فيزياء - وسائط متعددة PDF
Document Details
Uploaded by Deleted User
Tags
Summary
This document appears to be lecture notes or a set of study notes, covering various concepts of optics, such as types of lenses, and their properties. It primarily focuses on explaining and classifying lenses, discussing their different types, their characteristics, and how they work.
Full Transcript
العدسات . Les lentilles 1-1تعريف: العدسة وسط شفاف ومتجانس محدود بوجهين كرويين أو بوجه كروي واآلخر مستوي،وتصنع غالبا من الزجاج أو البالستيك....
العدسات . Les lentilles 1-1تعريف: العدسة وسط شفاف ومتجانس محدود بوجهين كرويين أو بوجه كروي واآلخر مستوي،وتصنع غالبا من الزجاج أو البالستيك. 2-2أنواع العدسات تصنف العدسة ألى صنفين حسب طبيعة حافتها: -1عدسات ذات حافة رقيقة :تتميز بكونها رقيقة عند الحافة وتزداد سمكا في الوسط. -2عدسات ذات حافة سميكة:تتميز بكونها رقيقة في الوسط وأكثر سمكا عند الحافة. عدسات عدسات ذو وجه كروي عدسات ذات حافة سميكة . عدسات ذات حافة رقيقة . ذات وجهين كرويين. واآلخر مستوي . 1-3التصنيف الفيزيائي للعدسات: تصنف العدسات فيزيائيا إلى صنفين: العدسة المجمعة:تنبثق منها حزمة ضوئية متجمعة إذا أضيئت بحزمة ضوئية متوازية. العدسة المفرقة:تنبثق منها حزمة ضوئية مفرقة إذا أضيئت بحزمة ضوئية متوازية. هذه العدسة هي عدسة مجمعة ألن الحزمة الضوئية التي تنبثق منها هي حزمة مجمعة هذه العدسة هي عدسة مفرقة ألن الحزمة الضوئية التي تنبثق منها هي حزمة مفرقة. العدسة المحدبة : يمكن اعتبار العدسة مكونة من منشورين رقيقين متعاكسين تتقابل قاعدتهما على المحور األصلي للعدسة فإذا سقطت أشعة ضوئية متوازية على هذين المنشورين فإنها تنفذ من كل منها منحرف نحو قاعدته وتتجمع على المحور األصلي للعدسة أي أن العدسة المحدبة تعمل على تجميع األشعة لذا تسمى -عدسة آلمة أو مجمعة. العدسة المقعرة: يمكن اعتبارها مكونة من منشورين رقيقين يتقابل رأسها على المحور األصلي للعدسة فإذا سقط عليهما أشعة متوازية فإنها تنفذ من كل منهما منحرفة نحو القاعدة أي مبتعدة عن المحور األصلي أي متفرقة. العدسة الرقيقة:تكون العدسة الرقيقة عند ما يكون سمكها صغيرا جدا. تمثيل العدسة الرقيقة: مميزات العدسة الرقيقة المجمعةLes lentilles minces couver gentes S1رأس الوجه الكروي()1 Sرأس الوجه الكروي()2 2 Cمركز الوجه 1 الكروي()1 Cمركز الوجه 1 الكروي()1 S Sسمك العدسة :المسافة الفاصلة ما بين رؤوس 1 2 الوجهين الكرويين. الرئيسي:هو المحور الذي يصل بين المحور البصري مركزي الكرويين . C1 C 2 المركز البصري للعدسة:عند ما تكون العدسة رقيقة، يمكن اعتبارا لنقطتين (S1S2رؤوس الوجهين الكرويين)منطبقين في نقطة واحدة،ونسمي هذه النقطة المركز البصري للعدسة ونرمز له بالحرفO البؤرة الرئيسية الصورة:هي النقطة التي تنتمي إلى المحور البصري الرئيسي للعدسة والتي تتجمع فيها حزمة ضوئية موازية للمحور البصري لهذه العدسة عندما تنبثق منها نرمز لها بالحرف. ’F تتجمع الحزمة الضوئية التي انبثقت من هذه العدسة في البؤرة الرئيسية الصورة ونرمز لها بالحرف.’F البؤرة الرئيسية الشيء:هي النقطة التي تنتمي إلى المحور البصري الرئيسي للعدسة الرقيقة المجمعة والمتماثلة مع البؤرة الرئيسية للعدسة بالنسبة أو بالنسبة لمركزها البصريOنرمز لها إلى البؤرة الرئيسية بالحرف.F المستوى البؤري للشيء والمستوى البؤري للصورة: المستوى البؤري للشيء:هو المستوى المار من البؤرة الرئيسية الشيء والمتعامد مع المحور البصري الرئيسي للعدسة الرقيقة المجمعة. للصورة:هو المستوى المار من البؤرة المستوى البؤري الرئيسية الصورة ’F و التعامد مع المحور البصري الرئيسية للعدسة الرقيقة المجمعة للعدسة:هي المسافة الفاصلة ما بين مركز العدسة المستوى البؤري الرقيقة المجمعة والبؤرة الرئيسية الصورة لهذه العدسة،ويرمز لها بالحرفfمع ’f=ofوال يتغير عندما نقلب هذه العدسة.الوحدة األساسية للبعد البؤري المتر“.” m العدسة:تميز قوة العدسة مقدار العدسة على تجميع األشعة نحو المحور قوة البصري الرئيسي.فكلما كان البعد البؤري لهذه العدسة كبيرا كانت قوة العدسة صغيرا ومقدرتها على تجميع األشعة نحو المحور الرئيسي ضعيف. ويتضح من ذلك أن هناك تناسبا عكسيا بين قوة العدسة وبعدها البؤري ’ofونرمز لقوة العدسة بالحرف cووحدتها الرئيسية الديوبتري( &) ونكتب & c=1/of’ m للعدسة:هي المسافة الفاصلة ما بين مركز العدسة الرقيقة البعد البؤري المجمعة والبؤرة الرئيسية الصور لهذه العدسة ونرمز لها بالحرف fمع ’f=ofوال يتغير عندما نقلب هذه العدسة الوحدة األساسية للبعد البؤري للعدسة المترm كوص:للحصول على صورة واضحة يجب أن: شروط يكون الشيء المضيء قريبا من المحور البصري للعدسة ومتعامدا معه . يتم وضع حجاب (جسم معتم به فتحة صغيرة) قربا من المركز البصري للعدسة. اإليضاح:للحصول على صورة واضحة يجب البحث عن الوضع المناسب للشيء المضيء والشاشة عمق المجال:تبقى الصورة واضحة عند ما تبعد قليالأو أقرب نقطة من المركز البصري للعدسة التي يوجد فيها الشيء لتكون صورته واضحة عمق المجال. قوة العدسة:تتميز قوة العدسة مقدار العدسة على تجميع األشعة نحو المحور البصري الرئيسي فكلما كان البعد البؤري لهذه العدسة كبيرا كانت قوة العدسة صغيرة ومقدرتها على تجميع األشعة نحو المحور الرئيسي ضعيفا. ويتضح من ذلك أن هناك تناسب عكسيا بين قوة العدسة وبعدها البؤري ’of ونرمز لقوة العدسة cووحدتها األساسية الديوبتري(&) فنكتب c=1/of’ m & تأثير المسافة الموجودة بين الشيء والعدسة الرقيقة المجمعة: ال تتكون الصورة على الشاشة إذا وضع الشيء المضيء مابين البؤرة الرئيسية الشيء Fوالعدسة . تتكون الصورة على الشاشة إذا وضع الشيء المضيء ما بين البؤرة الرئيسية الشيءf واالنهاية كيفية انشاء صورة شيء بيانيا نتبع الخطوات التالية: نختار سلما مناسبا لتمثيل طول الشيء والبعد البؤري للعدسة ،والبعد الشيء عن العدسة. نمثل الشيء المتعامد مع المحور البصري لعدسة بقطعAB نرسم مسار شعاعين منبثقين من النقطة .B .العين وصف العين: تكاد تكون مستديرة مثل الكرة قطرها حوالي 25mmإال عند مقدمتها لها جدار وبها محتويات. مكونات العين: الطبقة الخارجية(الليفية). وتتكون من جزء أمامي يسمىالقرفية يكون خمس جدار العين، وجزء خلفي وهو الصلبة ويكون أربعة أخماسها ،والجزءان يلتحمان احدهما باآلخر بحيث يتداخل الجزء األمامي في الجزء الخلفي كما تتداخل الساعة في إطار معدل لها. الطبقة المتوسطية: تتكون أساسا من أرعية دموية تحمل الغذاء إلى أجزاء العين المختلفة ومنها تأتي سوائل العين التي تغذي القرنية وعدسة العين ،وتحافظ على وجود ضغط طبيعي في العين وينقسم إلى ثالثة أقسام أو أجزاء. أ_الجزء الخلفي ويسمى المشيمة: وهي تتكون باإلضافة إلي األوعية الدموية على طبقة من الخاليا الملونة تحتوي على حبيبات داكنة تبطن الصلبة وبذلك تمنع الضوء من الدخول كلية خاليا الصلبة. ب_الجزء المتوسطي ويسمى الجسم الهدبي وهو يحتوي على أهداب كثيرة بها أوعية دموية وهذا الجسم السائل المائي للعين وإفراز هذا السائل وتصريفه بشكل طبيعي يحفظ العين ضغطها الطبيعي الالزم لحفظ شكلها وتأدية وظيفتها... كما أنه يحتوي على عضالت تعمل تلقائيا فتتقلص عندما يريد اإلنسان أن يرى شيئا قريبات وتنبسط عندما ينظر اإلنسان إلى الشيء بعيد ،وتسمى قدرة العين على رؤية األشياء القريبة والبعيدة بوضوح. اإلبصار ج_الجزء االمامي ويسمى القزحية: وهو عبارة عن قرص مستديرة ،وفي هذا القرص ثقب يدخل منه الضوء ويطلق عليه إسم الحدقة أوالبؤبؤ يمر من خالله الضوء إلى داخل العين ،وتحتوي القزحية على صبغيات تتحكم في لون العينين...كما تحتوي أيضا على عضالت تلقائية تتحكم في حجم الحدقة وتعتبر كحجاب. الطبقة الحساسة: وهي شبكة العين la rétineوهذه الطبقة شفافة بالرغم من أنها تتكون من عشرة طبقات وتحتوي على نهايات عصبية حساسة للضوء ،وتتجمع هذه النهايات العصبية معا لتعطيالعصب البصري. عدسات العين: قرص مرن بلوري شفاف محدب الوجهين يفيد في تركيز ،ويستقر خلف القرنية تسيطر عضالت على شكل العدسة بطريقة تلقائية ليتم تركيز غشاء خلوي مخاطي: عبارة عن طبقة واقية رقيقة مكونة من خاليا تغطي سطح القرنية . مبدأ إشتغال العين: تتجمع األشعة الضوئية الصادرة من مختلف المرئيات على مستوى العدسة ويتم إسقاطها على الشبكية وعن طريق العصب البصري ،تنتقل صور هذه المرئيات من الشبكية إلى المخ حتى يستطيع اإلنسان التعرف عليها.وهذا الرسم يبين كيف يتم ذلك. بعض عيوب العين وكيفية تصحيحها قصر البصر: العين القصيرة البصر هي عين مجمعة أكثر من العين العادية حيث الصورة التي تتكون في الالنهائية قبل الشبكية وهذا ناتج عن حالة غير عادية للمقلة مما يدل على أن الشبكية بعيدة من البلورية والعين المصابة بهذا المرض ترى األشياء القريبة منها وال ترى األشياء البعيدة عنها . طول البصر: وهو العيب العكسي بالنسبة للحالة األولى(قصر البصر).العين الطويلة البصر ليست عينا مجمعة بالقدر الالزم ,العين تصبح إذا مالئمة ألجل مالحظة شيء في الالنهاية هذا ا يدعو الى عناء زائد والعين المصابة بهذا المرض ترى األشياء البعيدة منها وال ترى األشياء القريبة منها. اإلنشاء الهندسي للصورة المحصلة عليها بواسطة عين سليمة: Pr ∞=Pr Pp اإلنشاء الهندسي لصورة محصل عليها بواسطة عين مصابة بقصر البصر. ∞=Pr Pp : كيفية تصحيح العين المصابة بقصر البصر المجهر: مفهوم المجهر وتاريخ ظهوره. لقد أهتم العلماء اليونانيون وخاصة أرسطو بتصنيف الكائنات الحية وتعرفوا على الكثير من األعضاء الي يتألف منها الجسم.لكنهم لم يستطيعوا الذهب إلى أعد من ذلك,فقد كانت تنقصم الوسائل امعنية الستخالص المعرة العلمية الدقيقة رغم ان العدسات عرفت منذ القرن 5قبل الميالد فإنها لم تستعمل بكيفية علية في صنع ادوات التكبير مثل المنظار الفلكي والجهر.إال ان بداية القرن17م.وقد تم صنع اول مجهر يكبر االشياء المهجرية والصغيرة التي ال ترى بالعين المجردة على يد العالم االيطالي غليلي سنة1612م وبع ذلك سنوات طويلة ظهر المجهر االلكتروني وذلك الن رؤية االشياء بوضوح تعتمد على طول الموجات الضوئية المستخدمة للرؤية والتكبير وسط عوامل اخرى في جهاز المجهر. ونستطيع ان نرى االشياء باستخدام المجهر الضوئي الذي يستخدم الضوء مصدرا له بقوة تكبير تصل لحد1000مرة تقريبا ويمكن رؤية اصغر مسافة بين نقطتين او جسمين بهذا التكبير في حدود 0.3ميكرون. لكن اإللكترونات المستخدمة في المجهر اإللكتروني كمصدر للضوء والتي تتميز بأطوال موجات قصيرة تجعل قوة التباين بها كبيرة مما يجعلنا نستطيع أن نرى المسافات بين نقطتين تصل بحد 2ميكرون ،لذلك كانت قوة التكبير يمكن أن تصل إلى نصف مليون مرة أو أكثر. مبدأ المجهر: يستعمل المجهر لرؤية أشياء دقيقة (مثل مقاطع رقيقة ألنسجة حيوانية أ نباتية أو جسيمات دقيقة)وفحصها أيضا وللمجهر نضامين بصريين مجمعين لهما محور واحد ويسمى األول النظام الشيئي والنظام العيني ونعتبرهما عدستين رقيقتين مجمعتين . أ_النظام الشيئي: وهو نظام مجمع جدا ولهذا يكون بعده البؤري صغيرا جدا اليتجاوز بضع ملمترات ليعطي صورة حقيقية مكبرة جدا للشيء الحقيقي . ب_النظام العيني: له وظيفة العدسة المكبرة فعين المالحظ تقع قربه لتراقب وتفحص الصورة الحقيقية التي يعطيها النظام الشيئي والتي يحولها النظام العيني إلى صورة وهمية مكبرة ولتبسيط دراسات المجهر. ج_اإلنشاء الهندسي للصورة: تعطي للعدسة Lللنظام الشيئي الصورة A Bللشيئ ABوهذه الصورة حقيقية مكبرة 1 1 1 ومقلوبة بالنسبة للعدسة L2للنظام العيني وتمثل الصورة A1B1شيئا حقيقيا للعدسةL2 آلة التصوير تعريف آلة التصوير ومبدأ .إشتغالها مبدأ آلة التصوير:نعلم أنه إذا كان ثقب العلبة المظلمة صغيرا، فإننا نحصل على صورة واضحة ولكن إضاءتها قليلة بينما إذا كان الثقب أكبر فإن الصورة ستصبح مضيئة لكن أقل وضوح. تعريف آلة التصوير:آلة التصوير تشبه العلبة المظلمة في مبدئها الرئيسي،حيث استبدلت الفتحة في العلبة المظلمة بعدسة مجمعة،أو مجموعة من العدسات مصحوبة بحجاب.كما أن آلة التصوير أداة إلكترونية تلتقط الصور الفوتوغرافية ،وتخزنها بشكل إلكتروني بدال من استخدام األشرطة الفوتوغرافية مثل آالت التصوير التقليدية أما آالت التصوير الرقمية الحديثة أصبحت متعددة االستخدام ،بحيث أنه بإمكان بعضها تسجيل الصوت والفيديو... األجزاء الرئيسية آللة التصوير .ودورها العلبة : la boiteوهي علبة صغيرة معزولة عن الضوء(علبة مظلمة). شريط فوتوغرافي : film photographieالذي يوجد في مستوى البؤري للصورة النظام الشيئي. العدسة : lentilleويتألف من عدسة مجمعة أو أكثر بعدها البؤري صغير ( 5سم بالنسبة آللة مستعملة) كما يحتوي على حلقة بها تدريجات (بالمتر). ضبط المسافة:بين الشيء المراد تصويره وآلة التصوير. حجاب : diaphragmeهو ثقب يجتازه الضوء إلى العلبة ويمكن تخير قطراه حسب األعداد الممثلة على الحلقة المحيطة بالنظام الشيئي التي تسمى أعداد الفتحات والتي يرمز لها بحرف.nيمكن تغيير قطر فتحة الحجاب بواسطة انزالق صفائح معدنية إحداها فوق األخرى. المسبب : déclencheurويتحكم في السداد خالل مدة زمنية لتمكين الضوء من الوصول إلى الشريط بعد اجتيازه النظام الشيئي عندما يضغط على المسبب يفتح السداد لفترة قصيرة فيجتاز الضوء النظام الشيئي ويسقط على الشريط ويمكن اختيار الفترة القصيرة من 1/2sإلى 1/1000sحسب آلة التصوير. ألخذ صورة واضحة آللة التصوير :نتبع المراحل التالية :المرحلة األولى ضبط المسافة المناسبة بين النظام الشيئي المراد تصويره بتعديل الحلقة المرتبطة بالنظام الشيئي والتي يمكنها أن تدور لتقريب أو إبعاد النظام عن الشريط حتى تقع صور الشيء المراد تصويره على الشريط ،وتسمى هذه العملية عملية ضبط المسافة التصوير. : المرحلة الثانية ضبط كمية الضوء:تتعلق كمية الضوء الواردة على الشريط بقطر النظام الشيئي الذي يحدد الحجاب وكذا سرعة السداد وزمن العرض المرحلة الثالثة: ضبط الشيء المراد تصويره في إطار:بعد العمليتين السابقتين،أي ضبط كمية الضوء،نضبط الشيء المراد تصويره في إطار الموجه آللة التصوير تتمة المرحلة الرابعة: عمق المجال:عند أخد صورة لمنظر ما يجب أن تكون جميع عناصره واضحة على الشريط رغم أنها ال توجد على نفس المسافة بالنسبة للنظام الشيئي وهكذا ،يجب البحث عن المسافة بين أقرب نقطة واضحة وأبعد نقطة واضحة إلى أن تظهر صورة المنظر واضحة ،نسمي هذه المسافة بين النقطتين السابقتين عمق المجال ويمكن الحصول على عمق المجال أكبر إذا كان البعد البؤري للنظام الشيئي صغيرا – إذا كانت المسافة التي يوجد عليها الشيء – إذا كانت فتحة الحجاب صغيرة .بعد عمليات الضبط السابقة نضغط على المسيب ألخذ الصورة. تعرفون كلكم المرآة المستوية كتلك التي تستخدمونها عند الحالق أو تصفيف مسطح ومطلي بطبقة من المعدن الشعر،فالمرآة المستوية هي جسم وهي خليط(فضة+القصدير)المرآة وهي ملساء تمام وعاكسة الضوء _ ولنتخيل مرآة مستوية وجسم نقطي(أ)يقوم بنشر الضوء بكل االتجاهات (أنظر الشكل)،فتنعكس األشعة التي تبلغ سطح المرآة تبعا لقوانين ”ديكارت“ وينتج عن األشعة المنبعثة من المصدر (أ) بعد انعكاسها على سطح المرآة أشعة يهيأ إلينا إنها قادمة من نقطة واحدة فالمرآة المستوية ال بؤرية وال يتوقف موقع على زاوية الشعاع الساقط . وأخيرا تكون الصورة تقديرية وتقع خلف المرآة وليس على سطحها فالجسم والصورة متطابقان بالنسبة للمرآة .وبالتالي تكون الصورة معكوسة المرآة الكروية إن المرآة الكروية هي مسطحات كروية مقعرة أو محدبة وقد أصبحت عاكسة نتيجة طليها بالمعدن(بالقصدير+الفضة) ولنتذكر خاصية مهمة لهذه المرآة وهي:عند بلوغ حزمة من األشعة الضوئية الموازية للمحور لسطح المرآة تتجمع األشعة. المنعكسة بنقطة واحدة Fالواقعة على المحور التي يطلق عليها بؤرة المرآة وال تعمل هذه الخاصية إال مع الفتحات الصغيرة(قيمة جوس التقريبية) أما للفتحات الكبيرة(وال سيما في مجال علم الفلك) فنستخدم مرآة متكافئة القطعية . ويكون من الصعب وتستغل تلك الخاصية مثال في تجميع طاقة الشمس،كما هو الحال في الفرن الشمس في أديلبو ،حيث نجد كحل الطاقة الشمسية مجمعة بنقطة واحدة هي بؤرة المرآة . مع تحياتي د /عوض الكريم الزين