Transcript מצגת-2: אופטיקה-עדשות ובבואות
Slide 1
עדשות ובבואות
Slide 2
כל נקודה בנושא הופכת לעיגול אור בגודל הנקב במקומה
המתאים בדמות שנוצרת בתוך החדר האפל.
Slide 3
הדמות שנוצרת בחדר החשוך (קמרה אובסקורה) היא:
• הפוכה מטה-מעלה בגלל המסלול הקווי הישר של קרני האור
• עמומה מאד כיוון שרוב האור נחסם ולא מגיע למקום הדמות.
• אינה חדה כיוון שקרני האור המגיעות מכל נקודה בנושא ,יוצרות עיגולים קטנים
של אור בדמות לאחר שעברו בחריר.
Slide 4
איך אפשר לשפר את הדמות הנוצרת בקמרה אובסקורה?
• אם נגדיל את הנקב ,הדמות אמנם תהיה יותר בהירה אבל עוד פחות חדה.
• אם נקטין את הנקב ,הדמות תהיה יותר חדה אך גם יותר עמומה.
• אם נקרב בין הנקב לאזור המיקוד ,הדמות תהיה יותר חדה ,יותר בהירה אך גם קטנה יותר.
Slide 5
מעבר אור בקוביית זכוכית
כאשר אור עובר באלכסון מהאוויר אל שכבת חומר צפופה
יותר ,הוא מוטה כלפי הניצב.
ביציאה מחומר צפוף אל חומר פחות צפוף הזוית מוטת
החוצה מהניצב.
אנך
במעבר דרך קוביית זכוכית שפניה מקבילות ,מסלול אלומת
האור הוסטה פעמיים אך נשארה מקבילה למסלולה המקורי
Slide 6
מעבר אור דרך מנסרת זכוכית
ניצב
ניצב
כיוון האור השתנה לאחר הסתת הקרניים במעבר דרך הזכוכית.
Slide 7
על ידי עיצוב של גוש זכוכית בצורת דיסקוס שפניו אינן מקבילות ,אפשר
לרכז את קרני האור היוצאות מנקודה על פני העצם.
עדשה כזו ידועה בשם עדשה מכנסת (מרכזת) פשוטה או עדשה "חיובית".
לכל עדשה יש ציר העובר דרך המרכז האופטי שלה ,לכל העדשות יש משטחים המעוצבים
כחלקים מכדור ,וציר העדשה ניתן להגדרה כחיבור המרכזים הדמיוניים של שני הכדורים.
Slide 8
כיצד עדשה תשפר את הדמות?
קרני האור היוצאות מנקודה על פני העצם מתקבצות ומתרכזות יחד על ידי העדשה
לנקודת מוקד אחת ויוצרות דמות של אותה נקודה( .לא עיגול כמו דרך החריר)
Slide 9
רוחק המוקד
"כוח ההטיה של האור" בעדשה מורכב מכמה גורמים .החשובים הם:
.1מקדם השבירה של זכוכית העדשה.
(דחיסות הזכוכית ,סוג הזכוכית וכד'
משפיעים על זווית השבירה של האור
בתוך העדשה).
.2מידת אי המקבילות (הקימור) של
משטחי הפנים והגב של העדשה,
הקובעים את זווית השבירה בכל אחד
מגבולות משטחים אלה.
Slide 10
עדשה בעלת מקדם שבירה גבוהה וקמירות נמוכה (דקה) יכולה להיות בעלת אותו כח
הטיה כמו עדשה בעלת קמירות גבוהה וכוח הטיה נמוך.
רוחק המוקד
עצם
דמות
זכוכית בעלת מקדם שבירה גבוהה וקמירות נמוכה
עצם
דמות
זכוכית בעלת מקדם שבירה נמוך וקמירות גבוהה
Slide 11
כפי שראינו ,יכולות להיות שתי עדשות ,בעלות עובי שונה ,אשר ימקדו את הקרני האור
המגיעות אליהן מעצם כלשהו -באותה נקודה.
לכן ,אנו מזהים עדשה על-פי יחידת מידה הנקראת רוחק המוקד.
נניח שעדשה משמשת לריכוז אור מעצם במרחק כה גדול עד שקרני האור המגיעות הן
למעשה מקבילות (העצם הוא ב"אין-סוף").
הנקודה בה הקרניים האלה מתמקדות נקראת נקודת המוקד של העדשה.
המרחק בין נקודת המוקד אל מרכז העדשה החיובית הוא רוחק המוקד של העדשה.
נקודת
מוקד
רוחק מוקד
מרכז
העדשה
Slide 12
המושג אינסוף ( )Infinityבצילום מתייחס
למיקומו של הנושא (עצם) המצולם יחסית
לעדשה של המצלמה .כאשר נושא מוגדר
באינסוף פרוש הדבר שקרני האור המגיעות
ממנו אל העדשה מקבילות .המושג אינסוף
מיוצג על-ידי הסימן של הספרה 8על הצד.
בעדשות של מצלמות מופיע הסימן בסוף
הסקאלה של מרחקי המיקוד על העוצמית.
Slide 13
הגדרה:
רוחק מוקד -מידת כוח ההטיה של עדשה
בהתחשב במקדם השבירה ובצורה.
במקרה של עדשה חיובית פשוטה ,אפשר
להגדיר זאת כמרחק בין מרכז העדשה
לנקודה בה קרני אור מקבילות המגיעות
מתמקדות (לנקודת המוקד).
Slide 14
גודל הדמות (בבואה)
גובה הדמות = 1ס"מ
רוחק מוקד = 10ס"מ
גובה הדמות = 2ס"מ
רוחק מוקד = 20ס"מ
רוחק מוקד = 30ס"מ
גובה הדמות = 3ס"מ
באותו מרחק מהעצם תיצור עדשה
בעלת רוחק מוקד קצר ,בבואה קרובה
ולכן קטנה יותר מאשר עדשה בעלת
רוחק מוקד גדול.
Slide 15
סיכום עדשות חיוביות
•
עדשה היא דיסקוס של זכוכית (בד"כ) עם משטחים בלתי מקבילים שעקומתם כדורית.
•
היות והאור מתפשט בקו ישר ,העדשה מטילה בבואה (דמות) הפוכה של העצם.
•
עדשה נקראת "חיובית" כאשר היא מרכזת את האור.
•
כוח ההטיה של עדשה תלוי במקדם השבירה שלה ובקמירותה .שני הגורמים יחד
מתבטאים במונח "רוחק מוקד"
•
ככל שכוח ההטיה של עדשה גדול יותר ,יתקצר רוחק המוקד שלה ,והבבואה תיווצר קרוב
יותר וקטנה יותר.
•
באותו מרחק מהעצם רוחק הבבואה וגודלה יחסיים לרוחק המוקד.
•
ככל שהעצם מתקרב לעדשה ,כן תיווצר הבבואה של העצם רחוק יותר מהעדשה ולכן
תהיה גדולה יותר.
•
בעדשות חיוביות ,החלק המרכזי של העדשה
יותר עבה מהחלק החיצוני ,אחרת לא יוכלו לרכז אור.
Slide 16
יחידות עדשה בצורות אלו ובצורות רבות
אחרות ,מורכבות ב"עדשה המורכבת"
המודרנית ,המתוקנת ברמה גבוהה .ישנן
עדשות מורכבות המכילות עד שמונה עדשות
בתוכן.
חלק מהעדשות בתוך העדשה המורכבת אינן
חיוביות אלה "שליליות" או מפזרות.
לא ניתן ליצור תצלומים בעזרת עדשה שלילית כיוון שהבבואה שהן יוצרות היא תמיד
מדומה.
עדשות שליליות תמיד דקות יותר במרכז מאשר בקצוות.
עדשות אלה עוזרות להטות את קרני האור בתוך עדשות מורכבות כדי לשנות
ולהתאים את רוחק המוקד הכללי של העדשה המורכבת ולתקן סטיות אופטיות.
נקודת המוקד
Slide 17
סיכום נושא עדשות ובבואות
בבואות חריר מתבססות על צמצום והגבלת קרני האור המתפזרות ,מוארות מיסודן באופן
חלש ואינן חדות.
העדשה יוצרת בבואה (דמות) בגלל צפיפות החומר ממנו עשויה (זכוכית /פלסטיק) זהו
מקדם השבירה וכן בגלל משטחיה הכדוריים היוצרים זוית עם קרני האור המגיעות מהעצם.
כוח ההטיה של האור מתבטא במונח רוחק מוקד.
העדשה החיובית מרכזת אור .יש לה רוחק מוקד המתבסס על מרחקה מנקודת המוקד
של קרני אור מקבילות (מגיעות מעצם באינסוף).
מידות הבבואה תלויות א) בגודל העצם ב) במרחק בין העצם והעדשה ג) ברוחק המוקד
של העדשה.
עדשה חיובית יוצרת בבואה הפוכה ,שמישה מבחינה צילומית פרט למקרה שבו העצם
נמצא במרחק שהוא פחות מרוחק המוקד של העדשה .אז העדשה הופכת לזכוכית מגדלת.
עדשות ובבואות
Slide 2
כל נקודה בנושא הופכת לעיגול אור בגודל הנקב במקומה
המתאים בדמות שנוצרת בתוך החדר האפל.
Slide 3
הדמות שנוצרת בחדר החשוך (קמרה אובסקורה) היא:
• הפוכה מטה-מעלה בגלל המסלול הקווי הישר של קרני האור
• עמומה מאד כיוון שרוב האור נחסם ולא מגיע למקום הדמות.
• אינה חדה כיוון שקרני האור המגיעות מכל נקודה בנושא ,יוצרות עיגולים קטנים
של אור בדמות לאחר שעברו בחריר.
Slide 4
איך אפשר לשפר את הדמות הנוצרת בקמרה אובסקורה?
• אם נגדיל את הנקב ,הדמות אמנם תהיה יותר בהירה אבל עוד פחות חדה.
• אם נקטין את הנקב ,הדמות תהיה יותר חדה אך גם יותר עמומה.
• אם נקרב בין הנקב לאזור המיקוד ,הדמות תהיה יותר חדה ,יותר בהירה אך גם קטנה יותר.
Slide 5
מעבר אור בקוביית זכוכית
כאשר אור עובר באלכסון מהאוויר אל שכבת חומר צפופה
יותר ,הוא מוטה כלפי הניצב.
ביציאה מחומר צפוף אל חומר פחות צפוף הזוית מוטת
החוצה מהניצב.
אנך
במעבר דרך קוביית זכוכית שפניה מקבילות ,מסלול אלומת
האור הוסטה פעמיים אך נשארה מקבילה למסלולה המקורי
Slide 6
מעבר אור דרך מנסרת זכוכית
ניצב
ניצב
כיוון האור השתנה לאחר הסתת הקרניים במעבר דרך הזכוכית.
Slide 7
על ידי עיצוב של גוש זכוכית בצורת דיסקוס שפניו אינן מקבילות ,אפשר
לרכז את קרני האור היוצאות מנקודה על פני העצם.
עדשה כזו ידועה בשם עדשה מכנסת (מרכזת) פשוטה או עדשה "חיובית".
לכל עדשה יש ציר העובר דרך המרכז האופטי שלה ,לכל העדשות יש משטחים המעוצבים
כחלקים מכדור ,וציר העדשה ניתן להגדרה כחיבור המרכזים הדמיוניים של שני הכדורים.
Slide 8
כיצד עדשה תשפר את הדמות?
קרני האור היוצאות מנקודה על פני העצם מתקבצות ומתרכזות יחד על ידי העדשה
לנקודת מוקד אחת ויוצרות דמות של אותה נקודה( .לא עיגול כמו דרך החריר)
Slide 9
רוחק המוקד
"כוח ההטיה של האור" בעדשה מורכב מכמה גורמים .החשובים הם:
.1מקדם השבירה של זכוכית העדשה.
(דחיסות הזכוכית ,סוג הזכוכית וכד'
משפיעים על זווית השבירה של האור
בתוך העדשה).
.2מידת אי המקבילות (הקימור) של
משטחי הפנים והגב של העדשה,
הקובעים את זווית השבירה בכל אחד
מגבולות משטחים אלה.
Slide 10
עדשה בעלת מקדם שבירה גבוהה וקמירות נמוכה (דקה) יכולה להיות בעלת אותו כח
הטיה כמו עדשה בעלת קמירות גבוהה וכוח הטיה נמוך.
רוחק המוקד
עצם
דמות
זכוכית בעלת מקדם שבירה גבוהה וקמירות נמוכה
עצם
דמות
זכוכית בעלת מקדם שבירה נמוך וקמירות גבוהה
Slide 11
כפי שראינו ,יכולות להיות שתי עדשות ,בעלות עובי שונה ,אשר ימקדו את הקרני האור
המגיעות אליהן מעצם כלשהו -באותה נקודה.
לכן ,אנו מזהים עדשה על-פי יחידת מידה הנקראת רוחק המוקד.
נניח שעדשה משמשת לריכוז אור מעצם במרחק כה גדול עד שקרני האור המגיעות הן
למעשה מקבילות (העצם הוא ב"אין-סוף").
הנקודה בה הקרניים האלה מתמקדות נקראת נקודת המוקד של העדשה.
המרחק בין נקודת המוקד אל מרכז העדשה החיובית הוא רוחק המוקד של העדשה.
נקודת
מוקד
רוחק מוקד
מרכז
העדשה
Slide 12
המושג אינסוף ( )Infinityבצילום מתייחס
למיקומו של הנושא (עצם) המצולם יחסית
לעדשה של המצלמה .כאשר נושא מוגדר
באינסוף פרוש הדבר שקרני האור המגיעות
ממנו אל העדשה מקבילות .המושג אינסוף
מיוצג על-ידי הסימן של הספרה 8על הצד.
בעדשות של מצלמות מופיע הסימן בסוף
הסקאלה של מרחקי המיקוד על העוצמית.
Slide 13
הגדרה:
רוחק מוקד -מידת כוח ההטיה של עדשה
בהתחשב במקדם השבירה ובצורה.
במקרה של עדשה חיובית פשוטה ,אפשר
להגדיר זאת כמרחק בין מרכז העדשה
לנקודה בה קרני אור מקבילות המגיעות
מתמקדות (לנקודת המוקד).
Slide 14
גודל הדמות (בבואה)
גובה הדמות = 1ס"מ
רוחק מוקד = 10ס"מ
גובה הדמות = 2ס"מ
רוחק מוקד = 20ס"מ
רוחק מוקד = 30ס"מ
גובה הדמות = 3ס"מ
באותו מרחק מהעצם תיצור עדשה
בעלת רוחק מוקד קצר ,בבואה קרובה
ולכן קטנה יותר מאשר עדשה בעלת
רוחק מוקד גדול.
Slide 15
סיכום עדשות חיוביות
•
עדשה היא דיסקוס של זכוכית (בד"כ) עם משטחים בלתי מקבילים שעקומתם כדורית.
•
היות והאור מתפשט בקו ישר ,העדשה מטילה בבואה (דמות) הפוכה של העצם.
•
עדשה נקראת "חיובית" כאשר היא מרכזת את האור.
•
כוח ההטיה של עדשה תלוי במקדם השבירה שלה ובקמירותה .שני הגורמים יחד
מתבטאים במונח "רוחק מוקד"
•
ככל שכוח ההטיה של עדשה גדול יותר ,יתקצר רוחק המוקד שלה ,והבבואה תיווצר קרוב
יותר וקטנה יותר.
•
באותו מרחק מהעצם רוחק הבבואה וגודלה יחסיים לרוחק המוקד.
•
ככל שהעצם מתקרב לעדשה ,כן תיווצר הבבואה של העצם רחוק יותר מהעדשה ולכן
תהיה גדולה יותר.
•
בעדשות חיוביות ,החלק המרכזי של העדשה
יותר עבה מהחלק החיצוני ,אחרת לא יוכלו לרכז אור.
Slide 16
יחידות עדשה בצורות אלו ובצורות רבות
אחרות ,מורכבות ב"עדשה המורכבת"
המודרנית ,המתוקנת ברמה גבוהה .ישנן
עדשות מורכבות המכילות עד שמונה עדשות
בתוכן.
חלק מהעדשות בתוך העדשה המורכבת אינן
חיוביות אלה "שליליות" או מפזרות.
לא ניתן ליצור תצלומים בעזרת עדשה שלילית כיוון שהבבואה שהן יוצרות היא תמיד
מדומה.
עדשות שליליות תמיד דקות יותר במרכז מאשר בקצוות.
עדשות אלה עוזרות להטות את קרני האור בתוך עדשות מורכבות כדי לשנות
ולהתאים את רוחק המוקד הכללי של העדשה המורכבת ולתקן סטיות אופטיות.
נקודת המוקד
Slide 17
סיכום נושא עדשות ובבואות
בבואות חריר מתבססות על צמצום והגבלת קרני האור המתפזרות ,מוארות מיסודן באופן
חלש ואינן חדות.
העדשה יוצרת בבואה (דמות) בגלל צפיפות החומר ממנו עשויה (זכוכית /פלסטיק) זהו
מקדם השבירה וכן בגלל משטחיה הכדוריים היוצרים זוית עם קרני האור המגיעות מהעצם.
כוח ההטיה של האור מתבטא במונח רוחק מוקד.
העדשה החיובית מרכזת אור .יש לה רוחק מוקד המתבסס על מרחקה מנקודת המוקד
של קרני אור מקבילות (מגיעות מעצם באינסוף).
מידות הבבואה תלויות א) בגודל העצם ב) במרחק בין העצם והעדשה ג) ברוחק המוקד
של העדשה.
עדשה חיובית יוצרת בבואה הפוכה ,שמישה מבחינה צילומית פרט למקרה שבו העצם
נמצא במרחק שהוא פחות מרוחק המוקד של העדשה .אז העדשה הופכת לזכוכית מגדלת.