تعريف العدسة المحدبة
العدسة المحدبة هي عبارة عن قطعة صغيرة غالباً ما تكون مصنوعة من مادة شفافة، شكلها محدب بحيث تكون قليلة السماكة من جهة أطرافها و متحدبة من الوسط ، لتزداد السماكة من الأطراف إلى الوسط، إن مبدأ عمل العدسات بشكلٍ عام يقوم على فكرة كسر أشعة الضوء، فعندما يسلط الضوء على العدسة وبعد ملامسته لها سينعكس اتجاه شعاع الضوء، وعندما يخرج شعاع الضوء من العدسة سينعكس مرة أُخرى، و سبب انعكاس شعاع الضوء في كلتا الحالتين هو هيكل العدسة و شكلها الهندسي والمادة الشفافة المصنوعة منها، نسمي عملية الانعكاس هذه بإنكسار الضوء.
العدسات المحدبة والمقعرة والفيزياء
لكي نتعرف على فوائد العدسات وأنواعها، يجب أن نفهم مبدأ عمل العدسات المحدبة والمقعرة والحالات التي تتكون فيها الصور في المرايا المحدبة والمقعرة. العدسة هي قطعة شفافة مصنوعة من الزجاج أو البلاستيك، وتتميز بوجود سطح منحن على الأقل. تسمى العدسة بهذا الاسم نسبة إلى العدسة المحدبة، التي هي الأكثر شيوعا وانتشارا وتشبه حبة العدس. تعمل العدسة عن طريق انعكاس وانكسار الشعاع الضوئي، حيث تعكس اتجاه الأشعة وتغير مسارها أثناء مرورها خلالها. وهذا الانعكاس والانكسار يجعل الأشعة تبدو وكأنها تأتي من نقطة أقرب أو أبعد من المصدر الأصلي للشعاع. وهذا هو السبب وراء ظهور الأشياء التي نراها باستخدام العدسة بحجم أكبر أو أصغر من الواقع. وبناء على شكل العدسة، تصنف إلى أنواع مختلفة. هناك نوعان رئيسيان للعدسات: العدسة المحدبة التي تكون متقاربة، والعدسة المقعرة التي تكون متباعدة. بالإضافة إلى ذلك، هناك نوع ثالث معقد يجمع بين تأثيرات العدستين
تأثير “العدسة المحدبة” على الضوء
(تسمى أحيانًا العدسة الإيجابية) تكون الأسطح الخارجية زجاجية كانت أو بلاستيكية منفوخة من المنتصف، و أطرافها أقل انتفاخاً مما يعطيها الشكل الكلاسيكي المشابه حبة العدس، يطلق عليها أيضًا العدسة المتقاربة كونها تحني أشعة الضوء المتوازية التي تخرقها ، حيث تنحني باتجاه الداخل لتلتقي وتتقارب في نقطة تقع وراء العدسة مباشرةً المعروفة بـ النقطة البؤرية، كشرحٍ معمق لآلية عمل العدسة المحدبة فهي تجعل من أشعة الضوء المتوازية تتقارب وتتجمع عند نقطة التركيز أو البؤرة، المسافة الواصلة بين مركز العدسة و النقطة البؤرية هي ما يسمى البعد البؤري للعدسة، أما النقطة المحورية هي التي تقع على الجانب المقابل من العدسة لتلك التي ينبع منها الشعاع الضوئي، عادةً تستخدم العدسات المحدبة في أشياء كثيرة مثل التلسكوب و المنظار، ذلك لجلب الأشعة الضوئية البعيدة التركيز في عينيك.
تأثير “العدسة المقعرة” على الضوء
فهي العكس تماماً من جهة الأسطح الخارجية من حيث كونها مقوسةً نحو الداخل، مما يجعل أشعة الضوء المتوازية تنحني إلى الخارج أو تتباعد، لهذا السبب يطلق عليها العدسات المقعرة أو العدسات المتباينة، كشرحٍ معمق لآلية عمل العدسة المقعرة فهي تجعل أشعة الضوء المتوازية تتباعد عن مركزها وتجعلها تنتشر، بحيث تبدو وكأنها تأتي من نقطة تقع وراء العدسة التي تعرف بـ النقطة المحورية، المسافة الواصلة بين مركز العدسة إلى النقطة المحورية هي مرة أخرى الطول أو البعد البؤري للعدسة، ومع ذلك في هذه الحالة ، نظرًا لأن أشعة الضوء لا تأتي في الواقع من النقطة المحورية، فنحن نسميها نقطة محورية افتراضية، تُستخدم العدسات المقعرة في أشياء كثيرة مثل الأجهزة العارضة مثل التلفاز لتساعد على توزيع أشعة الضوء على مسافة بعيدة، كذلك أيضاً في المصباح اليدوي، وكمثال سهل للقيام بمهمة كهذه استخدام المرآة، والتي عادةً ما وزنها أقل بكثير من العدسة و سعرها أرخص في التصنيع أيضاً.
تأثير “العدسات المركبة” على الضوء
يمكن تصنيع العدسات المركبة عن طريق الجمع بين العدسات المحدبة والعدسات المقعرة، لكن هذه الطريقة معقدة نسبياً. وتُسمى العدسة التي تحتوي على عدستين أو أكثر بالطريقة هذه بالعدسة المركبة .
استخدامات العدسات المحدبة
- لا بد لنا أن يكون لدينا معلومة عامة فحواها أن العدسات لها استخدامات كثيرة ومفيدة للغاية، كما أنه وبشكلٍ عام إن استخدام العدسات المحدبة هو الأكثر شيوعاً وانتشاراً من العدسات المقعرة منها أو المركبة، لأنها تكبر الصور وتجعلها تبدو بصورةٍ أوضح، هذا ما يجعل الناس يعرفون العدسات المحدبة باسم العدسات المكبرة.
- العدسات المحدبة تعمل على مبدأ تقارب الضوء الساقط وتجميعه ليظهر بصورة مكثفة، 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) حيث يمكن للخلايا الصغيرة أن تحصد من الطاقة الشمسية بصورة مكثفة باستخدام العدسات المحدبة، أما العدسات المقعرة تجعل الصورة على العكس أصغر لذا لا يعتقد أنها تفيد أكثر، لكن العدسات المقعرة تجعل الصورة أوضح بكثير، بالتالي فهي مفيدة بأنها تعوض العيوب والانحرافات عندما نستخدمها مع العدسة المحدبة، وتساعد في تصحيح الانحرافات اللونية الناجمة عن النكسار الضوئي غير المنتظم مما يمنع الصورة الناجمة عن العدسة المحدبة من التقارب.
- تستخدم كل من الكاميرات والتلسكوبات وحتى المناظير ذات الدقة العالية العدسات المقعرة لتحسين جودة الصورة، وتستخدم المجاهر والتلسكوبات العاكسة جميع أنواع العدسات من عدسات مقعرة ،مستوية و محدبة، في حين التلسكوبات الانكسارية لا تستخدم إلا عدستين محدبتين أي من نوعٍ واحد، باختصارٍ شديد العدسات مستخدمة بوفرة في حياتنا اليومية سواء مقعرة أو محدبة، ولكن الاستخدام الأكثر يتمثل بالجمع بين هذين النوعين من أنواع العدسات.
ما نوع عدسة العين
ربما تكون العين البشرية هي أكثر إما يثير الاهتمام بين جميع الأدوات البصرية، حيث تتميز العين بآلية معقدة في تشكيلها للصور وغنى بالتفاصيل والألوان التي يمكن اكتشافها، ومع ذلك ، العين في حالات عديدة تحتاج إلى بعض التصحيح كي نحصل على ما يسمى بالرؤية “الطبيعية”، التي ينبغي تسميتها بالمثالية وليس بالعادية، في تصحيح الرؤية المشترك نستخدم الأدوات البصرية التي تعرف بـ البصريات الهندسية، تعمل القرنية وعدسة العين معاً على تشكيل صورة حقيقية على شبكية العين المستشعرة التي تستشعر الضوء، فهي تحتوي على تركيز كبير ومميز للمستقبلات في النقرة و في نقطة عمياء فوق العصب البصري، يمكن ضبط قوة عدسة العين لتوفير صورة على شبكية العين لمسافات متقاربة أو متباعدة.
تؤدي العين البشرية مجموعة من الوظائف الكثيرة والمعقدة، مثل الاتجاه الحسي والحركة والألوان المتطورة والمسافة، يبدأ الدماغ معالجة الأوامر التي ينقلها العصب البصري يربطها مع بعضها على شبكية العين وتستمر في الدماغ، كما ينقل العصب البصري جميع الإشارات التي تتلقاها العين إلى الدماغ، توفر القرنية في العين البشرية حوالي الثلثين من قوة العين ، نظراً لأن سرعة الضوء سوف تتغير بشكل كبير و واضح خلال الانتقال من الهواء إلى القرنية، توفر العدسة الطاقة المتبقية واللازمة لكي تنتج صورة على شبكية العين.
يمكن أن يتم معالجة العدسة القرنية والعدسة الداخلية على أنهما عدسة واحدة رقيقة، على الرغم من أن الضوء يمر عبر عدة طبقات من المواد مثل القرنية والخلط المائي وعدة طبقات في العدسة والخلط الزجاجي، إلا أن تغيير اتجاه الضوء عند كل واجهة يؤدي إلى تشكيل صورة تماثلية لعدسة محدبة واحدة تقريبا. تتكون الصور المكونة في العين عكسية على الشبكية، ولكن يقوم الدماغ بعكسها مرة أخرى وتصبح صورة صحيحة، وبذلك نكون قد تعرفنا على تعريف العدسة المحدبة