ثلاثة أنظمة تصوير بصرية شائعة

على أساس دراسة ظواهر انتشار الضوء المختلفة ، تم تصميم وتصنيع مجموعة متنوعة من الأدوات البصرية ، مثل المجهر لمراقبة الأجسام الصغيرة ، والتلسكوبات لمراقبة الأجسام البعيدة ، والكاميرات ، والكاميرات ، إلخ.

عادة ما يكون هناك نظام بصري في الأدوات البصرية ، حيث يتم تصوير الكائن المراقب لرصد العين البشرية ، أو الكشف عن الأجهزة الكهروضوئية.

تتكون الأنظمة البصرية عادة من عنصر بصري واحد أو أكثر. يتكون كل عنصر بصري من وسيلة ذات معامل الانكسار المحدد ، والتي تحيط بها كروية أو مسطحة أو غير كروية.

يشار إلى أن مركز الانحناء السطحي لكل عنصر بصري يتألف من النظام البصري على نفس الخط المستمر إلى النظام البصري المتوازي ، ويسمى هذا الخط المستقيم بالمحور البصري.

هناك أيضًا أنظمة بصرية غير محورية (على سبيل المثال ، بما في ذلك prismas التشتت أو أنظمة طيفية من إطار التشتت).

تتكون جميع المكونات البصرية في النظام البصري من الأجسام الكروية ، والتي تسمى النظام الكروي.

إذا كان النظام البصري يحتوي على أسطح غير كروية ، فإنه يسمى نظام غير كروية.

العدسة المفردة هي الوحدة الأساسية للنظام الكرووي المتوازي.

يمكن تقسيم العدسات إلى فئتين حسب الشكل: الفئة الأولى تسمى العدسة المتقاطعة أو العدسة الإيجابية ، والتي تتميز بسماكة الوسط والحافة رقيقة ؛ النوع الثاني هو عدسة متباعدة أو عدسة سلبية ، تتميز بالوسط رقيقة وسميكة على كلا الجانبين.

وفقًا لقانون انتشار الضوء وموجة الموجة ، يتم دراسة انتشار شعاع الضوء من خلال العدسة.

(1) إما عدسة أو عدسة إيجابية

كما هو مبين في الشكل 1 ، بالنسبة لشعاع متمركزي يصدر من النقطة A ، فإن PQ الأمامي هو كروية في A كمركز. عندما يمر شعاع الضوء من خلال العدسة ، لأن معامل الانكسار من الزجاج أكبر من معامل الانكسار من الهواء ، وفقا لعلاقة معامل الانكسار وسرعة الضوء ، فإن سرعة انتقال الضوء في الزجاج أقل من سرعة الانتقال في الهواء ، وسوف يكون سمك مركز العدسة أكبر من سمك الحافة ، وبالتالي فإن الجزء المركزي ينتقل ببطء ، في حين أن جزء الحافة ينتقل بسرعة أكبر. في حالة الشكل 1 ، عندما ينتشر الضوء المركزي من O إلى O' ، فإن الضوء على الحافة قد انتشر بالفعل من P و Q إلى P' ، و Q' ، على التوالي ، ينحني سطح الموجة الانبعاث من اليسار إلى اليمين ، ويتم طي الشعاع بأكمله باتجاه محور الضوء ، ويسمى "التجمع". إذا اختار سطح العدسة الشكل السطحي المناسب ، قد يكون سطح الموجة المنبعثة كروياً. تتقاطع أشعة الضوء المنبعثة في النقطة A' ، والتي هي على ما يبدو مركز الموجة الكروية المنبعثة. "A" هو "نقطة مثل" تشكلها النقطة A من خلال العدسة ، وتسمى النقطة A "نقطة الأشياء".

في الشكل 1 ، A ' هو تقاطع الضوء الفعلي. إذا وضعت الشاشة على A' ، يمكنك رؤية نقطة ساطعة على الشاشة ، وتسمى هذه النقطة "نقطة واقعية".

(2) عدسة متباعدة أو عدسة سلبية

نظرًا لأن حافة العدسة المتباشرة أكثر سمكًا من المركز ، فإن الجزء المركزي من الحزمة ينتشر بشكل أسرع مقارنة بالعدسة المتجمعة ، بينما ينتشر الحافة بشكل أبطأ. كما هو مبين في الشكل 2. بعد مرور شعاع الضوء من خلال العدسة ، ينحني سطح الموجة إلى اليسار ، وينحرف الضوء المنبعث المقابل إلى الخارج ، ويسمى "التشتت". إذا كانت موجة الانبعاث كروية ، فإن جميع تمديدات الضوء تمر عبر مركز الكرة A' من الموجة الكروية. عندما ننظر من وراء الكاميرا ، فإن الضوء الذي يتم رؤيته هو نفسه تمامًا مثل الضوء المنبعث من A ' ، ولكن لا يمكن عرضه على الشاشة. وتسمى هذه النقاط "نقطة وهمية".

في الشكلين 1 و 2 ، النقطة A هي نقطة البداية للضوء الفعلي ، وتسمى "النقطة".

إذا كانت النقطة A ليست نقطة مضيئة فعلية ، ولكن نقطة مثل نظام بصري آخر ، قبل أن يصل الضوء إلى النقطة A ، يلتقي الجانب الأول من النظام البصري الخلفي ويبدأ في تغيير اتجاه الانتشار ، كما هو موضح في الشكل 3. في هذه المرحلة ، لا يمر الضوء الفعلي عبر النقطة A ، ولكن خط التمديد يتقاطع في النقطة A ، وتسمى "نقطة غير واقعية".

(3) النظام البصري متوازي

تعيين O1، O2، L، OK يشير إلى نظام البصريات مع الوجه k، كما هو موضح في الشكل 4.

الموجة الكروية المنبعثة من نقطة الإضاءة A1 تنبعث من شعاع متمركز في النقطة A1 ، وتسمى النقطة A نقطة. إذا كان الكرة لا تزال موجة كروية بعد أن تمر عبر النظام البصري ، أي شعاع متمركزي في نقطة Ak 'وهي أيضًا نقطة هندسية ، فهي صورة مثالية لـ A1. لذلك ، فإن الشرط الكامل للنظام البصري هو أنه عندما تكون الموجة الواردة موجة كروية ، فإن الموجة الصادرة هي أيضًا موجة كروية. أو وفقًا لقانون ماريوس ، فإن المدى الضوئي بين النقاط المقابلة قبل الموجة الواردة والموجة الصادرة هو قيمة ثابتة. وبالتالي، فإن المدى الضوئي بين نقطة A1 والنقطة المثالية مثل Ak’ هو ثابت. بالنسبة للنظام البصري مع الوجه k كما هو مبين في الشكل 4 ،

مساحة الكائن (بما في ذلك الكائنات الحقيقية والأشياء الافتراضية) تسمى مساحة الكائن. الفضاء الذي توجد فيه الصور (بما في ذلك الصور الفعلية والواقعية) يسمى مساحة الصورة. هذان الفضاءان يمتدان إلى ما لا نهاية ، دون فصل ميكانيكي عن السطح الانكسار أو الجانبين الأيسر والأيمن من النظام البصري.

ومع ذلك ، يجب حساب معامل الانكسار لمتوسطة الفضاء المربع على أساس معامل الانكسار لمتوسطة الفضاء أمام النظام حيث يقع الضوء الفعلي ؛ يجب حساب معامل الانكسار مثل الوسائط الفضائية استنادًا إلى معامل الانكسار المتوسطة الفضائية خلف النظام الذي يوجد فيه الضوء المنبعث فعليًا. حساب ما إذا كانت النقاط المادية أو الوهمية ، النقاط الحقيقية أو الوهمية.

على سبيل المثال ، على الرغم من أن نقطة الأشياء الوهمية A في الشكل 3 تقع خلف النظام من الناحية المكانية ، إلا أن معامل الانكسار لوسط الفضاء المربع لا يزال يتم حسابه وفقًا لمعدل الانكسار للوسيطة في الفضاء الذي يشير إلى الضوء الفعلي الموجه إلى النقطة A (أي الفضاء أمام العدسة). . وبالمثل ، استنادًا إلى معامل الانكسار المتوسطة في الفضاء الذي يوجد فيه الضوء المنبعث فعليًا (أي الفضاء خلف العدسة) ، يتم حساب معامل الانكسار الذي يتوافق مع النقطة الوهمية A' مثل المتوسطة في الفضاء.

وفقا لنظرية عكسية المسار الضوئي ، إذا تم النظر إلى نقطة A 'على أنها نقطة قص ، يجب أن يتقاطع الضوء المنبعث من A 'على النقطة A ، وتتحول النقطة A إلى صورة A 'عبر النظام البصري. هذا الترابط بين النقطة A والنقطة A ' يسمى "الترابط".