تحقیق در مورد عدسی کلاس پنجم_ انواع عدسی و کاربرد آنها

تحقیق در مورد عدسی

عدسی یا لنز یک ابزار نوری است که از یک ماده شفاف مثل شیشه یا پلاستیک فشرده  ساخته شده است و حداقل یک سطح منحنی دارد. عملکرد اصلی عدسی شکست (تغییر جهت) پرتوهای نور عبوری است که در نهایت آنها را همگرا یا واگرا می کند. کاربرد عدسی ها بسیار متنوع است و آنها را می توان در ساخت عینک، دوربین و چراغ های جلو خودرو گرفته تا سیستم های لیزری، عینک های واقعیت مجازی و شبکه های فیبر نوری استفاده کرد. عدسی مقعر باعث می شود اجسام کوچکتر از آنچه هستند به نظر برسند و برعکس عدسی های محدب باعث بزرگنمایی اشیاء می شوند.

عدسی چیست؟

عدسی ها ابزاری نوری هستند که از مواد شفاف ساخته شده ‌اند و نور را از طریق شکست دستکاری می‌ کنند. این فعل و انفعال باعث تغییر جهت انتشار پرتوهای نور هنگام عبور از عدسی می شود و در نتیجه باعث همگرایی یا واگرایی آنها خواهد شد.

بطور کلی عدسی ها به سه شکل محدب، مقعر یا مسطح تقسیم می شوند که می توانند در مجموع به شش روش مختلف ترکیب شوند. اگر از این ترکیب عدسی تولید شود که در مرکز ضخیم ‌تر از لبه ‌ها باشد، آن عدسی مثبت است. یک عدسی مثبت نور را همگرا کرده و به سمت پایین متمرکز می کند. اگر عدسی در لبه ها ضخیم تر از وسط باشد، آن عدسی منفی است و باعث واگرایی یا انتشار نور می شود.

عدسی های محدب، مقعر یا مرکب هر یک تأثیرات خاصی بر نور دارند که به معنای جمع آوری پرتوها در یک نقطه برای تصویربرداری یا تمرکز پرتو یا پخش آنها برای کاهش شدت یا بزرگتر کردن میدان دید است. این توانایی منحصر به ‌فرد برای هدایت و تمرکز نور باعث شده عدسی ها در دستگاه‌ های نوری مختلف از ذره‌ بین ساده گرفته تا مجموعه‌های پیچیده در ابزارهای علمی پیشرفته مورد استفاده قرار بگیرند. عدسی ها جز اصلی سیستم های راداری و تصویر برداری هستند.

تاریخچه تولید عدسی

کلمه عدسی از کلمه لاتین عدس گرفته شده است، زیرا اولین عدسی های محدب که مورد استفاده رایج قرار می گرفتند، شکلی شبیه به عدس ها داشتند. قدیمی ترین نوشته مکتوب از عدسی ها به یونان باستان برمی گردد که از آنها با برای روشن کردن آتش با متمرکز کردن نور خورشید استفاده می شد.

اعتقاد بر این است که گالیله از عدسی برای ساخت تلسکوپ استفاده کرده است. با این حال، او فقط طرحی را که از لنزسازان هلندی مانند هانس لیپرشی آموخته بود، بهبود بخشید. او همچنین اولین کسی بود که از تلسکوپ برای انجام مشاهدات نجومی دقیق استفاده کرد.

روش ساخت عدسی

همانطور که گفتیم از شیشه ها و پلاستیک های بسیار شفاف به عنوان مواد اولیه برای ساخت عدسی استفاده می شود. به خصوص برای دستگاه های دقیقی مانند میکروسکوپ از شیشه های بسیار با کیفیت به نام شیشه نوری استفاده می شود. ویژگی شیشه نوری این است که حتی اگر چندین کیلومتر ضخامت داشته باشد بازهم به نور اجازه عبور می دهد.

برای طراحی عدسی ها اندازه، ضریب شکست، فاصله کانونی محاسبه شده، ضخامت عدسی و شکل سطح کروی باید مشخص شود. سپس یک تکه شیشه یا پلاستیک شفاف با یک ابزار الماس صنعتی به طور تقریبی برش داده شده و صیقل داده می شود تا سطح کروی و اندازه طراحی شده برسد.

سپس برای ضد انعکاس شدن و محافظت از سطح، یک پوشش نازک روی سطح عدسی اعمال می شود. برای ساخت عدسی های فشرده از قالب پرس استفاده می شود. برای پردازش عدسی مورد استفاده در دستگاه‌های دقیق مانند آندوسکوپ‌ ها نیز پردازش های ویژه ای مورد نیاز است.

اصول اولیه عملکرد عدسی ها

عدسی ها با شکست نور کار می کنند. همانطور که می دانید هرگاه نور از یک ماده به ماده دیگری با ضریب شکست متفاوت عبور می کند، دچار شکست یا تغییر جهت می شود. شاخص انکسار یا شکست نور یک ماده نشان می دهد که سرعت عبور نور در آن چه مقدار کاهش می یابد.

کاهش سرعت نور باعث می شود پرتوهای نور هنگامی که در هر زاویه ای غیر از عمود بر سطح، وارد مواد می شوند، جهت تغییر می دهند  که به آن خم یا شکست نور می گویند. میزان تغییر جهت نور به زاویه برخورد نور، به مرز بین دو محیط و ضریب شکست مربوطه آنها بستگی دارد.

نقطه ای که در آن پرتوهای نور پس از انکسار در عدسی با یکدیگر همگرا می شوند، نقطه کانونی نامیده می شود. فاصله بین عدسی و نقطه کانونی را فاصله کانونی می گویند. این فاصله بسته به ضخامت عدسی و منحنی سطح عدسی متفاوت است. جالب است بدانید در میکروسکوپ‌ ها، دوربین ‌ها و تلسکوپ‌ ها، فاصله کانونی با ترکیب عدسی‌ های محدب و مقعر تنظیم می ‌شود و بدین ترتیب شما می توانید اجسام کوچک را بزرگ‌ نمایی کرده و با دقت بیشتر مشاهده کنید.

انواع عدسی

در حالی که انواع زیادی از عدسی ها در حال حاضر وجود دارد، اکثر آنها را می توان به چند گروه گسترده طبقه بندی کرد. اساسی ترین راه تمایز آنها این است که سطح عدسی محدب است یا مقعر. یک سطح محدب به سمت خارج برآمده می شود، در حالی که سطح مقعر به سمت داخل فرو رفته است.

عدسی محدب (کوژ)

در عدسی محدب یا کوژ تصویر به صورت مجازی در دو طرف آن تشکیل می شود. در واقع پرتوهای نور پس از عبور از عدسی و تغییر مسیر بهم نزدیک می شوند به همین به آنها همگرا می گویند. از آنجاییکه ضخامت لبه های عدسی محدب نازک تر است پرتو های موازی نور را همگرا می کند. عدسی های همگرا در واقع یک تصویر مجازی از اجسام نزدیک ایجاد می کنند.

عدسی مقعر (کاو)

عدسی مقعر یا کاو، واگرا است یعنی پرتوی نوری که از آن عبور می کند شکسته شده و از هم دور می شود. در این عدسی ها لبه های پهن تر از وسط است و شبیه به کره ای تو خالی به نظر می رسند. تصویر به دست آمده از این عدسی به صورت مجازی در مخالف سطح شکست نور ایجاد می شود.

عدسی مرکب

عدسی کوژ – تخت: این عدسی همانطور که از اسم آن مشخص است در یک طرف تخت و طرف دیگری محدب است و در تلسکوپ ها استفاده می شود.

عدسی دو کوژ: هر دو طرف این عدسی به شکل محدب است و در ساخت تلسکوپ، میکروسکوپ و ذره بین ها کاربرد دارد.

عدسی هلالی: این عدسی در یک طرف محدب و در طرف دیگر مقعر است و در ساخت عینک مورد استفاده قرار می گیرد.

عدسی کاو – تخت: در این عدسی یک طرف مقعر و یک طرف تخت است و در عینک های ته استکانی مورد استفاده قرار می گیرد.

عدسی دو کاو: همانطور که از اسم آن مشخص است این عدسی در هر دو طرف مقعر است.

عدسی ها از چه چیزی ساخته می شوند؟

عدسی ها از موادی ساخته می ‌شوند که نور را از خود عبور می‌ دهند. این ترکیبات هر کدام برای یک کاربرد خاص بر اساس ویژگی های نوری، مکانیکی، حرارتی و گاهی اوقات حتی شیمیایی انتخاب می شوند.

خواص نوری اغلب حیاتی ترین عامل انتخاب یک ماده برای ساخت عدسی است. به طور خاص انتقال طول موج نیز اغلب یک عامل کلیدی است. زیرا اگر ماده ای نتواند طول موج مورد نظر را ارسال کند، نمی توانید از آن عدسی بسازید.

سلنید روی ZnSe)) محبوب ترین ماده برای تولید عدسی و همچنین برای بسیاری از کاربردهای مادون قرمز دیگر است. پلاستیک های شفاف نیز اخیرا در تولید عدسی ها رایج شده اند زیرا آنها سبک وزن هستند، در برابر ضربه مقاوم بوده و به هر شکلی ساخته می شوند و هزینه نسبتاً پایینی دارند.

با اینحال آنها خیلی راحت تر از عدسی های شیشه ای دچار خراش می شوند. پلی کربنات و پلیمری به نام “CR39”  در حال حاضر  بیشتر برای عینک ها استفاده می شود و “هیدروژل” ماده اولیه برای عدسی‌های تماسی نرم است که داخل چشم قرار می گیرند.

رایج ترین کاربرد عدسی ها

چشم های ما حاوی عدسی هایی هستند که اشعه های نور را به گونه ای خم می کند که دقیقاً در بخشی از چشم به نام شبکیه به هم می رسند. شکل عدسی تغییر می کند تا چشم بتواند اشیا را در فواصل مختلف ببیند. اگر عدسی پرتوهای نور را به درستی خم نکند، نتیجه آن بیماری های چشمی است که به عنوان نزدیک بینی یا دوربینی شناخته می شوند.

نزدیک بینی باعث می شود چیزهای دور تار به نظر برسند. با استفاده از عینک با عدسی مقعر می توان آن را اصلاح کرد. دور بینی باعث می شود چیزهای نزدیک تار به نظر برسند و درستی دیده نشوند. با استفاده از عینکی با عدسی ‌های محدب می توان آن را اصلاح کرد.

یکی از اصلی ترین کاربردهای عدسی محدب، استفاده در ذره بین است زیرا باعث بزرگنمایی جسم می شود. عدسی محدب در عینک برای اصلاح دوربینی و به طور گسترده ای در دوربین ها و میکروسکوپ استفاده می شود. میکروسکوپ ها از یک عدسی محدب برای تولید تصاویر بسیار بزرگ از اجسام بسیار کوچک استفاده می کنند.

عدسی مقعر در عینک برای اصلاح نزدیک بینی استفاده می شود. علاوه بر این در انواع مختلف اسکنرها، تجهیزات پزشکی و پخش کننده های CD و DVD از عدسی مقعر کوچک استفاده می شود. آنها در دوربین ها برای بهبود کیفیت عکس ها و در چراغ قوه ها برای بزرگنمایی نور تولید شده توسط منبع استفاده می شوند.

بیشتر بخوانید:

تحقیق در مورد ذره بین کلاس پنجم

تحقیق در مورد رایانه _ کاربرد، مزایا و معایب رایانه