው ክፍል ከጫፎቹ ውፍረት የበለጠ ውፍረት አለው. በተሰበሰበ ሌንስ ውስጥ የተገኘው ምስል በላዩ ላይ በሚወርድበት ብርሃን በሌላኛው በኩል ይመሰረታል። ይህ አይነት ብርሃንን ወደ አንድ ነጥብ (አዎንታዊ ትኩረት) የመሰብሰብ ችሎታ አለው።
- ተለዋዋጭ ሌንሶች። የእነሱ ማዕከላዊ ክፍል ከጫፎቹ ይልቅ ቀጭን ነው. በቅርጻቸው ምክንያት እነዚህ የጨረር መነጽሮች የብርሃን ክስተትን በእነሱ ላይ ይበትኗቸዋል, ይህም የአንድ ነገር ጨረሮች በላዩ ላይ በሚወድቁበት የሌንስ ጎን ላይ ምስል እንዲፈጠር ያደርገዋል. የተፈጠረው ምስል ከትክክለኛው እቃ በጣም ያነሰ ነው. በዚህ ኦፕቲካል መስታወት የተበተኑት ጨረሮች መነሻቸውን ለማወቅ በሚያስችል መንገድ ከቀጠሉ ከፊት ለፊታቸው አንድ ቦታ ብቅ ያሉ ይመስላል። ይህ ነጥብ ትኩረት ተብሎ ይጠራል፣ ይህም ለተለያየ ሌንስ አሉታዊ ወይም ምናባዊ ነው።
የተለያዩ የኦፕቲካል መነጽሮች
ነባር ሁለት ዓይነት ሌንሶች በተለያዩ መንገዶች ሊሠሩ ይችላሉ። የሚከተሉት 6 ቅጾች ተለይተዋል፡
- Biconvex።
- Plano-convex።
- ከኮንቬክስ ሜኒስከስ (ኮንካቭ-ኮንቬክስ) ጋር።
- Biconcave።
- Plano-concave።
- ከኮንካቭ ሜኒስከስ (ኮንቬክስ-ኮንካቭ) ጋር።
ኮንቬክስ ብርጭቆ አካላት
የሌንስ ፊዚክስ ለመረዳት እና ወደ ውስጥ መገንባትቀጭን ኢሜጂንግ ሌንሶች, የዚህን የኦፕቲካል ነገር መሰረታዊ ነገሮችን ማወቅ ያስፈልጋል. እንዘርዝራቸው፡
- የጨረር ማእከል (O) ብርሃን ሳይገለበጥ የሚያልፍበት ነጥብ ነው።
- ዋናው ዘንግ በኦፕቲካል ማእከል ነጥብ በኩል የሚያልፍ ቀጥተኛ መስመር እና ዋናው ትኩረት ነው።
- ዋናው ወይም ዋናው ትኩረት (ኤፍ) የብርሃን ጨረሮች ወይም ማራዘሚያዎቻቸው ከዋናው ዘንግ ጋር በትይዩ በኦፕቲካል መስታወት ላይ ቢወድቁ የሚያልፍበት ነጥብ ነው።
- ረዳት ዘንግ - በኦፕቲካል ማእከል በኩል የሚያልፍ ማንኛውም ቀጥተኛ መስመር።
- የጠመዝማዛው ራዲየስ ሁለቱ ራዲዶች R1 እና R2፣ የሉል ሌንሶች ናቸው።
- የጥምዝ ማእከሎች - ሁለት የሉል ማዕከሎች፣ C1 እና C2፣ ይህም የኦፕቲካል መስታወት ንጣፎችን ይመሰርታሉ።
- የትኩረት ርዝመት (ረ) - በፎካል ነጥቡ እና በኦፕቲካል ማእከል መካከል ያለው ርቀት። የእሴቱ (ረ) ሌላ ፍቺ አለ፡ ይህ ከኦፕቲካል ሌንስ መሃል እስከ ምስሉ ያለው ርቀት ነው፣ ይህም ወሰን በሌለው ርቀት ላይ የሚገኝ ነገርን ይሰጣል።
የጨረር ንብረቶች
የግል ሌንሶች ስብስብ የሆኑት ቀላል ኮንቬክስ መስታወትም ይሁኑ ውስብስብ የኦፕቲካል ሲስተሞች፣ የእይታ ባህሪያቸው በሁለት መመዘኛዎች ላይ የተመሰረተ ነው፡ የትኩረት ርዝመት እና በፎካል ርዝመቱ እና በሌንስ ዲያሜትር መካከል ያለው ግንኙነት።
የትኩረት ርዝመት የሚለካው በሁለት መንገድ ነው፡
- በመደበኛ ርቀት አሃዶች፣እንደ 10ሴሜ፣ 1ሜ እና የመሳሰሉት።
- በዳይፕተሮች ውስጥ፣ ይህ ዋጋ ከትኩረት ርዝመት ጋር የተገላቢጦሽ ነው፣ በሜትር የሚለካ።
ለምሳሌ 1 ዳይፕተር ሃይል ያለው ኦፕቲካል መስታወት የትኩረት ርዝመት 1 ሜትር ሲሆን 2 ዳይፕተር ሃይል ያለው ሌንስ የትኩረት ርዝመት 0.5 ሜትር ብቻ ነው።
የሌንስ ዲያሜትር እና ከትኩረት ርዝመት ጋር ያለው ግንኙነት የኦፕቲካል መስታወት ብርሃንን ወይም የብርሃን ውጤቱን የመሰብሰብ አቅምን ይወስናል።
በሌንስ ውስጥ የሚያልፉ የጨረር ባህሪያት
በ8ኛ ክፍል ትምህርት ቤቶች ውስጥ ምስሎችን በቀጭን ሌንሶች መገንባት የፊዚክስ ዋና ዋና ጉዳዮች አንዱ ነው። እነዚህን ምስሎች እንዴት መገንባት እንደሚቻል ለማወቅ መሰረታዊ ፅንሰ-ሀሳቦችን እና አካላትን ብቻ ሳይሆን አንዳንድ ጨረሮች በኦፕቲካል አክቲቭ ነገር ውስጥ የሚያልፉ ባህሪያትንም ማወቅ አለባቸው፡
- ከዋናው ዘንግ ጋር ትይዩ የሆነ ማንኛውም ጨረሮች በትኩረት (በተሰበሰበ መነፅር) በኩል እንዲያልፉ ወይም ምናባዊ ቀጣይነቱ በትኩረት በኩል እንዲያልፍ ይደረጋል። የተለየ)።
- በትኩረት ውስጥ የሚያልፈው ምሰሶው ተበላሽቷል ስለዚህም እንቅስቃሴውን ከዋናው ዘንግ ጋር በትይዩ ይቀጥላል። በተለዋዋጭ ሌንስ ላይ ይህ ደንብ የሚሰራው በላዩ ላይ ያለው የጨረር ክስተት ቀጣይነት በኦፕቲካል ነገሩ በሌላኛው በኩል ባለው ትኩረት ውስጥ ካለፈ ነው።
- በሌንስ መሀል የሚያልፉ የብርሃን ጨረሮች ምንም አይነት ፍንጭ አያጋጥመውም እና አቅጣጫውን አይቀይርም።
በቀጭን ሌንሶች ውስጥ ምስሎችን የመገንባት ባህሪዎች
ምንም እንኳን ኦፕቲካል እየሰበሰበ እና እየበታተነብርጭቆዎች ተመሳሳይ ባህሪያት አሏቸው, በእያንዳንዱ ውስጥ የምስሎች ግንባታ የራሱ ባህሪያት አሉት.
ምስሎችን በሚሰሩበት ጊዜ የቀጭኑ ሌንስ ቀመር፡
1/f=1/do+1/di፣
የት do እና di ከኦፕቲካል ማእከል ወደ ዕቃው እና ወደ ምስሉ ያለው ርቀት ነው።
የትኩረት ርዝመት (ረ) ሌንሶችን ለመገጣጠም አወንታዊ እና ለሚለያዩት ደግሞ አሉታዊ መሆኑን ልብ ይበሉ።
ከላይ የተጠቀሱትን የጨረሮች ባህሪያት በተሰበሰበ ኦፕቲካል መስታወት ውስጥ ማለፍ ወደሚከተለው ውጤት ይመራል፡
- እቃው ከ2f በላይ ርቀት ላይ የሚገኝ ከሆነ ከእቃው ያነሰ መጠን ያለው ትክክለኛ ምስል ተገኝቷል። ተገልብጦ እናየዋለን።
- ከሌንስ በ2f ርቀት ላይ የተቀመጠ ነገር ከዕቃው ጋር ተመሳሳይ መጠን ያለው የተገለበጠ ምስል ያመጣል።
- እቃው ከ f በላይ ርቀት ላይ ከሆነ ግን ከ 2f ያነሰ ከሆነ እውነተኛው የተገለበጠ እና የሰፋ ምስል ይገኛል።
- እቃው የትኩረት ነጥብ ላይ ከሆነ በኦፕቲካል መስታወት ውስጥ የሚያልፉት ጨረሮች ትይዩ ይሆናሉ ይህ ማለት ምንም ምስል የለም።
- አንድ ነገር ከአንድ የትኩረት ርዝመት የሚጠጋ ከሆነ ምስሉ ወደ ምናባዊ፣ ቀጥተኛ እና ከዕቃው የሚበልጥ ይሆናል።
በመጋጠሚያ እና በተለዋዋጭ ሌንስ ውስጥ የሚያልፉ የጨረሮች ባህሪያት ተመሳሳይ ስለሆኑ በዚህ አይነት በቀጭን ሌንስ የሚሰጡ ምስሎችን መገንባት በተመሳሳይ ህጎች መሰረት ይከናወናል።
ሥዕሎችለተለያዩ አጋጣሚዎች ምስል መስጠት
በሥዕሎቹ ላይ፣ የሚሰበሰበው ሌንስ ጫፎቻቸው ወደ ውጭ የሚያመለክቱ ቀስቶች ባሉበት መስመር ይገለጻል፣ እና ተለያዩ ሌንሶች ወደ ውስጥ በሚመሩ ጫፎቻቸው ላይ ባለው መስመር ይገለጻል ማለትም እርስ በርሳችን።
በቀደመው አንቀፅ ላይ የተብራሩት በቀጭን ሌንሶች ውስጥ ምስሎችን ለመስራት የተለያዩ የስዕሎች ልዩነቶች ከዚህ በታች ባለው ምስል ይታያሉ።
ከሥዕሉ ላይ እንደሚታየው ሁሉም ምስሎች (ለማንኛውም የኦፕቲካል መስታወት አይነት እና የእቃው ቦታ ከነሱ አንጻር) በሁለት ጨረሮች ላይ የተገነቡ ናቸው። አንደኛው ከዋናው ዘንግ ጋር በትይዩ ይመራል, ሌላኛው ደግሞ በኦፕቲካል ማእከል ውስጥ ያልፋል. የእነዚህ ጨረሮች አጠቃቀም ምቹ ነው ምክንያቱም ሌንሱን ካለፉ በኋላ ባህሪያቸው ስለሚታወቅ ነው. እንዲሁም የእቃው የታችኛው ጫፍ (በዚህ ጉዳይ ላይ ቀይ ቀስት) በዋናው የኦፕቲካል ዘንግ ላይ እንደሚገኝ ልብ ይበሉ, ስለዚህ የእቃውን የላይኛው ነጥብ ምስል ብቻ መገንባት በቂ ነው. እቃው (ቀይ ቀስት) ከኦፕቲካል መስታወት አንጻር በዘፈቀደ የሚገኝ ከሆነ የሁለቱም የላይኛው እና የታችኛው ክፍል ምስል ለብቻው መገንባት ያስፈልጋል።
ማንኛውም ምስሎችን ለመስራት ሁለት ጨረሮች በቂ ናቸው። ስለ ውጤቱ ጥርጣሬ ካለ, ከዚያም ሶስተኛውን ጨረሮች በመጠቀም ማረጋገጥ ይቻላል. እሱ በትኩረት (ከተሰበሰበው ሌንስ ፊት ለፊት እና ከተለዋዋጭ ሌንስ በስተጀርባ) መምራት አለበት ፣ ከዚያ በኦፕቲካል መስታወት ውስጥ ካለፉ በኋላ እና በውስጡ ያለው ንፅፅር ፣ ጨረሩ ከዋናው የኦፕቲካል ዘንግ ጋር ትይዩ ይሆናል። በቀጭን ሌንስ ውስጥ ምስልን የመገንባት ችግር ከተፈታትክክል፣ ከዚያ ሁለቱ ዋና ጨረሮች በሚገናኙበት ነጥብ በኩል ያልፋል።
የጨረር ዕቃዎችን የማምረት ሂደት
አብዛኞቹ ሌንሶች የሚሠሩት ኦፕቲካል ሌንሶች ከሚባሉ ልዩ የመስታወት ዓይነቶች ነው። በእንደዚህ አይነት ብርጭቆ ውስጥ ምንም አይነት ውስጣዊ ጭንቀቶች፣ የአየር አረፋዎች እና ሌሎች ጉድለቶች የሉም።
ሌንስ የመሥራት ሂደት በተለያዩ ደረጃዎች ይከናወናል። በመጀመሪያ, የተፈለገውን ቅርጽ ያለው ሾጣጣ ወይም ኮንቬክስ ነገር በተገቢው የብረት መሳሪያዎችን በመጠቀም ከኦፕቲካል መስታወት ማገጃ ውስጥ ተቆርጧል. ከዚያም ሬንጅ በመጠቀም ይጸዳል። በመጨረሻው ደረጃ፣ የጨረር መስታወቱ የሚቀየረው ገላጭ መሳሪያዎችን በመጠቀም የስበት ኃይል መሃከል በትክክል ከኦፕቲካል ማእከል ጋር እንዲገጣጠም ነው።
የተለያዩ የፕላስቲክ ዓይነቶችን ለማግኘት እና ለማቀነባበር በቴክኖሎጅዎች ልማት ምክንያት በአሁኑ ጊዜ ሌንሶች ከመስታወት አቻዎቻቸው ርካሽ ፣ቀላል እና በቀላሉ የማይበላሹ የፕላስቲክ ዓይነቶች እየተሠሩ ይገኛሉ።
የመተግበሪያ አካባቢዎች
ኦፕቲካል መነጽሮች የተለያዩ የእይታ ችግሮችን ለመፍታት ያገለግላሉ። ለዚህም ሁለቱም የፕላስቲክ የመገናኛ ሌንሶች እና የብርጭቆዎች (ከመስታወት ጋር) ጥቅም ላይ ይውላሉ።
በተጨማሪም የጨረር መነጽሮች በፎቶግራፍ ካሜራዎች፣ ማይክሮስኮፖች፣ ቴሌስኮፖች እና ሌሎች የእይታ መሳሪያዎች ላይ ጥቅም ላይ ይውላሉ። እነሱ ሙሉውን የሌንሶች ስርዓት ይጠቀማሉ. ለምሳሌ, በጣም ቀላል በሆነው ማይክሮስኮፕ ውስጥ, ሁለት የጨረር መነጽሮችን ያካተተ, የመጀመሪያው የነገሩን ትክክለኛ ምስል ይፈጥራል, እናሁለተኛው ምስሉን ለማስፋት ይጠቅማል. ስለዚህ ሁለተኛው ብርጭቆ በቀጭን መነፅር ምስሎችን ለመስራት በወጣው ህግ መሰረት ከመጀመሪያው በተገቢው ርቀት ላይ ይገኛል።
