العدسات والمرايا والتصوير
تشكل العدسات والمرايا صورًا عن طريق ثني الأشعة أو عكسها، مع تحديد موضع الصورة وحجمها بواسطة معادلات التصوير شبه المحورية.
Definition
العملية التي تقوم بها العناصر البصرية المتقاربة أو المتباعدة برسم نقاط جسم ما إلى نقاط صورة مقابلة، وتوصف في التقريب شبه المحوري بعلاقات خطية بين مسافة الجسم، ومسافة الصورة، والبعد البؤري، والتكبير.
Scope
يغطي هذا الموضوع تكوين الصور بواسطة العدسات الرقيقة والسميكة وبواسطة المرايا المستوية والمنحنية في النطاق شبه المحوري. ويشمل معادلة صانع العدسات، ومعادلات العدسة الرقيقة والمرآة التي تربط مسافات الجسم والصورة بالبعد البؤري، والتكبير الجانبي والزاوي، واتفاقيات الإشارة للأجسام والصور الحقيقية والافتراضية، والنقاط الأساسية للنظام، وتركيب عناصر متعددة. ويعالج التصوير على أنه تخطيط مثالي لنقاط الجسم إلى نقاط الصورة قبل النظر في الانحرافات.
Core questions
- بالنظر إلى جسم وعدسة أو مرآة، أين تتكون الصورة وما حجمها؟
- كيف يحدد شكل العدسة ومعامل انكسارها بعدها البؤري؟
- كيف تتحد الأبعاد البؤرية والمسافات بين عدة عناصر لتشكيل نظام واحد؟
- متى تكون الصورة حقيقية ومقلوبة مقابل افتراضية ومعتدلة؟
Key concepts
- البعد البؤري
- معادلة العدسة الرقيقة
- معادلة صانع العدسات
- التكبير الجانبي
- المستويات الرئيسية
- الصور الحقيقية والافتراضية
- العدسات المتقاربة والمتباعدة
Key theories
- معادلات العدسة الرقيقة والمرآة
- بالنسبة للأشعة شبه المحورية، فإن مقلوب مسافة الصورة زائد مقلوب مسافة الجسم يساوي مقلوب البعد البؤري، مع تحديد البعد البؤري بواسطة انحناءات السطح ومعامل الانكسار من خلال معادلة صانع العدسات.
- النقاط الأساسية وتركيب النظام
- يتميز النظام البصري العام بنقاطه البؤرية والرئيسية والعقدية، مما يسمح بمعالجة أي تسلسل من العدسات والمرايا كعنصر مكافئ واحد للتصوير شبه المحوري.
Clinical relevance
تحكم معادلات التصوير وصف النظارات والعدسات اللاصقة لتصحيح قصر النظر، وطول النظر، وقصر النظر الشيخوخي، وهي أساس تصميم أنظمة العدسة الشيئية والعينية في المجاهر والتلسكوبات والمكبرات الجراحية.
History
تم تجميع تركيبات العدسات العملية للتلسكوبات بواسطة غاليليو وكيبلر في أوائل القرن السابع عشر، ولكن نظرية شبه محورية كاملة للتصوير، بما في ذلك الاستخدام المنهجي للنقاط الرئيسية والبؤرية، قدمها غاوس في عام 1841، مما وفر الإطار الذي لا يزال يستخدم في التصميم البصري.
Key figures
- Carl Friedrich Gauss
- Johannes Kepler
- Galileo Galilei
Related topics
Seminal works
- hecht2017
- bornwolf1999
Frequently asked questions
- لماذا تكون الصورة من المكبر البسيط معتدلة بينما تكون صورة الكاميرا مقلوبة؟
- عندما يكون الجسم أقرب إلى عدسة مجمعة من نقطتها البؤرية، تكون الصورة افتراضية ومعتدلة، كما هو الحال في المكبر؛ وعندما يكون الجسم أبعد من النقطة البؤرية، تتقارب الأشعة لتشكيل صورة حقيقية ومقلوبة، كما هو الحال على مستشعر الكاميرا.
- ما الذي يحدد البعد البؤري للعدسة؟
- يعتمد البعد البؤري على انحناءات السطحين وعلى مدى انكسار مادة العدسة للضوء بالنسبة لمحيطها، كما هو محدد بمعادلة صانع العدسات.