يك نگاه هم به كلاس 101 بينداز

خسته نباشي

کلیه مبحث مربوط به عدسی هادرفیزیک دانشگاه اکسفورد انگلستان در

ادامه مطلب!!!!!!!!!!!

Refraction Index

Most 3D graphics applications have a place to specify Refraction Index. But what is Refraction Index, anyway? Why is it important? And how do you know what numbers should go into that field, anyway?

Light travels through different substances at different speeds. Generally speaking, the denser the substance, the slower light moves. When light enters a substance at an angle, this change in velocity causes the ray to be deflected, or bent. This bending is called Refraction. The amount that the substance bends light is its Refraction (or Refractive) Index or RI. (It's determined by using Snell's Law; that is, the sine of the Angle of Incidence (the angle at which light enters) over the sine of the Angle of Refraction (the angle it's bent to) equals the RI of the substance.) Because the Refractive Index for a given substance at a given temperature and pressure is a constant, Refractive Indices are used in the real world to determine everything from the percentage of water in a sample of honey to the composition and purity of gemstones. In our Virtual World, we use Refractive Indices to enhance the reality of our renders.

Refractive Indices for many substances are available on the web. (I've posted some of them myself.) You can just look them up, and plug them in. Different programs employ them in different places; but most will allow you to put that number in somewhere. For instance, in Bryce you have to multiply the RI by 100, and then put the answer into the Refraction slot in the Materials Lab. For Lightwave, you open the Surface Editor, and type the number into the Refraction Index field in the Basic tab. In Cinema 4D, you open the Material Editor, check the Transparency box to activate the Transparency Dialog, and enter the RI into the Refraction field labeled n. Other programs use other methods.

Knowing the correct Refractive Index adds realism to your renderings. For instance, one of these glasses has virtual water in it, and one has an 80% sugar solution. You can probably guess correctly which is water. Even though you may not know the RI of water, you've learned what looks "right" from a lifetime of experience. For a lot of liquids, you can guess "close enough" to the correct RI by using something similar. For instance, if you know that the RI of water is 1.333 and the RI of an 80% sugar solution is 1.49, you could guess that the RI of a glass of Sweet Tea would be somewhere in between. And you'd be right. The higher you made the RI, the sweeter the tea would be. If that's not good enough for you, you can't find the RI of the liquid you want on the web somewhere, and you like science experiments, you can figure it out for yourself. (You can just buy a refractometer, too; but the ones that will measure Index of Refraction (nD) aren't cheap. (The less expensive ones measure Brix, and you would have to convert it.))

When rendering gemstones, there is more to it than that, because the "life" in a cut stone is dependent on the angle of the cuts and the Refractive Index of the stone. If the angles of the facets are too low, light escapes before it reflects from the inside cuts. If they are too high, light bounces out of the sides of the stone, and you don't see the reflection. The angle at which light can escape is called the "critical angle." (Critical Angle = sin-1 (1/RI) where RI is the Refractive Index of the stone.) For maximum sparkle, the angles of the stone need to be between the Critical Angle and the Angle of Reflection. If you do that math, you will see that the larger the RI, the larger the window you have between these two angles

Use of lenses for correcting vision

The diagram below shows the cross section of a human eye.

Light from an object passes through the cornea which is a transparent dome like structure covering the iris. The light rays are refracted by the cornea onto the lens. The light rays are refracted a second time whilst passing through the lens and focussed onto the retina – the light sensitive part of the eye. The image formed on the retina is inverted (upside down) and real (the light rays travel through the image).

The image is interpreted the right way up by the brain which is connected to the eye via the optic nerve.

The shape of the eye is very important in ensuring the objects we see are in focus. A person with normal vision can focus clearly on objects both near and far, this is because light from the object is precisely focussed onto the retina at the focal point. However, for some people focussing on objects far away or close can result in a blurred image forming. These defects in vision are referred to as long and short sight.

Long sight

A person who is long sighted can focus clearly on distant objects but cannot focus on near objects. This is because the eyeball is too short. Light from near objects is focussed at a point behind the retina resulting in a blurred image.

This defect can be corrected by wearing a convex (converging) spectacle lens. The rays of light from a near object are converged before entering the eye so that the cornea and eye lens can direct the focal point onto the retina.

Short sight

A person who is short sighted can focus clearly on near objects but cannot focus on distant objects. This is because the eyeball is too long. Light from distant objects is focussed at a point in front of the retina resulting in a blurred image.

This defect can be corrected by wearing a concave (diverging) spectacle lens. The rays of light from a near object are diverged before entering the eye so that the cornea and eye lens can direct the focal point onto the retina.

Use of Convex Lenses – The Camera

A camera consists of three main parts.

1. The body which is light tight and contains all the mechanical parts.
2. The lens which is a convex (converging) lens).
3. The film or a charged couple device in the case of a digital camera.

The rays of light from the person are converged by the convex lens forming an image on the film or charged couple device in the case of a digital camera. The angle at which the light enters the lens depends on the distance of the object from the lens. If the object is close to the lens the light rays enter at a sharper angled. This results in the rays converging away from the lens. As the lens can only bend the light to a certain agree the image needs to be focussed in order to form on the film. This is achieved by moving the lens away from the film. Similarly, if the object is away from the lens the rays enter at a wider angle. This results in the rays being refracted at a sharper angle and the image forming closer to the lens. In this case the lens needs to be positioned closer to the film to get a focused image. Thus the real image of a closer object forms further away from the lens than the real image of a distant object and the action of focusing is the moving of the lens to get the real image to fall on the film. The image formed is said to be real because the rays of lighted from the object pass through the film and inverted (upside down).

                                            شکست نور    

 

پدیده دومی که علاوه بر بازتاب در دستگاههای نوری مهم می‌باشد شکست هست.

·        آیا از خود پرسیدید که چرا وقتی چوبی را وارد آب استخر می‌کنیم از بیرون کج دیده می‌شود؟

·        پرتوهایی که از یک عدسی می‌گذرد از مسیر اولیه‌اش منحرف می‌شود؟

·        تیری را که از پشت شیشه‌ای به یک نقطه‌ای هدف گیری کنیم، به هدف نمی‌خورد؟ و ....

در سیستمهای نوری در برخی ساختارها حضور شکست مفید است و در برخی از سیستمها ایجاد مزاحمت (مثلاً اعوجاج) و ... می‌نماید. در منشورها این شکست نور است که با انحراف از مسیر اولیه نور سفید را به ما می دهد و ... . نورهای اجسام خارجی که توسط عدسی خود چشم و برای چشم های بیمار با همکاری عینکها روی شبکیه چشم جمع می شوند و تشکیل تصویر می‌دهند. این تغییر امتداد مسیر پرتوها در عینک و عدسی چشم همان پدیده شکست است. چون تمام سطح به سطوح کوچک تخت و کروی با هندسه معین می شوند. ما نیز سطوح اپتیکی سیستمها را به این دو سطح محدود می‌کنیم.

شکست در سطوح تخت

شکست نور در شیشه (تیغه نازک) را بررسی می‌کنیم: وقتی نور به شیشه می‌تابد چون طرفین آن هوا (یا محیطی) با جنس یکسان است. مثلا طرفین تیغه شیشه‌ای هوا باشد در سطح اول مقداری منحرف می‌شود، این شکست اولیه یک جابجایی داخلی را برای این نور سبب می‌شود و در سطح دوم دوباره یک شکست دیگری پیدا کرده و امتداد اولیه خود را می‌یابد. پدیده شکست در مرز مشترک محیطها از قانون اسنل تبعیت می‌کند.

(n₁ sin (i) = n₂ sin (r

در سیستمهای نوری با اجزای نوری همچون آینه‌ها ، عدسیها ، منشورها و ... قوانین اسنل مربوط به شکست و انعکاس مسیر پرتو را می‌دهد. اگر سطح کروی ما یک دیوپترهای کروی (سطح شکست کروی) باشد که دو محیط با جنسهای مختلف نوری را از هم جدا می‌کند باشد. مثلاً از یک ستاره‌ای در بینهایت نور به یک دیوپتر کروی بتابد، هم در بی نهایت است. و پرتوهای تابش موازی هم می‌آیند و موازی محور اصلی دیوپتر به قسمتهای مختلف آن می‌خورند و بعد از شکست در دیوپتر خود یا امتدادهایشان از کانون دیوپتر عبور می‌کنند که محل تقاطع نقطه منفردی است و نیز شکست دو مرحله‌ای منشورها که طیف سالم و دقیق نور سفید را ایجاد می‌کنند.

 شکست دو مرحله‌ای

در تیغه‌های متوازی السطوح و کلا شیشه‌های (دیوپترهای) با ضخامت معین شکست در سطح اول و شکست در سطح دوم داریم. برای تیغه متوازی السطوح همانند شیشه نازک ساده فقط یک جابجایی داخلی برای پرتو اتفاق می‌افتد، امّا برای منشورها و غیره علاوه از جابجایی داخلی امتداد پرتو نیز عوض می شود دیو پتر های ضخیم نیز همین حالت را دارند.

در ساختمان طیف سنجهای نوری ، منشورها حضور دارند در مسافت یاب منشوری یافت می شوند در دستگاههای رادیولوژی جهت جابجایی داخلی کاربرد دارند. در ساختمان موجبر نوری در تداخل سنجها در برخی سیستمهای اندازه گیری سرعت نور این پدیده به عنوان مکانیزم دستگاه عمل می‌کند. و ...

                                                    مطالبی از منشور  

دید کلی

·        آیا تا به حال به چگونگی تشکیل رنگین کمان فکر کرده‌اید؟

·        طیف رنگی نور تابشی بر بلورها از جمله ساده‌ترینش خودکار شیشه‌ای یا پلاستیک شفاف را دیده‌اید؟

·        هاله رنگی دور لامپ الکتریکی را در هوای مه آلود مشاهده نموده‌اید؟

·        لایه‌های رنگی موجود در سطح مایعات مخلوط از جمله نفت و آب و ... فهمیده اید و ماهیت فیزیکی اینها را لمس کرده اید؟

در طبیعت از این پدیده‌ها بسیار است و همه آنها ماهیت نوری تقریبا واحدی دارند.

ماهیت منشور

نوری که از شیشه منشور می‌گذرد، به لحاظ بستگی ضریب شکست به طول موج و یا پاشندگی مواد ، به رنگهای تشکیل دهنده آن تجزیه می‌شود (تجزیه نور سفید). مثلا نور سفید به طیف وسیع هفت رنگ خود تجزیه می‌گردد. بنابراین در بحث منشورها از پاشندگی نور می‌گذریم و منشورهایی را بررسی می‌کنیم که پاشنده نیستند، یعنی ضریب شکست آنها بستگی طول موجی ندارد، منشورهایی که می‌توان از آنها در آرایش سطوح بازتابنده چندگانه استفاده کرد. مزیت منشور بر مجموعه چند آینه این است که منشورها پس از تعبیه شدن در سیستم ، سمتگیری طراحی شده را حفظ می‌کنند و نیازی به تنظیم در دستگاه نهایی را ندارند. به غیر از اینکه خود منشور به عنوان یک مجموعه کل تنظیم شده باشد.

ساختار کلی

·        از آنجا که کلیه منشورها جهت بازتابیدگی به لایه‌های مواد فلزی و دی الکتریکها در سطح خود لازم ندارند، برعکس ، آینه‌ها وقتی مورد استفاده قرار می‌گیرند، کارآیی آنها تقریبا بدون اتلاف تابش است. و تنها اتلاف ناشی از ناخالصی و ناهمواریهای سطح منشور و بازتابشهای فرنل مربوط می‌شود که ناچیزند. آنچه مهم است تنظیم دائمی سطوح بازتابنده و بازتابش داخلی کلی است، استفاده از این منشورها در بیشتر دستگاههای نوری توصیه می‌شود.

·        دو مانع عمده در کاربرد منشورها وجود دارد آنها هم هزینه و وزن آنهاست; اگر مساحت سطح مقطع ورودی و خروجی یک منشور خیلی بیشتر از 5 سانتیمتر مربع باشد، وزن آن قابل ملاحضه خواهد بود. همچنین هزینه ساخت و تولید یک تکه شیشه کلفت و صیقل دادن آن و تعبیه دقیق آن در جای مناسب قابل توجه خواهد بود، لذا در ابعاد سطح مقطعی بزرگتر از 5 سانتیمتر مربع استفاده از آینه‌ها امتیاز بیشتری دارد و یا اینکه با تقریبی از منشورهای پلاستیکی شفاف استفاده می‌کنند.

·        در حالت کلی منشورهای باز تابش داخلی کلی و آینه‌های تخت به لحاظ کاربرد در سیستمهای مختلف با ملاحظه تمام پارامترهای طراحی دستگاه ، مکمل هم هستند.

·        باید بخاطر بسپاریم که در دستگاههای نوری کل یک منشور ظاهر نمی‌شود بلکه بعد از تنظیم منشور آن قسمتی از منشور که عمل می‌کند و در مسیر پرتوی ردیابی شده قرار می‌گیرد را نگه می‌داریم و سایر قسمتهای اضافی را جهت کاهش وزن و حجم می‌بریم و از دستگاه نوری خارج می‌کنیم.

انواع منشورها و کاربردهای آنها

منشور قائم الزاویه

سطح مقطع این منشور ساده و از یک مثلث (درجه45 - 90 - 45) ساخته شده است. نوری که از یک وجه کوچک آن وارد می‌شود در وتر آن بازتابیده می‌شود و از وجه کوچک دیگر خارج می‌گردد، به شرطی که ضریب شکست منشور بزرگتر از مقدار 1.414 باشد یعنی (n₁ > 1.414) که نور باز تابش داخلی کلی خواهد کرد که این هم یک مزیت دیگر منشور بر آینه‌هاست.

منشور پنج وجهی

منشور پنج وجهی یک منشور انحراف ثابت است، بدین معنی که پرتوی ورودی را 90 منحرف می‌کند، بخاطر همین ویژگی به چنین منشوری گونیای اپتیکی می‌گویند. در تنظیم و طراحی سیستمهایی که دارای مسیرهای متقاطع پرتویی به اندازه 90 هستند، بسیار سودمند واقع می‌شوند. به سبب زاویه تابش کوچک نخستین بازتابش داخلی ، بازتابش داخلی کلی در اینجا صورت نمی‌گیرد. بنابراین سطوح بازتابنده یک منشور پنج وجهی باید با فیلمهای (پوششهای) بازتابنده پوشش یابند.

منشور پورو

منشور دوه

نوری که به موازات قاعده یک منشور وارد آن می‌شود در درجه اول به قاعده منشور شکسته می‌شود، در آنجا بازتابش داخلی کلی می‌یابد. سپس در وجه مقابل می‌شکند تا دوباره به نوری موازی با قاعده تبدیل شود، از آنجا که قسمت رأس منشور اثری بر پرتوهای بازتابیده از سطح قاعده ندارد، معمولا حذف می‌شود (برش داده می‌شود). آنچه باقی می‌ماند یک منشور دوه نامیده می‌شود.

پیمایش پرتوهای نور در یک منشور دوه معادل عبور آنها از یک تیغه شیشه‌ای است. بنابراین در زاویه تابش غیر عمودی پاشیدگی روی نخواهد داد. اگر هم باشد داخلی است و در سطح دوم جمع می‌شود. یکی از سودمندترین خواص منشور دوه آن است که چرخش منشور حول محوری به موازات جهت انتشار نور در بیرون منشور ، منجر به چرخش تصویر معکوس به اندازه دو برابر زاویه چرخش منشور می‌شود. تعداد ترکیبهای منشوری دیگر خیلی زیاد هست و برخی از آنها برای دستگاه نوری خاصی طراحی شده است.

محاسبه ضریب شکست منشورها

ضریب شکست شیشه منشور به توسط رابطه زیر داده می‌شود:

n = sin(A - D_m)/2 / sin(A + D_m)/2

که در آن A زاویه رأس منشور بوده و D_m زاویه کمترین انحراف منشور است. زاویه کمترین انحراف منشور آنچنان زاویه‌ای است که با کوچکترین انحراف از آن زاویه ، منشور از حالت تنظیم خود خارج می‌شود و طیف منشور حذف می‌شود. به عبارتی در چنین زاویه‌ای ، منشور در آستانه تشکیل طیف نور تابشی است.

                                                      پرتوی نور      

 ردیابی پرتو

یکی از سودمندترین روشها در طراحی اپتیکی ، مطالعه سریع اجزای سیستم آنها و مسیر نور در آنها است. این کار همانند طراحی سریعی است که یک نقاش قبل از تصمیم گیری نهایی روی ترکیب رنگها انجام می‌دهد. ابتدائی‌ترین شکل آن ، طرح مقدماتی با یک عدسی شیئی غالبا نامشخص شروع می‌شود. سپس یک سری از عدسیها ، آینه‌ها ، منشورها ، مدوله کننده‌ها ، آشکارسازهای نوری و اجزای دیگر اپتیکی بصورت متوالی و پشت سر هم قرارداده می‌شوند. و همراه آن چند پرتو مهم عبوری از این اجزا ، در طول مسیرهایی که از طریق محاسبات مسیر پرتو تخمین زده شده‌اند، ترسیم می‌شوند.

در اغلب طراحیهای اپتیکی ، اجزای تصویر ساز اعم از عدسیها ، آینه‌ها و سایر قطعات اپتیکی بطور متقارن نسبت به خطی به نام محور نوری قرار می‌گیرند. این خط برای برقراری یک خط مرجع برای سیستم در اول رسم می‌شود، سپس یک سطح اپتیکی ، مانند یک آینه مقعر ، چنان رسم می‌شود که مرکز انحنای آن بر روی محور نوری قرار گیرد (نقطه‌ای که محور نوری سطح را قطع می‌کند، رأس سطح نامیده می‌شود).

با رسم پرتوها در یک سیستم می‌توان مزایا و معایب سیستم را تعیین کرد، قراردادهایی برای ردیابی پرتو (ترسیم پرتو) وجود دارند. با وجود اینکه این قراردادها از مقبولیت جهانی برخوردار نیستند، ولی به اندازه کافی مورد استفاده قرار می‌گیرند که بهره‌گیری از آنها در ترسیم و محاسبات موجب تسهیل در کار و قابل توصیه باشد.

جسم فرضی و شکل گیری تصویر

·        یک شیئی در سمت چپ سیستم اپتیکی قرار داده می‌شود.

·        نور سیستم از سمت چپ به سمت راست ردیابی می‌شود تا اینکه یک جزء بازتابنده (مثلا آینه) جهت کلی را تغییر دهد.

·        اگر چه می‌توان یک شی قابل تشخیص تصویر شدنی در سیستم رسم کرده ، ولی ساده‌ترین شیئ ، یک پیکان قائم است ( پیکان تصویر شده توسط سیستم اپتیکی ، با معکوس بودن ، تصاویر بعدی را نسبت به شیئ اصلی و بقیه تصاویر ، نشان می‌دهد).

·        اگر فرض کنیم که نور ازشیئی در همه جهات گسیل شود، می‌توان یک دسته پرتو مخروطی از هر نقطه پیکان رسم کرد.

·        هرگاه همه پرتوهای رسیده از یک نقطه از جسم که توسط سیستم اپتیکی جهت یافته‌اند. دوباره در یک نقطه جمع شوند، آنگاه تصویر تشکیل یافته است. در غیر اینصورت اگر ، دو پرتو از یک نقطه جسم بعد از عبور از سیستم به یک نقطه همگرا نشوند، در آنصورت سیستم دارای ابیراهی نوری است که باید با طرح دیگری ، بطوری که بعدا خواهیم دید، آنرا به حداقل رساند.

رسم تصویر در آینه مقعر

یک آینه مقعر ساده‌ترین وسیله تصویر ساز است. اگر شیئی در فاصله بسیار دوری از آن در اصطلاح معمول در بینهایت قرار گیرد، پرتوهای رسیده از جسم به آینه موازی محور اپتیکی بوده و یک تصویر درنقطه کانونی آینه تولید می‌کنند که فاصله آن از آینه f است (فاصله f را فاصله کانونی آینه می‌نامند)، مکان این نقطه کانونی در فاصله نصف شعاع انحنای آینه است، رسم تصویر برای عدسی محدب نیز چنین است.

رسم تصویر در آینه محدب

آینه محدب نیز دارای نقطه کانونی است، با اینحال در این مورد پرتوهای موازی به یک نقطه همگرا نمی‌شوند، بلکه در عوض به نظر می‌رسد که از نقطه‌ای به فاصله f از آینه ، واگرا می‌شود. یعنی اگر جسم در بینهایت باشد پرتوهای تابشی از آن موازی محور اصلی آمده و در آینه محدب واگرا شده و امتداد آنها از فاصله کانونی آینه می‌گذرند، رسم تصویر برای عدسی مقعر نیز چنین است.

رسم تصویر در دستگاه‌های نوری

در حالت کلی می‌توان پرتوهای زیادی از سیستم عبور داد، چند پرتو ویژه که به آسانی رسم می‌شوند، که می‌توانند همان اطلاعات را بدهند که از ترسیم پرتوهای زیاد حاصل می‌شود. برای سیستمهای نوری از جمله آینه‌ها و عدسیها ساختار کلی رسم پرتو را داریم، بنابراین در دستگاههای نوری پرتو را بایستی در کل دستگاه ردیابی نماییم تا خروجی مورد نیاز را بدست آوریم

                         عدسی ها

مقدمه

عدسیها همانند آینه‌ها دارای تصاویر حقیقی و مجازی هستند، این تصاویر از پرتو های همگرا شونده و واگرا شونده بازتابی ایجاد می‌شود. بر خلاف آینه‌ها در عدسیها عبور نور نیز مطرح است و تصاویر ممکن است در پشت و جلوی عدسی شکل گیرد. عدسیهایی که ضخامت قسمتهای کناریش بزرگتر باشد، پرتو های موازی را همگرا می‌کند و عدسی محدب نام دارد، که دارای فاصله کانونی مثبت می‌باشد. بر خلاف آینه‌ها دارای دو کانون در فضاهای جلو و پشت عدسی می‌باشند ، عدسیهایی که ضخامت قسمت محوری آنها کمتر از ضخامت قسمت کناری باشد، پرتوهای موازی را از هم باز می‌کنند و دارای فاصله کانونی منفی هستند و عدسی مقعر نام دارند، که اینها نیز دارای دو کانونی در فضای جسم و تصویر هستند.

عدسی محدب (کوژ)

عدسیهایی که نور را همگرا می‌کنند و جهت تصویر سازی حقیقی و نیز همگرا نمودن پرتوهای تابشی از نقاط دور مانند پرتوهای ستارگان مورد استفاده قرار می‌گیرند.

عدسی مقعر (کاو)

این عدسیها نور را واگرا می کنند و جهت واگرا نمودن نورها و اصلاح برخی سیستمها که نیاز به واگرایی نور را دارد از جمله چشم مورد استفاده واقع می‌شوند.

قواعد نحوه رسم پرتو در عدسیها

اکثر قواعد همانند آینه‌هاست و در حالت کلی عمده‌ترین آنها که پرتو های خاصی را شامل می‌شود عبارتند از:

1.   پرتوی موازی با محور نوری بعد از برخورد به عدسی و عبور از آن ، از نقطه کانون می‌گذرد که فاصله آن از رأس عدسی f است.

2.   پرتو نوری عبوری از رأس عدسی بدون شکست از آن رد می‌شود.

3.   همواره شیئی نوری در سمت چپ عدسی قرار داده می‌شود و نور از چپ به راست بر عدسی می‌تابد و در عدسیها بر عکس آینه‌ها ردیابی پرتویی (ترسیم پرتو) برای نور عبوری (شکستی) صورت می‌گیرد.

4.   فضای سمت چپ عدسی فضای جسم و فضای سمت راست عدسی فضای تصویر می‌باشد که جسم موجود در سمت چپ (فضای جسم) را جسم حقیقی و جسم موجود در سمت راست (فضای تصویر) را جسم مجازی گویند. که وجود خارجی ندارد و نیز تصویر در فضای تصویر حقیقی و تصویر در فضای جسم مجازی می‌باشد.

1.   عدسی کوژ - تخت: آنچنان عدسی است که یک طرف آن کوژ و یک طرف آن تخت می‌باشد.

2.   عدسی دو کوژ: آنچنان عدسی است که هر دو طرف آن کوژ می‌باشد.

3.   عدسی هلالی (محدب): آنچنان عدسی است که یک یک طرف آن کوژ و طرف دیگرش کاو باشد.

4.   عدسی تخت - کاو: آنچنان عدسی است که یک طرف آن کاو و طرف دیگرش تخت باشد.

5.   عدسی دو کاو: آنچنان عدسی است که هر دو طرف آن کاو باشد.

6.   عدسی هلالی (مقعر): آنچنان عدسی است که یک طرف آن کوژ و طرف دیگرش کاو باشد.

عدسیهای هلالی دو نوعند، یکی آن است که کناره هایش نازک و مرکزش ضخیم است و دیگری دارای کناره‌های ضخیم و مرکز نازکی می‌باشد، یعنی اولی خاصیت همگرایی و دومی خاصیت واگرایی نور را دارد.

دستگاههای نوری شامل عدسیها

اکثر دستگاههای نوری شامل دو نوع عدسی می‌باشند که یکی را که نور اول بر آن می‌تابد و در ورودی دستگاه کار گذاشته می‌شود عدسی شیئی و دومی را که در خروجی دستگاه قرار دارد و نور از آن خارج می‌شود عدسی چشمی گویند. از جمله از این دستگاهها میکروسکوپ نوری - زیر دریایی - میکروسکوپ پلاریزان - دوربینهای دو چشمی - دوربینها - انواع عینکها و ... را می‌توان نام برد.

عیوب عدسیها

عدسیها به لحاظ داشتن ضخامت زیاد و ناخالصیها دارای ابیراهیهایی هستند که در سیستم اعوجاج ایجاد می‌کنند و وضوح تصویر حاصل از دستگاه نوری را به هم می‌زنند. از جمله از این ابیراهیها عبارتند از:

1.   ابیراهی رنگی: علاوه از بهم زدن وضوح و کیفیت تصویر رنگ آنرا هم بهم می زند و تا حدی آن را از حالت طبیعی خارج می کند که اینها هم به دو دسته ابیراهی رنگی طولی و عرضی تقسیم می‌شوند.

2.   ابیراهی اعوجاج: تصویر هندسه واقعی خود را پیدا نمی‌کند و قسمتهای مختلف عدسی که دارای ضخامتهای متفاوتی است، در میزان انحراف پرتوهای تابشی به یک مقدار عمل نمی‌کند و انحراف یکنواخت نبوده و تصویراز وضوح می‌افتد، که این ابیراهی نیز به دو دسته اعوجاج بشکه‌ای و اعوجاج بالشی تقسیم می‌شود.

برخی ابیراهیهای دیگری مانند ابیراهی کروی که انحراف پرتو از کانون عدسی را سبب می‌شود، وجود دارند که بوسیله ساخت عدسیهای مرکب با هندسه ویژه این ابیراهیها اصلاح می‌شوند.

عدسیهای غیر کروی

برخی دستگاههای اپتیکی به لحاظ محدودیت در طراحی و سایر محدودیتها و ماهیت دستگاه عدسیهای غیر کروی را لازم دارند که جهت ایفای نقش در ْآن سیستمها ساخته شده اند.

مشخصات تصویر در عدسی

بسته به اینکه جسم در چه فاصله‌ای از عدسی قرار گیرد دارای تصویری حقیقی یا مجازی ، مستقیم یا وارون ، راست یا برگردان ، کوچکتر از جسم یا بزرگتر از آن و ... خواهد بود. رابطه حاکم بر فواصل جسم و تصویر عدسی نازک و فاصله کانونی آن بصورت زیر است:

(f = 1/(1/p + 1/q

که برای عدسی خیلی نازک (f = R/2) است، که در آن R شعاع کره دیوپتر عدسی و p فاصله جسم از رأس و q فاصله تصویر از رأس عدسی می‌باشد. برای یک عدسی ضخیم:

(f = 1/(n - 1)(1/R₁ - 1/R₂

که R₁ شعاع دیو پتر داخلی و کوچک و R₂ شعاع دیو پتر خارجی (بزرگ) و n ضریب شکست شیشه عدسی می‌باشد. این رابطه در طراحی و ساخت عینکهای طبی بکار برده می‌شود، طوریکه به توسط این رابطه چشم پزشکان نمره چشم را مشخص می‌نمایند. یعنی با داشتن n معلوم و فاصله کانونی مورد نیاز برای چشم بیمار شعاع های داخلی و خارجی عدسی را متناسب با فاصله کانونی مناسب انتخاب می‌کنند تا اصلاح چشم به توسط عینک مربوطه صورت گیرد، رابطه اخیر به فرمول عینک سازان معروف است.

داورپناه -اشتري - شاه محمدي - رسولي و . . . كجا هستيد ؟

سري به وبلاگ كلاس 101 بزنيد

خيلي ترافيك ايجاد كردند

شکست  

وقتي نور از محيط ‌هاي شفاف مختلف عبور مي‌كند، رفتار آن تغيير مي‌كند‌. در اين فصل مي‌خواهيم رفتار نور در.محيط‌هاي شفاف مختلف را بررسي كنيم و با عملكرد عدسي‌ها و منشور در وسيله‌هاي نوري آشنا شويم‌

شكست نور

هنگامي كه يك شيء مانند يك قاشق يا يك قلم را داخل يك ليوان محتوي آب مي‌گذاريم و از بيرون به ليوان نگاه مي‌كنيم

 قاشق و قلم را شكسته مي‌بينيم‌. همچنين وقتي به آب درون يك استخر نگاه مي‌كنيم‌، عمق استخر كم‌تر از مقدار واقعي آن

به نظر مي‌رسد‌. مشاهده‌ي پديده‌هايي از اين قبيل به سبب پديده‌ي شكست نور است

روي يك مقواي گلاسه دايره‌اي رسم مي‌كنيم و دو قطر عمود بر هم آن را مي‌كشيم‌. سنجاقي در مركز دایره و سنجاق ديگري در يك نقطه روي دايره  فرو مي‌كنيم‌، سپس مقدار را طوري داخل آب فرو مي‌بريم كه سطح آب بر 

يكي ازاين قطرها منطبق شود‌. در اين حالت سنجاق ديگري را آن قدر روي محيط دايره جابه‌جاي مي‌كنيم تا سه سنجاق روي يك خط راست قرار گيرند‌

آن‌گاه مقدار را از آب خارج مي‌كنيم‌. مشاهده مي‌شود كه بيرون از آب اين سه نقطه روي يك خط راست نيستند و اگر آن‌ها را به هم وصل كنيم يك خط شكسته .به وجود مي‌آيد‌

با انجام اين آزمايش نتيجه مي‌گيريم كه نور هنگام عبور از آب به هوا، مسير شكسته‌ي     را مي‌پيمايد، بنابراين هرگاه نور از محيط غليظ (آب) وارد   محيط رقيق (هوا) مي‌شود، از خط عمود دور مي‌شود‌

پرتويي كه روي سطح جدايي دو محيط مي‌تابد  پرتو تابش و پرتويي كه وارد محيط شفاف دوم مي‌شود ، پرتو شكست  ناميده مي‌شود‌. زاويه‌ي بين پرتو تابش و خط عمخود بر سطح جدايي دو محيط ، زاويه‌ي تابش  و زاويه‌ي بين پرتو شكست و خط عمود  زاويه‌ي شكست نام دارد

زاويه‌ي بين امتداد پرتو تابش و پرتو شكست را زاويه‌ي انحراف  مي‌گويند‌

قانون‌هاي شكست نور
با انجام آزمايش‌هاي متعدد، اسنل و دكارت، هر يك به طور مستقل به قانون‌هايي دست يافتند كه قانون‌هاي شكست نور ناميده مي‌شوند‌. اين قانون‌ها به صورت زير بيان مي‌شوند‌

 پرتو تابش، خط عمود بر سطح جدايي دو محيط در نقطه‌ي تابش و پرتو شكست در يك صفحه قرار دارند‌
 نسبت سينوس زاويه تابش به سينوس زاويه‌ي شكست مقداري ثابت است‌
اين مقدار ثابت را ضريب شكست محيط دوم نسبت به محيط اول مي‌نامند و آن را با نماد  نشان مي‌دهند‌
ضريب شكست يك محيط نسبت به خلأ (يا به طور تقريبي هوا) را ضريب شكست مطلق آن محيط مي‌گويند‌، يعني

اگر محيط اول، محيط غليظ و محيط دوم، هوا باشد داريم‌
 

عمق ظاهري و واقعي 

 

 

 

مطابق شكل، سکه‌اي در ته يك ظرف محتوي آب قرار دارد‌. پرتو نوري كه به طور مايل به سطح جدايي آب و هوا مي‌تابد‌، هنگام عبور از آب شكسته مي‌شود
‌
بنابراين وقتي از بالا به سکه نگاه مي‌كنيم، آن را كمي بالاتر مشاهده مي‌كنيم، علت اين پديده، شكست نور است‌. رابطه‌ي بين عمق واقعي ، عمق ظاهري   و ضريب شكست‌هاي دو محيط به صورت زير است‌

                                                                                                 

 
اگر محيط دوم، هوا باشد، يعني از هوا به داخل محيط شفاف (آب) نگاه كنيم، شيء داخل موحيط شفاف (آب) را نزديك‌تر

مي‌بينيم و رابطه‌اي بين عمق واقعي، عمق ظاهري و ضريب شكست محيط شفاف به صورت زير است‌

اما اگر محيط اول، هوا باشد، يعني از داخل محيط شفاف (آب) به هوا نگاه كنيم، شيء در هوا دورتر ديده مي‌شود و رابطه‌ را مي‌توانيم به صورت زيربنويسيم‌

زاويه‌ي حد

  

وقتي نور از محيط غليظ وارد محيط رقيق مي‌شود‌، با افزايش زاويه‌ي تابش، زاويه‌ي شكست نيز زياد مي‌شود‌. اگر زاويه‌ي تابش به مقداري برسد كه زاويه‌ي شكست   شود، زاويه‌ي تابش را زاويه‌ي حد مي‌گويند‌. بنابراين زاويه‌ي حد زاويه‌ي تابشي است كه به ازاي آن، زاويه‌ي شكست    شود يا به بيان ديگر پرتو شكست بر سطح جدايي دومحيط مماس شود‌

 

 

 

 

 

 

 

 

با توجه به رابطه‌ي بين ضريب شكست‌هاي دو محيط با زاويه‌هاي تابش و شكست داريم‌

 

اگر زاويه‌ي حد را با    نشان دهيم، خواهيم داشت‌

اگر محيط دوم هوا باشد، داريم‌

 

  

 

 

 

مسير نور در منشور   منشور، بخشي از يك محيط شفاف است كه قاعده‌ي آن به شكل‌هاي متفاوت است‌. در رايج‌ترين آن‌ها، قاعده به شكل مثلث است‌. منشور كاربردهاي فراواني دارد‌. يكي از كاربردهاي آن، تغيير مسير نور است‌. وقتي نور به منشور مي‌تابد، به طور معمول، هنگام ورود نور به آن و هنگام خروج نور از منشور شكست مي‌يابد و نور با انحراف نسبت به امتداد اوليه از آن خارج مي‌شود‌             پاشيدگي نور در عبور منشور                   هنگامي كه نور سفيد را از يك منشور عبور مي‌دهيم، چون ضريب شكست منشور براي نورهاي با رنگ‌هاي مختلف متفاوت است، در نتيجه نورهايي با رنگ‌هاي متفاوت از منشور خارج مي‌شوند‌. تجزيه‌نور به رنگ‌هاي متفاوت را به وسيله‌ي منشور، پاشيدگي نور مي‌نامند‌     در رنگين كمان نيز، نور خورشيد در قطره‌هاي باران معلّق در هوا تجزيه مي‌شوند و نور خروجي از اين قطره‌ها، به صورت يك طيف رنگي مشاهده مي‌شوند‌. نورهاي رنگي حاصل از پاشيدگي نور، در عبور از منشور را طيف آن نور مي‌نامند‌       چگونگي تشكيل تصوير در عدسي‌هاي همگرا براي به‌‌دست آوردن تصوير در عدسي، شبيه آينه‌ها عمل مي‌كنيم‌. شيء را روي محور اصلي مي‌گذاريم. تصوير نقطه‌ي انتهاي شيء را با رسم روپرتو به دست مي‌آوريم‌. سپس از نقطه‌ي حاصل بر محور اصلي عدسي عمود رسم مي‌كنيم تا تصوير شيء به دست‌ آيد‌. اگر تصوير از پرتوهاي شكست به دست آيد، آن را تصوير حقيقي مي‌نامند‌. اما اگر تصوير از امتداد پرتوهاي شكست حاصل شود‌، آن را تصوير مجازي مي‌نامند‌. در عدسي‌هاي همگرا نيز شبيه آينه‌هاي مقعر، با تغيير محل شيء نسبت به عدسي، شش حالت به وجود مي‌آيد كه ويژگي‌هاي تصوير  در اين حالت‌ها با هم تفاوت دارند‌   الف – شيء در فاصله‌ي دور از عدسي (بي‌نهايت) است‌ ويژگي‌هاي تصوير‌: حقيقي، وارون، كوچك‌تر از شيء، رويكانون اصلي در طرف ديگر عدسي   ب – شيء دورتر ازاست‌ ويژگي‌هاي تصوير‌: حقيقي، وارون، كوچك‌تر از شيء، بين  و  در طرف ديگر عدسي‌     پ – شيء روي است‌     ويژگي‌هاي تصوير‌: حقيقي، وارون، به اندازه‌ي شيء، روي  در طرف ديگر عدسي‌         ت – شيء بين  و  است‌      ويژگي‌هاي تصوير‌: حقيقي، وارون، بزرگ‌تر از شيء، دورتر از در طرف ديگر عدسي‌         ث – شيء روي است‌       ويژگي‌هاي تصوير‌: تصوير در بي‌نهايت تشكيل مي‌شود‌         ج – شيء در فاصله‌ي كانوني است‌         ويژگي‌هاي تصوير‌: مجازي، مستقيم، بزرگ‌تر از شيء، همان طرف عدسي و در فاصله‌ي دورتر‌       ويژگي‌هاي عدسي‌هاي واگرا   الف – محور اصلي، مركز نوريمشابه عدسي‌هاي همگرا در اين جا نيز، خطي كه مركز دو سطح كروي عدسي را به هم وصل مي‌كند، محور اصلي  عدسي ناميده مي‌شود و نقطه‌ي مياني عدسي را كه روي محور اصلي قرار دارد، مركز نوري عدسي مي‌نامند‌     در عدسي واگرا نيز، پرتوهايي كه به مركز نوري عدسي مي‌تابند، بدون انحراف از عدسي خارج مي‌شوند‌       ب – كانون عدسي‌هاي واگرا هرگاه يك دسته پرتو نور موازي با محور اصلي به عدسي بتابند، پرتوهاي خروجي از هم دور مي‌شوند ولي امتداد آن‌ها در نقطه‌اي روي محور اصلي هم‌ديگر را قطع مي‌كنند كه به آن نقطه كانون اصلي عدسي واگرا مي‌گويند كه اين كانون مجازي است‌       هرگاه پرتو نور طوري به عدسي واگرا بتابد كه امتداد آن از كانون اصلي بگذرد، پرتو خروجي پس از شكست، موازي محور اصلي عدسي خواهد بود‌         تصوير در عدسي‌هاي واگرا تصوير  هر شيء كه عمود بر محور اصلي است مشابه آيينه‌ي محدب است‌. يعني فقط يك حالت بيش‌تر به وجود نمي‌آيد‌. شيء در هر فاصله‌اي از عدسي باشد، تصوير آن، مجازي ، مستقيم، كوچك‌تر از شيء، در فاصله‌ي كانوني و در همان طرف عدسي اما در فاصله‌اي نزديك‌تر تشكيل مي‌شود‌            توان عدسي‌ها   هر چه ضخامت عدسي همگرا بيش‌تر باشد، يا به بيان ديگر فاصله‌ي كانوني آن كوچك‌تر باشد، توانايي عدسي در همگرا كردن پرتوها بيش‌تر است‌    هر چه ضخامت عدسي واگرا بيش‌تر باشد، يا به بيان ديگر، فاصله‌ي كانوني آن كوچك‌تر باشد توانايي عدسي در واگرا كردن پرتوها بيش‌تر است‌   توانايي عدسي‌ها در همگرا يا واگرا كردن پرتوها را توان عدسي مي‌گويند و آن را با نماد   نشان مي‌دهند‌. توان عدسي با فاصله‌ي كانوني آن رابطه‌ي عكس دارد‌. يعني    در اين رابطه، فاصله‌ي كانوني   بر حسب متر و توان عدسي    بر حسب عكس متر    يا ديوپيتر  است‌. توان عدسي‌هاي همگرا مثبت و توان عدسي‌هاي واگرا، منفي است‌      چشم و معايب آن     آن‌ها و محيط پيرامون خود را تشخيص مي‌دهيم‌ يكي ازعضوهاي بسيار مهم و حساس بدن موجودهاي زنده، چشم است‌. به كمك چشم رنگ جسم‌ها و بزرگي و كوچكي به عنوان مثال وقتي به يك درخت نگاه مي‌كنيم، تصويري از آن در انتهاي چشم ما تشكيل مي‌شود و ما را قادر مي‌سازد كه آن درخت را ببينيم‌       چشم عضوي تقريباً كروي شكل و ژله‌مانند است كه درون پوسته‌ي سختي به نام صلبيّه قرار دارد، بخش جلويي صلبيه كه شفاف است، قرنيّه نام دارد‌. در پشت قرنيه مايع شفافي به نام زلاليه قرار گرفته است‌. مردمك دريچه‌اي است كه با تغيير قطر آن، شدت نور ورودي به چشم تنظيم مي‌شود‌. در پشت مردمك عدسي چشم قرار مي‌گيرد‌. عدسي چشم، يك عدسي همگراي دوكوژ است كه از ماده‌اي ژله مانند، ا نعطاف پذير و شفاف ساخته شده است‌. اين عدسي توسط يك دسته تارهاي آويزي كه به ماهيچه‌اي به نام ماهيچه‌ي مژگاني متصل هستند، نگه داشته مي‌شود‌. اين ماهيچه‌ها، ضخامت عدسي را كنترل مي‌كنند‌. تصوير جسم‌ها بر روي پرده‌اي به نام شبكيه كه در انتهاي چشم قرار دارد تشكيل مي‌شود‌ تغيير فاصله‌ي كانوني چشم، براي ايجاد تصويرهاي واضح از جسم‌هاي دور يا نزديك روي شبكيه، تطابق ناميده مي‌شود‌         گستره‌ي ديد طبيعي در يك چشم سالم از فاصله‌هاي حدود تا بي‌نهايت عمل تطابق به خوبي انجام مي‌شود‌. براي افراد جوان، اين فا صله از كوچك‌تر است كه با افزايش سن، دورتر مي‌شود‌ نزديك‌ترين محلي كه اگر جسمي در آن جا واقع شود، چشم بدون تحمّل فشار زيادي مي‌تواند آن را واضح ببيند، كم‌ترين فاصله‌ي ديد چشم (نقطه‌ي نزديك چشم) ناميده مي‌شود‌ دورترين محلي كه اگر جسمي در آن جا واقع شود، چشم بدون انجام عمل تطابق مي‌تواند آن را واضح ببيند، بيش‌ترين فاصله‌ي ديد چشم (نقطه‌ي دور چشم) نام دارد‌     دوربين نجومي   دو كاربرد مهم عدسي‌ها، ميكروسكوپ و دوربين نجومي است‌. در ساختمان دوربين نجومي شبيه ميكروسكوپ، از دو عدسي همگرا كه محور اصلي آن‌ها بر يك‌ديگر منطبق است‌، استفاده مي‌شود ولي ضخامت‌هاي دو عدسي با هم متفاوت است‌ فاصله‌ي كانوني عدسي شيئي (عدسي كه به شيء نزديك‌تر است)، حدود متر و فاصله‌ي كانوني عدسي چشمي  (عدسي كه به چشم نزديك‌تر است)، حدود چند سانتي‌متر است‌     جسم در بي‌نهايت قرار دارد، بنابراين تصوير آن روي كانون عدسي شيئي قرار مي‌گيرد‌. دوربين را طوري تنظيم مي‌كنند كه دو كانون بر هم منطبق باشند، بنابراين تصوير نهايي در دوربين، مجازي، وارون وكوچك‌تر از شيء است‌

 

 

 نکته 

نکات مهم در عدسيها

نکته ۱ - q در صورتی منفی است که تصوير مجازی باشد.  

نکته ۲ -در عدسی همگرا تصوير در صورتی مجازی است که جسم در فاصله کانونی باشد.

نکته ۳ -در عدسی واگرا  اگر جسم حقيقی باشد تصوير آن هميشه مجازی  و کوچکتر است .

نکته ۴ -اگر تصوير مستقيم باشد ، مجازی نيز هست .

نکته ۵ -در عدسی همگرا ، اگر جسم در فاصله کانونی باشد تصوير آن مجازی ،بزرگتر و مستقيم است .

نکته ۶ - در عدسی همگرا ، اگر جسم بين f و 2f باشد تصوير آن حقيقی ، بزرگتر و معکوس است و خارج از 2f تشکيل می شود .

نکته ۷ - در عدسی همگرا ،اگر جسم روی 2f باشد تصوير آن حقيقی ، برابر جسم و معکوس است و زير 2f تشکيل می شود .

نکته ۸ - در عدسی همگرا ، اگر جسم خارج از 2f باشد تصوير آن حقيقی ،کوچکتر و معکوس است و بين f و  2f تشکيل می شود .

نکته ۹ -در عدسی واگرا ، در هر وضعيت جسم تصوير آن مجازی ، کوچکتر و مستقيم است و در فاصله کانونی می باشد .

نکته۱۰ - در رابطه توان عدسی f بايد بر حسب متر باشد و در اينصورت توان بر حسب ديوپتر خواهد بود.           

                                                                              D=1/f

نکته ۱۱ - عدسی همگرا دارای توان مثبت و عدسی واگرا توان منفی دارد .

نکته ۱۲ - اگر دو يا چند عدسی را به هم بچسبانيم ( عدسی مرکب )توان کل با مجموع توان های عدسيها برابر است . ....  D=D₁+D₂

نکته ۱۳ - ميکروسکوپ و دوربين نجومی هر دو از دو عدسی همگرا تشکيل شده اند .

نکته ۱۴ - در ميکروسکوپ جسم بايد بين fو 2f عدسی شيئ قرار گيرد .

نکته ۱۵ - در ميکروسکوپ تصوير حقيقی جسم در فاصله کانونی عدسی چشمی تشکيل می شود و در آخر تصويری مجازی و معکوس نسبت به جسم و بسيار بزرگتر تشکيل می شود.

نکته ۱۶ - در دوربين نجومی فاصله دو عدسی چشمی و شيئ برابر مجموع فاصله کانونی دو عدسی است .يعنی کانونها بر هم منطبق هستند .

 نکته ۱۷ - در رابطه بزرگنمايی اعداد هميشه مثبت هستند 

                               طول جسم /طول تصوير= m=q/p    

 نکته ۱۸ - اگر فقط يکی از سه کميت p , q , f  معلوم باشد . ابتدا به کمک رابطه بزرگنمايی q را بر حسب p بدست آورده و با توجه به مجازی يا حقيقی  بودن تصوير مقدار q را در رابطه اصلی قرار می دهيم.

نکته ۱۹ - فاصله کانونی عدسی همگرا مثبت و عدسی واگرا منفی است .

نکته ۲۰ - حالتهای تصوير در عدسی همگرا مانند آينه مقعر است .

نکته ۲۱ - حالتهای نصوير در عدسی واگرا مانند آينه محدب است .

    برای ديدن حالتهای تصوير روی آدرس زير کليک کنيد. 

سوالات عدسی ها

عدسی 

۱-عدسی همگرايی تصوير لامپی را بر روی يک پرده دو برابر اندازه آن نشان می دهد . اگر عدسی را ۲cm به پرده نزديک کنيم ،تصويری نصف اندازه اصلی لامپ تشکيل می شود . فاصله کانونی عدسی چند سانتی متر است؟  (  ۷۸  ر )

 ۱)۴                ۲)۶            √ ۳)۸               ۴)۲۴

۲-جسمی مقابل يک عدسی واگرا به فاصله کانونی f قرار گرفته است. اگر تصوير مجازی جسم به فاصله f/2 از عدسی تشکيل شود . جسم در چه فاصله ای از عدسی قرار دارد؟

  (۷۹  ت  )           

 √ 1)f        

    2)2f

    3)f/2    

    4)f/3

۳-ضريب شکست آب ۳/۴ است. اگر از ديد قائم عمق ظاهری استخری 1.2متر به نظر برسد عمق واقعی چند متر است؟  ( ۷۹  ر  )

  ۱)۰/۸         ۲)۰/۹          √ ۳)۱/۶            ۴)۱/۸

۴-هر گاه جسمی از کانون تا فاصله خيلی دور نسبت به يک عدسی واگرا تغيير مکان بدهد ، تصويرش در چه ناحيه ای جابجا می شود؟ (۷۹  ر )

  ۱)از نصف فاصله کانونی تا بينهايت    

   ۲)از بينهايت تا کانون

   ۳)از کانون تا نصف فاصله کانونی

 √ ۴)از نصف فاصله کانونی تا کانون

۵-دو عدسی نازک با توانهای 2D- و 4D+ را به هم می چسبانيم و عدسی مرکبی می سازيم . فاصله کانونی اين عدسی مرکب چند سانتی متر است؟ (  ۸۰  ت )

 √ ۱)۵۰             ۲)۷۵            ۳)۱۰۰              )۱۲۵

۶-يک عدسی همگرا به توان ۵ديوپتری را رو به خورشيد می گيريم . پشت عدسی و روی يک ديواره يک لکه نورانی تشکيل می شود. برای آنکه کوچکترين و پر نور ترين لکه روی ديوار بوجود آيد ، فاصله عدسی تا ديوار بايد چند سانتی متر باشد؟( ۸۱  ت )

   ۱)۰/۲           ۲)۰/۵            ۳)۵           √  ۴)۲۰

۷-از بهم چسباندن يک عدسی همگرا به فاصله کانونی ۵۰cm  و يک عدسی واگرا ، عدسی مرکبی حاصل شده است. توان عدسی مرکب 3D- است. فاصله کانونی عدسی واگرا چند سانتی متر است؟ (۸۱  ت  )

  √ ۱)۲۰             ۲)۳۰              ۳)۴۰             ۴)۵۰

۸-يک عدسی از يک جسمی که درفاصله ۱۲cm از آن قرار دارد تصويری مجازی می دهد که طولش ۲/۱  طول جسم است. نوع عدسی چيست؟ و فاصله کانونی آن چند سانتی متر است؟ (۸۱  ر )

√۱)واگرا  ۱۲        ۲)واگرا ۶۰         ۳)همگرا  ۱۲           ۴)همگرا ۶۰

۹-يک دسته پرتو تک رنگ با زاويه تابش  ۴۵ درجه از هوا به محيط شفافی به ضريب شکست Γ۲  می تابد . اين دسته پرتو موقع ورود به اين محيط چند درجه از راستای اوليه منحرف می شود؟(۸۱  ر )

  ۱)صفر          √۲)۱۵              ۳)۳۰              ۴)۴۵

۱۰-در عدسی همگرا در صورتی شی و تصوير آن در طرف عدسی قرار می گيرند که شی در :    (۸۲  ر )

    ۱)بين کانون و دو برابر فاصله کانونی باشد

  √ ۲)داخل فاصله کانونی باشد

     ۳)خارج از فاصله کانونی باشد

     ۴)بين عدسی تا  نقطه ای به فاصله دو برابر فاصله کانونی باشد 

۱۱-در ميکروسکوپ تصويری که عدسی شيئ از شی ايجاد می کند، چگونه است ودر کجا تشکيل می شود ؟ (۸۲  ر)

    ۱)مجازی - خارج از فاصله بين دو عدسی

     ۲)حقيقی - خارج از فاصله بين دو عدسی

    ۳)مجازی -داخل فاصله کانونی عدسی چشمی

 √ ۴)حقيقی-داخل فاصله کانونی عدسی چشمی

۱۲-فاصله يک شی از عدسی واگرايی ۴ برابر فاصله کانونی عدسی است. در اين صورت طول شی چند برابر طول تصوير است؟ ( ۸۳  ر  )

  ۱)۲            ۲)۳              ۳)۴           √ ۴)۵

۱۳-يک ذره بين تصوير حقيقی خورشيد را در ۲۰cm خود تشکيل می دهد . توان آن چند ديوپتر است؟ ( ۸۴ ت )

  ۱)۲            √ ۲)۵               ۳)۱۰              ۴)۲۰

۱۴- کدام پرتو در ورود از هوا به شيشه کمتر منحرف می شود ؟ ( ۸۵ ت )

 √ ۱) قرمز        ۲) سبز            ۳) آبی             ۴) بنفش

۱۵- توان يک عدسی ۴+ ديوپتر است . اين عدسی از جسمی که روی محور اصلی و در ۵/. متری عدسی قرار دارد ، چگونه تصويری تشکيل می دهد ؟ ( ۸۵ ت ) 

     ۱) مجازی ٬ کوچکتر                ۲) مجازی ، بزرگتر

   √ ۳)حقيقی ٬ هم اندازه             ۴) حقيقی ٬ بزرگتر 

۱۶- کدام عبارت در باره عدسی همگرا درست نيست ؟  ( ۸۵ ر )

 √ ۱) اگر جسم روی محور اصلی جابجا شود تصوير نيز روی محور اصلی در خلاف حرکت جسم جابجا می شود .

 √ ۲) پرتوی که بر مرکز نوری عدسی بتابد به موازات محور اصلی خارج می شود .

   ۳) پرتوی که به موازات محور اصلی بر عدسی بتابد از کانون عدسی می گذرد .

   ۴) بسته به شرايط هم تصوير حقيقی و هم تصوير مجازی تشکيل می دهد .

عدسی 

۱-عدسی همگرايی تصوير لامپی را بر روی يک پرده دو برابر اندازه آن نشان می دهد . اگر عدسی را ۲cm به پرده نزديک کنيم ،تصويری نصف اندازه اصلی لامپ تشکيل می شود . فاصله کانونی عدسی چند سانتی متر است؟  (  ۷۸  ر )

 ۱)۴                ۲)۶            √ ۳)۸               ۴)۲۴

۲-جسمی مقابل يک عدسی واگرا به فاصله کانونی f قرار گرفته است. اگر تصوير مجازی جسم به فاصله f/2 از عدسی تشکيل شود . جسم در چه فاصله ای از عدسی قرار دارد؟

  (۷۹  ت  )           

 √ 1)f        

    2)2f

    3)f/2    

    4)f/3

۳-ضريب شکست آب ۳/۴ است. اگر از ديد قائم عمق ظاهری استخری 1.2متر به نظر برسد عمق واقعی چند متر است؟  ( ۷۹  ر  )

  ۱)۰/۸         ۲)۰/۹          √ ۳)۱/۶            ۴)۱/۸

۴-هر گاه جسمی از کانون تا فاصله خيلی دور نسبت به يک عدسی واگرا تغيير مکان بدهد ، تصويرش در چه ناحيه ای جابجا می شود؟ (۷۹  ر )

  ۱)از نصف فاصله کانونی تا بينهايت    

   ۲)از بينهايت تا کانون

   ۳)از کانون تا نصف فاصله کانونی

 √ ۴)از نصف فاصله کانونی تا کانون

۵-دو عدسی نازک با توانهای 2D- و 4D+ را به هم می چسبانيم و عدسی مرکبی می سازيم . فاصله کانونی اين عدسی مرکب چند سانتی متر است؟ (  ۸۰  ت )

 √ ۱)۵۰             ۲)۷۵            ۳)۱۰۰              )۱۲۵

۶-يک عدسی همگرا به توان ۵ديوپتری را رو به خورشيد می گيريم . پشت عدسی و روی يک ديواره يک لکه نورانی تشکيل می شود. برای آنکه کوچکترين و پر نور ترين لکه روی ديوار بوجود آيد ، فاصله عدسی تا ديوار بايد چند سانتی متر باشد؟( ۸۱  ت )

   ۱)۰/۲           ۲)۰/۵            ۳)۵           √  ۴)۲۰

۷-از بهم چسباندن يک عدسی همگرا به فاصله کانونی ۵۰cm  و يک عدسی واگرا ، عدسی مرکبی حاصل شده است. توان عدسی مرکب 3D- است. فاصله کانونی عدسی واگرا چند سانتی متر است؟ (۸۱  ت  )

  √ ۱)۲۰             ۲)۳۰              ۳)۴۰             ۴)۵۰

۸-يک عدسی از يک جسمی که درفاصله ۱۲cm از آن قرار دارد تصويری مجازی می دهد که طولش ۲/۱  طول جسم است. نوع عدسی چيست؟ و فاصله کانونی آن چند سانتی متر است؟ (۸۱  ر )

√۱)واگرا  ۱۲        ۲)واگرا ۶۰         ۳)همگرا  ۱۲           ۴)همگرا ۶۰

۹-يک دسته پرتو تک رنگ با زاويه تابش  ۴۵ درجه از هوا به محيط شفافی به ضريب شکست Γ۲  می تابد . اين دسته پرتو موقع ورود به اين محيط چند درجه از راستای اوليه منحرف می شود؟(۸۱  ر )

  ۱)صفر          √۲)۱۵              ۳)۳۰              ۴)۴۵

۱۰-در عدسی همگرا در صورتی شی و تصوير آن در طرف عدسی قرار می گيرند که شی در :    (۸۲  ر )

    ۱)بين کانون و دو برابر فاصله کانونی باشد

  √ ۲)داخل فاصله کانونی باشد

     ۳)خارج از فاصله کانونی باشد

     ۴)بين عدسی تا  نقطه ای به فاصله دو برابر فاصله کانونی باشد 

۱۱-در ميکروسکوپ تصويری که عدسی شيئ از شی ايجاد می کند، چگونه است ودر کجا تشکيل می شود ؟ (۸۲  ر)

    ۱)مجازی - خارج از فاصله بين دو عدسی

     ۲)حقيقی - خارج از فاصله بين دو عدسی

    ۳)مجازی -داخل فاصله کانونی عدسی چشمی

 √ ۴)حقيقی-داخل فاصله کانونی عدسی چشمی

۱۲-فاصله يک شی از عدسی واگرايی ۴ برابر فاصله کانونی عدسی است. در اين صورت طول شی چند برابر طول تصوير است؟ ( ۸۳  ر  )

  ۱)۲            ۲)۳              ۳)۴           √ ۴)۵

۱۳-يک ذره بين تصوير حقيقی خورشيد را در ۲۰cm خود تشکيل می دهد . توان آن چند ديوپتر است؟ ( ۸۴ ت )

  ۱)۲            √ ۲)۵               ۳)۱۰              ۴)۲۰

۱۴- کدام پرتو در ورود از هوا به شيشه کمتر منحرف می شود ؟ ( ۸۵ ت )

 √ ۱) قرمز        ۲) سبز            ۳) آبی             ۴) بنفش

۱۵- توان يک عدسی ۴+ ديوپتر است . اين عدسی از جسمی که روی محور اصلی و در ۵/. متری عدسی قرار دارد ، چگونه تصويری تشکيل می دهد ؟ ( ۸۵ ت ) 

     ۱) مجازی ٬ کوچکتر                ۲) مجازی ، بزرگتر

   √ ۳)حقيقی ٬ هم اندازه             ۴) حقيقی ٬ بزرگتر 

۱۶- کدام عبارت در باره عدسی همگرا درست نيست ؟  ( ۸۵ ر )

 √ ۱) اگر جسم روی محور اصلی جابجا شود تصوير نيز روی محور اصلی در خلاف حرکت جسم جابجا می شود .

 √ ۲) پرتوی که بر مرکز نوری عدسی بتابد به موازات محور اصلی خارج می شود .

   ۳) پرتوی که به موازات محور اصلی بر عدسی بتابد از کانون عدسی می گذرد .

   ۴) بسته به شرايط هم تصوير حقيقی و هم تصوير مجازی تشکيل می دهد .

ضریب شکست محیط شفافی ۵/۱ و سرعت نور در آن ۲۰۰۰۰۰ کیلومتر بر ثانیه است اگر ضریب شکست محیط شفاف دیگری۰ (چهار سوم)  باشد سرعت نور در آنرا حساب کنید.     

ولي نام كاربري شما به ترتيب

jahantab

zohani

ahamadi-2

                                                          به نام خدا

                                             فصل پنجم : شکست نور

بزرگ نمایی خطی عدسی ها

1- یک عدسی همگرا از جسمی که در مقابل آن است تصویری مستقیم وودوبرابر طول جسم تشکیل می دهد. اگر فاصله جسم تا تصویر 40 سانتی متر باشد محسبه   کنید؟

    الف) فاصله جسم تا عدسی    ب) فاصله ی تصویر تا عدسی   

2- در یک عدسی محدب فاصله ی جسم تا تصویر حقیقی اش برابر cm 40 می باشد. اگر بزرگنمایی عدسی 3 باشد;

الف) فاصله ی تصویر تا عدسی وفاصله ی جسم تا عدسی را حساب کنید.

ب) فاصله ی کانونی عدسی را حساب کنید.

3- جسمی در فاصله ی 20سانتی متری یک عدسی واقع است. اگر تصویر این جسم مجازی و اندازه ی   آن نصف اندازه ی جسم باشد;

الف) فاصله ی تصویر تا عدسی چه قدر است.

ب) فاصله ی کانونی عدسی را به دست آورید.

4- در عدسی واگرا لبه ها ........ از وسط آن است ودر عدسی همگرا لبه ها ......... از عدسی است.

5- در دوربین عکاسی از چه نوع عدسی استفاده می شود؟

6- جسمی در فاصله ی f2 از یک عدسی همگرا قرار دارد با رسم شکل ویژگی های تصویر را تعیین کنید ؟

7- جسمی را در فاصله ی 30سانتی متر عدسی همگرایی به فاصله ی کانونی  cm12 قرار می دهیم.   فاصله ی  تصویر تا عدسی و نوع آن راتعیــیــن کنید.

8- جسمی در فاصله ی 20سانتی متری عدسی     واگرایی به فاصله ی کانونی  cm5 قرار دارد .    فاصله ی تصویر از عدسی را به دست آورید ؟

9- جسمی را در فاصله ی 10 سانتی متر عدسی واگرایی قرار می دهیم. تصویر این جسم در فاصله ی 5 سانتی متری عدسی تشکیل می شود. فاصله ی کانونی عدسی را حساب کنید ؟

10- جسمی در فاصله ی 18 سانتی متر عدسی واگرایی به فاصله ی کانونی 6 سانتی متر قرار داده شده است. فاصله ی تصویر تا عدسی چه قدر است؟  بزرگنمایی عدسی را در این حالت حسا ب کنید ؟

11- جسمی را در چه فاصله ای از عدسی واگرا به فاصله ی کانونی  cm8 قرار دهیم تا تصویر ش در فاصله ی 4 سانتی متری عدسی تشکیل شود. بزرگنمایی در این حالت چه قدر است ؟

12- جسمی را در فاصله ی 16 سانت متری عدسی همگرایی به شعاع 24 سانتی مترقرار می دهیم.     بزرگنمایی عدسی را به دست آورید ؟(با رسم تقریبی شکل)

پایان                      20/1/1389  

زاويه ي شكست را تعريف كنيد؟

219 . پرتو نوري با زاويه ي30 درجه از اب وارد شيشه ميشود اندازه ي زاويه شكست وزاويه انحراف را پيدا كنيد ( ضريب شكست آب 1/3 و ضريب شكست شيشه 1/5 مي باشد )

220. پرتو نوري تحت زاويه 45درجه از هوا وارد محيط شفافي به ضريب شكست 1/4 ميشود . زاويه ي شكست وزاويه ي انحرا ف ان را به دست اوريد .؟

221شكل مقابل مسير نور را در دو محيط شفاف مختلف نشان ميدهد . با تو جه به شكل به سوال هاي زير پاسخ دهيد؟

الف ) زاويه شكست چند درجه است ؟

ب ) ضريب شكست كدام محيط بيش تر است؟

پ ) زاويه انحراف چند درجه است؟

زاويه ي شكست را تعريف كنيد؟

219 . پرتو نوري با زاويه ي30 درجه از اب وارد شيشه ميشود اندازه ي زاويه شكست وزاويه انحراف را پيدا كنيد ( ضريب شكست آب 1/3 و ضريب شكست شيشه 1/5 مي باشد )

220. پرتو نوري تحت زاويه 45درجه از هوا وارد محيط شفافي به ضريب شكست 1/4 ميشود . زاويه ي شكست وزاويه ي انحرا ف ان را به دست اوريد .؟

221شكل مقابل مسير نور را در دو محيط شفاف مختلف نشان ميدهد . با تو جه به شكل به سوال هاي زير پاسخ دهيد؟

الف ) زاويه شكست چند درجه است ؟

ب ) ضريب شكست كدام محيط بيش تر است؟

پ ) زاويه انحراف چند درجه است؟

با توجه به شكل مقابل عبارت هاي زير را كامل كنيد

الف) زاويه تابش نور ............ درجه و زاويه شكت نور ........... درجه ات.

ب) زاويه ي انحراف پرتو نور .......درجه ات

70از ار تفاع 6 متري گلوله اي به جرم mرا از حالت سكون رها مي كنيم . در چه ارتفاعي انرژي جنبشي گلوله دو برابر انرژي پتانسيل گلوله در همان نقطه ميشود ؟

!!!سلام به همه ی دانش اموزان  کوشا!!!

رکورد سوالات شکسته شد

44 عدد سوال امتحانی  در 10 صفحه از ورد 2003

( پرتکرار از اول فصل کار تا قسمتی از فصل عدسی ها)

کاری از سید محمد قادر داورپناه

دانلود

222پرتو نوري با زاويه تابش 60درجه از شيشه به هوا مي تابد اگر زاويه انحراف پرتو نور15 درجه باشد با رسم پرتو هاي تابش و شكست . زاويه ي شكست را تعيين كنيد؟

223 . كدام يك از عبارت هاي زير درست وكدام يك نا درست است

الف) هرگاه بيننده در محيط غليظ تر باشد . عمق ظاهري بيش تر از عمق واقعي خواهد بود ؟

ب) هرگاه بيننده در محيط رقيقتر باشد . عمق محيط غليظ كم تر به نظر مي رسد.؟

 ورمز کاربری من را در وبلاگ physic5-student به عنوان پست  در این ویلاگ به صورت رمزی بفرستید  رمز انتخابی پست را برایتان ارسال کرده ام

الف   انرژی اتلافی چند ژول است؟

ب)   در بالا ترین نقطه .انرژی پتانسیل گرانشی چند ژول خاهد شد؟

پ)   بالاترن ارتفاعی که گلوله به ان می رسد . چند متراست؟

الف)   چه اندازه انرژی درونی سطح گلوله افزایش یافته است؟

ب)   سرعت گتوله در نقطهی bچند متر بر ثانیه است.؟

انرژی پتانسیل کشسانی راتعریف کنید.

کلمه یاعبارت درست راداخل پرانتزانتخاب نمایید.

الف)انرژی ذخیره شده درفنرکشیده یافنرمتراکم راانرژی (پتانسیل گرانشی-پتانسیل کشسانی)می نامند.

ب)هرچه طول فنربیش ترتغییرکندانرژی پتانسیل کشسانی آن(بیش تر- کم تر)است.

پ)انرژی پتانسیل کشسانی فنری که cm5فشرده شده (بیش تراز-برابربا)انرژی پتانسیل کشسانی فنری است که cm5کشیده می شود.

ت)هرچه زه کمان رابیش تربکشیم طبق قانون پایستگی انرژِی ،سرعت پرتاب تیر ازکمان (بیش تر-کم تر)می شود.

جاهای خالی راباکلمه های مناسب پرکنید.

الف)وقتی وزنه ای روی سطح افقی به فنری برخوردکرده آن رافشرده می کندانرژی         به انرژی             تبدیل می شود.

ب)وقتی تیری ازکمان رهامی شود،انرژی          به انرژی              تبدیل می شود.

پ)هرچه تغییرطول فنر           باشد،انرژی           آن بیش ترمی شود.

ت)وزنه ای که ازیک ارتفاع معین برروی فنری قائم سقوط می کند،انرژی         آن به انرژی         ودرنهایت به انرژی تبدیل می شود.

درستی یانادرستی جمله های زیررامشخص کنید.

الف)انرژی ذخیره شده درفنرکشیده شده یافشرده شده انرژی پتانسیل فنرنامیده می شود.

ب)اگرفنرتغییرطول هم ندهد،مقداری انرژی پتانسیل کشسانی دارد.

پ)هرجسمی مانندفنر،حالت کشسانی داشته باشد،می تواندانرژی پتانسیل کشسانی درخودذخیره کند.

ت)وقتی یک تیرانداززه کمان رامی کشد،انرژی پتانسیل کشسانی آن کم می شود.

ث)وقتی اسباب بازی کوکی راکوک می کنیم انرژی ماهیچه ای مابه انرژِی پتانسیل کشسانی تبدیل می شود.

مطابق شکل گلوله به جرم mروی سطح افقی به طرف فنرمتصل به دیوارمی رودوبه آن برخوردمی کندوفنررافشرده می کندودرنقطه ی  cمتوقف می شود.

الف)گلوله وفنردرنقاط AوBوCچه نوع انرژی ای دارند؟

ب)اگرسطح اصکاک داشته باشد،فنرکم ترفشرده می شود یابیش تر؟

درشکل مقابل وزنه روی سطح افقی بدون اصطکاک به فنرمتصل شده است،توسط وزنه فنررافشرده کرده وسپس آن رارهامی کنیم .حرکت وزنه راطبق قانون پایستگی انرژی توصیف کنید.