دعونا نقيم توافقًا بين الطرق الهندسية والجبرية لوصف خصائص الصور التي تنتجها العدسات. لنقم بعمل رسم بناءً على الصورة مع التمثال الموجود في الفقرة السابقة.

دعونا نشرح تدويننا. الشكل AB هو تمثال صغير يقع على مسافة دمن عدسة متقاربة رقيقةمع مركزها عند النقطة O. إلى اليمين توجد شاشة تظهر عليها صورة التمثال A"B"، والتي يمكن ملاحظتها من مسافة بعيدة. ومن وسط العدسة. النقاط فيشار إلى التركيز الرئيسي، والنقاط 2F- أطوال بؤرية مزدوجة.

لماذا بنينا الأشعة بهذه الطريقة؟ من رأس التمثال يوجد بالتوازي مع المحور البصري الرئيسي الشعاع BC، والذي عند مروره عبر العدسة، ينكسر ويمر عبر بؤرته الرئيسية F، مكونًا الشعاع CB."تنبعث من كل نقطة من الجسم العديد من الأشعة. ومع ذلك، في نفس الوقت يحافظ الشعاع BO الذي يمر عبر مركز العدسة على اتجاهه بسبب تماثل العدسة.إن تقاطع الشعاع المنكسر مع الشعاع الذي احتفظ باتجاهه يعطي النقطة التي ستكون فيها صورة رأس التمثال. مرور الشعاع AO بالنقطة O والحفاظ على اتجاهه،يسمح لنا بفهم موضع النقطة أ"، حيث ستكون صورة أرجل التمثال - عند التقاطع مع الخط العمودي من الرأس.

نحن ندعوك لإثبات تشابه المثلثات OAB وOA"B" بشكل مستقل، وكذلك OFC وFA"B". من التشابه بين زوجين من المثلثات، وكذلك من المساواة OC=AB، نحصل على:

آخر تتنبأ الصيغة بالعلاقة بين البعد البؤري للعدسة المجمعة، والمسافة من الجسم إلى العدسة، والمسافة من العدسة إلى النقطة التي يتم ملاحظة الصورة فيها حيث ستكون مرئية بوضوح.ولكي تكون هذه الصيغة قابلة للتطبيق على العدسة المتباعدة، تم تقديم الكمية الفيزيائية القوة البصريةالعدسات.

1. وفي هذه الفقرة نعتزم معرفة ما سيكون...
2. لوصف صورة معينة تنتجها العدسة هندسيًا،...
3. في الرسم الذي رسمناه، الشكل الأصفر AB هو...
4. يمثل السهم الأخضر ذو الاتجاهين...
5. على مسافة f على يمين العدسة يوجد غير موضح في الرسم...
6. يتم تحديد النقاط البؤرية الرئيسية للعدسة...
7. يشار إلى البعد البؤري المزدوج ...
8. أي شعاع يذهب "إلى العدسة" موازيا لمحوره البصري الرئيسي...
9. من النقطة B سنرسم شعاعين فقط، على الرغم من أن...
10. الشعاع الذي مررناه عبر مركز العدسة...
11. سيتم إخبارنا بالنقطة التي سيتم عندها إسقاط رأس التمثال...
12. هناك أيضًا العديد من الأشعة المنبعثة من النقطة أ، لكننا سنرسم واحدًا فقط...
13. سيساعدنا شعاع AO في تحديد موقع...
14. الصيغة الأخيرة في الصفحة الأولى من الفقرة هي التالية...
15. هذه الصيغة صالحة فقط إذا كانت صورة الجسم التي تقدمها العدسة واضحة، و...

δ ≈F ح ; ϕ 1 ≈R ح .

إذا تم استبدال التعبيرات الناتجة في الصيغة (3.1) وتخفيضها

	بالعامل المشترك h فنحصل على :						ن - 1
		ن - 1

انتباه ! لا يعتمد طول المقطع F على الارتفاع h الذي تم اختياره بشكل تعسفي، وبالتالي فإن جميع الأشعة الصادرة من الشعاع الساقط سوف تتقاطع عند نفس النقطة S 1، والتي تسمى تركيز العدسة. المسافة F نفسها تسمى البعد البؤري للعدسة,والكمية الفيزيائية P – القوة البصريةالعدسات. في نظام SI يتم قياسه بالديوبتر ويسمى الديوبتر. بحكم التعريف، 1 ديوبتر هو القوة البصرية للعدسة ذات البعد البؤري 1 متر.

مثال 3.1. احسب القدرة البصرية لعدسة ذات البعد البؤري F = 16 cm.

حل. دعونا نعبر عن البعد البؤري للعدسة بالأمتار: 16 سم = 0.16 م حسب التعريف، الطاقة الضوئية P = 1/(0.16 م) = 6.25 ديوبتر.

الجواب: P = 6.25 ديوبتر.

يمكن أن نوضح (فكر في كيفية ذلك) أنه إذا تم توجيه شعاع من الأشعة الموازية للمحور البصري الرئيسي من اليمين إلى السطح المحدب لعدسة محدبة مستوية، فإن جميعها، بعد أن انكسرت مرتين في العدسة، سوف يتقاطع على المحور البصري الرئيسي عند النقطة S 2، البعيدة عن العدسة عند هذه المسافة بنفس المسافة F . أي أن العدسة لها بؤرتان. وفي هذا الصدد، تم الاتفاق على أن إحدى البؤرتين، التي يتم فيها جمع أشعة الضوء المتوازية التي تمر عبر عدسة مجمعة، تسمى الخلفية، وتسمى البؤرة الأخرى الجبهة. بالنسبة للعدسات المتباعدة، يكون التركيز الخلفي (الذي تتقاطع عنده امتدادات الأشعة المتوازية على العدسة) على جانب المصدر، ويكون التركيز الأمامي على الجانب المقابل.

§4. صيغة عدسة متقاربة رقيقة

فكر في عدسة متقاربة ثنائية التحدب. يسمى الخط المستقيم OX الذي يمر عبر مراكز انحناء الأسطح الانكسارية للعدسة المحور البصري الرئيسي(قارن هذا التعريف بالتعريف الوارد في الفقرة 3 للعدسة المحدبة المستوية). لنفترض أن مصدر الضوء النقطي S 1 يقع على هذا المحور. لنرسم من النقطة S 1 اثنان

أرز. 4.1

العام الدراسي 2010-2011 السنة رقم 5 الصف الثامن. الفيزياء. عدسات رقيقة.

شعاع. واحد - على طول الطريق الرئيسي

المحور البصري، والآخر - تحت

الزاوية φ 1 إليها عند النقطة M خط-

zy، بعيدًا عن المرجع الرئيسي

المحور الفني على مسافة ح

(الشكل 4.1). ينكسر في

العدسة، وهذا الشعاع سوف يعبر الرئيسي

المحور البصري في بعض

روي النقطة S 2، وهي متساوية

تشويه المصدر S1. المفضل

نفترض أن الزوايا التي يشكلها الشعاع قيد النظر مع المحور البصري الرئيسي للعدسة صغيرة. ثم

ϕ ≈

من السهل أن نرى أن زاوية الانحراف δ خارجية بالنسبة للمثلث

يمكن اعتبار قطعة العدسة، الموجودة بالقرب من النقطة M التي مر من خلالها الشعاع المعني، إسفينًا رفيعًا. لقد أظهرنا سابقًا أنه بالنسبة للإسفين الرفيع، تكون زاوية الانحراف قيمة ثابتة ولا تعتمد على زاوية السقوط. وهذا يعني أنه من خلال نقل المصدر S 1 على طول المرجع الرئيسي،

المحور المحوري وإزالته إلى ما لا نهاية، سنضمن أنه بعد مرور العدسة سيمر الشعاع عبر بؤرته، وتكون زاوية الانحراف

		δ ≈
حيث F هو البعد البؤري للعدسة. لنستبدل التعبيرين (4.1) و (4.3)
في الصيغة (4.2). وبعد التخفيض بالعامل h نحصل على:

لقد حصلنا على صيغة العدسة المتقاربة الرفيعة. لا تنس أنه تم الحصول عليه بالتقريب المحوري (للزوايا الصغيرة ϕ 1 ;ϕ 2 ;δ ).

تُنسب الأولوية في اشتقاق هذه الصيغة إلى عالم الطبيعة الفرنسي الرائع رينيه ديكارت.

عادة، يتم تصوير الأشياء أو مصادر الضوء على يسار العدسة. المشكلة 4.1. أوجد البعد البؤري F لعدسة مكونة من عدستين متقاربتين البعد البؤري F 1 و F 2. يتم الضغط على العدسات

أنتم قريبون من بعضكم البعض، وتتطابق محاورهم البصرية الرئيسية.

© 2011، FZFTSH في MIPT. قام بتجميعها: سلوبوديانين فاليري بافلوفيتش

العام الدراسي 2010-2011 السنة رقم 5 الصف الثامن. الفيزياء. عدسات رقيقة.
حل. عدسة مكونة من عدستين مضغوطتين معًا بإحكام
يقرأ أن الصيغة (4.4) صالحة لها أيضًا. دعونا نضع مصدر نقطة
نيك الضوء S 1 في البؤرة الأمامية للعدسة الأولى. للعدسة المركبة
أ = و 1. ستذهب الأشعة المنبعثة من S 1 بعد المرور عبر العدسة الأولى
موازية لمحورها البصري الرئيسي. ولكن هناك السطر الثاني في مكان قريب
ل. سوف يتقارب شعاع من الأشعة المتوازية الساقطة على العدسة الثانية
التركيز الخلفي (النقطة S 2 ) على مسافة F 2 . بالنسبة للعدسة المركبة، المسافة
نشوئها ب = F 2 . وبعد إجراء التعويضات المناسبة في (4.4) نحصل على:
ويمكن التعبير عن هذه العلاقة بدلالة القوى البصرية للعدسات:
ف1+ ف2
لقد حصلنا على نتيجة مهمة للغاية - القوة البصرية لنظام العدسة،
يتم ضغطها بإحكام على بعضها البعض يساوي مجموع قواها البصرية.
§5. صيغة عدسة متباينة رقيقة
النظر في عدسة متباعدة ثنائية التقعر. OX هو خيارها الرئيسي.
محور التشنج اللاإرادي. لنفترض أن-
يقع مصدر الضوء الموضعي S 1
الزوجات على هذا المحور. كما في السابق
وفي الفقرة التالية، سوف نستخلص من هذه النقطة
ق 1 شعاعين. واحد - على طول الطريق الرئيسي				1 س 2
المحور البصري، والآخر - بزاوية
المخل لها عند النقطة M من العدسة، من-
يقف من المحور البصري الرئيسي
على مسافة ح (الشكل 5.1). بريلو-
ساطع في العدسة، وهذا الشعاع سوف
الابتعاد عن الرئيسي
المحور البصري. إذا استمر
يعيش خلف العدسة، ثم يعيد-
يقطع المحور البصري الرئيسي عند نقطة ما S 2،					يسمى ايزو
تشويه المصدر S1. منذ		الصورة هي النتيجة
تقاطع الأشعة العقلية والتخيلية، ثم يسمونه وهميا
غسل.
من السهل أن نرى أن الزاوية φ 2 خارجية بالنسبة للمثلث S 1 MS 2.
بواسطة نظرية الزاوية الخارجية للمثلث

© 2011، FZFTSH في MIPT. قام بتجميعها: سلوبوديانين فاليري بافلوفيتش

العام الدراسي 2010-2011 السنة رقم 5 الصف الثامن. الفيزياء. عدسات رقيقة.

حيث F هو البعد البؤري للعدسة. وما زلنا نعتقد أن الزوايا التي يصنعها الشعاع المعني مع المحور البصري الرئيسي للعدسة صغيرة. ثم

ϕ ≈

لنعوض بالتعبيرين (5.2) و (5.3) عن الزوايا في الصيغة (5.1). وبعد التخفيض بعامل مشترك h نحصل على:

عادةً ما يتم كتابة التعبير (5.4) بشكل مختلف قليلاً:

لقد حصلنا على صيغة ما يسمى بالعدسة المتباعدة الرفيعة. يتم أخذ قيمها الحسابية على شكل مسافات a،b،F.

§6. بناء الصور التي تنتجها عدسة رقيقة

في المخططات البصرية، يتم تحديد العدسات عادةً كقطعة ذات أسهم في نهايتها. بالنسبة للعدسات المتقاربة، يتم توجيه الأسهم نحو الخارج، وبالنسبة للعدسات المتباعدة، يتم توجيه الأسهم نحو مركز القطعة.

دعونا نفكر في ترتيب إنشاء الصور التي يتم إنشاؤها بواسطة عدسة مجمعة (الشكل 6.1). لنضع سهمًا رأسيًا (الجسم) AB على يسار العدسة على مسافة أكبر من البعد البؤري. من النقطة B لنرسل شعاعاً (1) إلى العدسة موازياً للمحور البصري الرئيسي. بعد انكساره، سوف يمر هذا الشعاع عبر التركيز الخلفي إلى اليمين وإلى الأسفل. لنرسل الشعاع الثاني عبر البؤرة الأمامية. بعد أن ينكسر في العدسة، سوف يذهب إلى اليمين، بالتوازي

على طول المحور البصري الرئيسي. هناك نقطة B 1 يتقاطع عندها الشعاعان B 1 هي صورة النقطة B . وأي شعاع آخر يخرج من النقطة B ويمر عبر العدسة يجب أن يصل أيضًا إلى النقطة B1. وبطريقة مماثلة، سنقوم ببناء صورة للنقطة أ. نعم نحن

© 2011، FZFTSH في MIPT. قام بتجميعها: سلوبوديانين فاليري بافلوفيتش

العام الدراسي 2010-2011 السنة رقم 5 الصف الثامن. الفيزياء. عدسات رقيقة.

بنيت صورة لما قبل

ملكيات عدسة رقيقة:

meta AB في عدسة رفيعة. من الشكل. 6.1 من الواضح أن:

1) صورة السهم

حقيقي (إذا قمت بوضع شاشة مسطحة بدلاً من صورة السهم، فيمكنك رؤية صورتها عليها)؛

2) الصورة مقلوبة (بالنسبة للسهم نفسه). كل من السهم AB نفسه ونظيره

دوران أ 1 ب 1 عمودي

رئيسي

محور بصري جديد. دعونا نلاحظ اثنين عامة تماما

– تعرض العدسة خطًا مستقيمًا إلى خط مستقيم؛

– إذا كان الجسم المسطح عموديًا على المحور البصري الرئيسي، فإن صورته ستكون عمودية على هذا المحور.على العموم،

زوايا الأجسام الممتدة الموجودة على طول المحور البصري الرئيسي

المحور، وزوايا صورهم مختلفة. ويمكن ملاحظة ذلك من الشكل. 6.2. يتم "تحويل" مربع ABCD بواسطة العدسة إلى شبه منحرف A 1 B 1 C 1 D 1 .

إذا كان نفس الوسيط موجودًا على يمين ويسار عدسة رفيعة (عادةً الهواء)، فقد يكون شعاع "رائع" آخر مفيدًا في تكوين صورة لنقطة معينة - تلك التي تمر عبر مركز العدسة. في الشكل. 6.1 تم وضع علامة عليه كشعاع (3). مروراً بالعدسة لا يتغير اتجاهها وهي نفس العدسة الأولى والثانية

© 2011، FZFTSH في MIPT. قام بتجميعها: سلوبوديانين فاليري بافلوفيتش

ومن أجل التحكم في أشعة الضوء، أي تغيير اتجاه الأشعة، يتم استخدام أجهزة خاصة، على سبيل المثال عدسة مكبرة، مجهر. الجزء الرئيسي من هذه الأجهزة هو العدسة.

العدسات هي أجسام شفافة تحدها من الجانبين أسطح كروية.

هناك نوعان من العدسات - محدبة ومقعرة.

العدسة التي تكون حوافها أرق بكثير من الوسط محدب(الشكل 151، أ).

أرز. 151. أنواع العدسات:
أ - محدب. ب - مقعرة

العدسة التي تكون حوافها أكثر سمكًا من الوسط مقعر(الشكل 151، ب).

يسمى الخط المستقيم AB الذي يمر عبر المركزين C 1 و C 2 (الشكل 152) للأسطح الكروية التي تحد العدسة المحور البصري.

أرز. 152. المحور البصري للعدسة

وبتوجيه شعاع من الأشعة موازيا للمحور البصري للعدسة عند عدسة محدبة، سنرى أنه بعد الانكسار في العدسة، تتقاطع هذه الأشعة مع المحور البصري عند نقطة واحدة (شكل 153). هذه النقطة تسمى تركيز العدسة. تحتوي كل عدسة على نقطتين بؤريتين - واحدة على كل جانب من جوانب العدسة.

أرز. 153. العدسة المجمعة:
أ - مرور الأشعة من خلال التركيز؛ ب - صورته في المخططات

تسمى المسافة من العدسة إلى بؤرتها البعد البؤري للعدسةويشار إليه بالحرف F.

إذا تم توجيه شعاع من الأشعة المتوازية إلى عدسة محدبة، فبعد الانكسار في العدسة، فإنها ستتقارب عند نقطة واحدة - F (انظر الشكل 153). ولذلك فإن العدسة المحدبة تجمع الأشعة القادمة من المصدر. ولذلك تسمى عدسة محدبة جمع.

عندما تمر الأشعة عبر عدسة مقعرة، يتم ملاحظة صورة مختلفة.

دعونا نرسل شعاعًا من الأشعة موازيًا للمحور البصري إلى عدسة مقعرة. وسوف نلاحظ أن الأشعة سوف تخرج من العدسة في صورة شعاع متباعد (شكل 154). وإذا دخل مثل هذا الشعاع المتباين من الأشعة إلى العين، فسيبدو للراصد أن الأشعة تخرج من النقطة F. وتقع هذه النقطة على المحور البصري على نفس الجانب الذي يسقط منه الضوء على العدسة، و يسمى التركيز الخياليعدسة مقعرة. تسمى هذه العدسة مشتت.

أرز. 154. العدسة المتباعدة:
أ - مرور الأشعة من خلال التركيز؛ ب - صورته في المخططات

العدسات ذات الأسطح المحدبة أكثر تكسر الأشعة بقوة أكبر من العدسات ذات الانحناء الأقل (الشكل 155).

أرز. 155. انكسار الأشعة بواسطة عدسات ذات تقوسات مختلفة

إذا كانت إحدى العدستين ذات طول بؤري أقصر، فإنها تعطي تكبيرًا أكبر (الشكل 156). القوة البصرية لهذه العدسة أكبر.

أرز. 156. تكبير العدسة

تتميز العدسات بقيمة تسمى القوة الضوئية للعدسة. يتم تحديد الطاقة الضوئية بالحرف D.

القوة البصرية للعدسة هي مقلوب البعد البؤري لها.

يتم حساب القوة الضوئية للعدسة بواسطة الصيغة

وحدة القوة الضوئية هي الديوبتر (دوبتر).

1 ديوبتر هي القوة البصرية للعدسة التي يبلغ طولها البؤري 1 متر.

إذا كان البعد البؤري للعدسة أقل من 1 متر، فإن القوة الضوئية ستكون أكبر من 1 ديوبتر. إذا كان البعد البؤري للعدسة أكثر من 1 متر، فإن قوتها البصرية أقل من 1 ديوبتر. على سبيل المثال،

إذا كانت F = 0.2 م، فإن D = 1 / 0.2 م = 5 ديوبتر،
إذا كانت F = 2 م، فإن D = 1/2 م = 0.5 ديوبتر.

وبما أن العدسة المتباعدة لها بؤرة وهمية، فقد اتفقنا على اعتبار البعد البؤري لها قيمة سلبية. عندها ستكون القوة البصرية للعدسة المتباعدة سلبية.

تم الاتفاق على أن القوة الضوئية للعدسة المجمعة يجب أن تعتبر قيمة إيجابية.

أسئلة

1. كيف يمكنك معرفة أي عدسة لها البعد البؤري الأقصر بناءً على مظهر العدسات؟
2. أي من العدستين اللتين لهما أطوال بؤرية مختلفة تعطي تكبيرًا أكبر؟
3. ما هي القوة البصرية للعدسة؟
4. ما هي وحدة الطاقة الضوئية تسمى؟
5. القوة البصرية لأي عدسة تعتبر واحدة؟
6. كيف تختلف العدسات عن بعضها البعض، القوة البصرية لإحداهما +2.5 ديوبتر، والأخرى -2.5 ديوبتر؟

التمرين 48

1. باستخدام الشكل 155، قارن بين القوى البصرية للعدسات الموضحة عليه.
2. القوة البصرية للعدسة هي -1.6 ديوبتر. ما هو البعد البؤري لهذه العدسة؟ هل من الممكن الحصول على صورة حقيقية باستخدامه؟

النظر في الصيغ المشتقة:

(3.8)

دعونا نقارن الصيغتين (3.7 و 3.8)، فمن الواضح أنه يمكننا كتابة التعبير التالي الذي يربط الخصائص البصرية للعدسة (الأطوال البؤرية) والمسافات التي تميز موقع الأشياء وصورها:

, (3,9)

حيث F هو البعد البؤري للعدسة؛ D هي القوة البصرية للعدسة. د هي المسافة من الجسم إلى مركز العدسة؛ f هي المسافة من مركز العدسة إلى الصورة. مقلوب البعد البؤري للعدسة

تسمى القوة الضوئية

تسمى هذه الصيغة صيغة العدسة الرقيقة. ولا تنطبق إلا مع قاعدة الإشارة: تعتبر المسافات موجبة إذا تم قياسها في اتجاه شعاع الضوء، وسالبة إذا تم حساب هذه المسافات مقابل الشعاع.

النظر في الشكل التالي.

وتسمى نسبة ارتفاع الصورة إلى ارتفاع الجسم بالتكبير الخطي للعدسة.

إذا أخذنا في الاعتبار مثلثين متشابهين BAO وOAB (الشكل 3.3)، فيمكن العثور على التكبير الخطي الذي توفره العدسة على النحو التالي:

, (3.10)

حيث АВ هو ارتفاع الصورة؛ AB هو ارتفاع الكائن.

للحصول على صور عالية الجودة، يتم استخدام أنظمة العدسات والمرايا. عند العمل مع أنظمة العدسات والمرايا، من المهم أن يكون النظام متمركزًا، أي. وتقع المراكز البصرية لجميع الأجسام التي يتكون منها هذا النظام على خط مستقيم واحد، وهو المحور البصري الرئيسي للنظام. عند إنشاء الصورة، يستخدم النظام مبدأ التسلسل: يتم بناء الصورة في العدسة الأولى (المرآة)، ثم تكون هذه الصورة موضوعًا للعدسة التالية (المرآة)، ويتم بناء الصورة مرة أخرى، وما إلى ذلك.

بالإضافة إلى البعد البؤري، فإن الخاصية البصرية للعدسات والمرايا هي القوة الضوئية، وهذا هو مقلوب البعد البؤري:

(3,11)

إن القوة الضوئية للنظام البصري تساوي دائمًا المجموع الجبري للقوى البصرية التي تشكل نظامًا بصريًا معينًا من العدسات والمرايا. ومن المهم أن نتذكر أن القوة الضوئية لنظام التشتت هي كمية سلبية.

(3.12)

يتم قياس الطاقة الضوئية بالديوبتر D=m -1 = 1 ديوبتر، أي أن الديوبتر الواحد يساوي القوة البصرية لعدسة ذات طول بؤري قدره 1 متر.

أمثلة على بناء الصور باستخدام المحاور الجانبية.

نظرًا لأن النقطة المضيئة S تقع على المحور البصري الرئيسي، فإن الأشعة الثلاثة المستخدمة في إنشاء الصورة تتزامن وتسير على طول المحور البصري الرئيسي، وهناك حاجة إلى شعاعين على الأقل لإنشاء الصورة. يتم تحديد مسار الشعاع الثاني باستخدام بناء إضافي، يتم تنفيذه على النحو التالي: 1) إنشاء مستوى بؤري، 2) تحديد أي شعاع قادم من النقطة S؛

3) تنفيذ بالتوازي مع الشعاع المحدد

انحرافات النظم البصرية

تم وصف الانحرافات في الأنظمة البصرية وطرق تقليلها أو إزالتها.

الانحراف هو الاسم العام لأخطاء الصورة التي تحدث عند استخدام العدسات والمرايا. الانحرافات (من "الانحراف" اللاتيني - الانحراف) ، والتي تظهر فقط في الضوء غير أحادي اللون ، تسمى لوني. جميع أنواع الانحرافات الأخرى أحادية اللون، حيث أن مظهرها لا يرتبط بالتركيب الطيفي المعقد للضوء الحقيقي.

مصادر الانحرافات. يتضمن تعريف مفهوم الصورة شرط أن تتقارب جميع الأشعة الصادرة من نقطة معينة من الجسم عند نفس النقطة في مستوى الصورة وأن يتم عرض جميع نقاط الكائن بنفس التكبير في نفس المستوى.

بالنسبة للأشعة المحورية، يتم استيفاء شروط العرض بدون تشويه بدقة كبيرة، ولكن ليس بشكل مطلق. ولذلك فإن المصدر الأول للانحرافات هو أن العدسات التي تقتصر على الأسطح الكروية لا تكسر حزما واسعة من الأشعة تماما كما يفترض في التقريب المحوري، على سبيل المثال، بؤر الأشعة التي تسقط على العدسة على مسافات مختلفة من المحور البصري للعدسة مختلفة وما إلى ذلك. وتسمى هذه الانحرافات هندسية.

أ) الانحراف الكروي هو انحراف أحادي اللون ناتج عن حقيقة أن الأجزاء الخارجية (المحيطية) للعدسة تحرف الأشعة القادمة من نقطة على المحور بقوة أكبر من الجزء المركزي منها. ونتيجة لذلك، تظهر صورة النقطة على الشاشة كنقطة مضيئة، الشكل 1. 3.5

يتم التخلص من هذا النوع من الانحراف باستخدام أنظمة تتكون من عدسات مقعرة ومحدبة.

ب) الاستجماتيزم هو انحراف أحادي اللون، يتكون من حقيقة أن صورة النقطة لها شكل بقعة بيضاوية، والتي في مواضع معينة من مستوى الصورة تتحول إلى مقطع.

تحدث الاستجماتيزم الشعاعي المائل عندما يسقط شعاع من الأشعة المنبعثة من نقطة ما على النظام البصري ويصنع زاوية معينة مع محوره البصري. في الشكل. في الشكل 3.6 أ، يقع المصدر النقطي على المحور البصري الثانوي. في هذه الحالة، تظهر صورتان على شكل قطع من الخطوط المستقيمة المتعامدة مع بعضها البعض في المستويين I وP. ولا يمكن الحصول على صورة المصدر إلا في شكل بقعة ضبابية بين المستويين I وP.

الاستجماتيزم الناجم عن عدم تناسق النظام البصري. يحدث هذا النوع من الاستجماتيزم عندما ينكسر تناسق النظام البصري بالنسبة لشعاع الضوء بسبب تصميم النظام نفسه. مع هذا الانحراف، تقوم العدسات بإنشاء صورة تكون فيها الخطوط والخطوط الموجهة في اتجاهات مختلفة ذات حدة مختلفة. هذا

لوحظ في العدسات الأسطوانية، الشكل. 3.6

أرز. 3.6. الاستجماتيزم: الأشعة المائلة (أ)؛ شرطي

عدسة أسطوانية (ب)

تشكل العدسة الأسطوانية صورة خطية لجسم نقطي.

تتشكل الاستجماتيزم في العين عندما يكون هناك عدم تناسق في انحناء العدسة وأنظمة القرنية. لتصحيح الاستجماتيزم، يتم استخدام النظارات التي لها انحناءات مختلفة في اتجاهات مختلفة.

الاتجاهات.

ج) التشويه (التشويه). عندما تشكل الأشعة المرسلة من جسم ما زاوية كبيرة مع المحور البصري، يتم اكتشاف نوع آخر من الانحراف - التشويه. في هذه الحالة، يتم انتهاك التشابه الهندسي بين الكائن والصورة. والسبب هو أن التكبير الخطي الذي توفره العدسة يعتمد في الواقع على زاوية سقوط الأشعة. ونتيجة لذلك، تأخذ صورة الشبكة المربعة مظهرًا على شكل وسادة أو برميل، كما في الشكل 1. 3.7

أرز. 3.7 التشويه: أ) وسادة مدبسة، ب) البرميل

ولمكافحة التشوه، يتم تحديد نظام عدسة ذي تشويه معاكس.

المصدر الثاني للانحرافات يتعلق بتشتت الضوء. وبما أن معامل الانكسار يعتمد على التردد، فإن البعد البؤري والخصائص الأخرى للنظام تعتمد على التردد. ولذلك، فإن الأشعة المقابلة للإشعاع ذي الترددات المختلفة المنبعثة من نقطة واحدة من الجسم لا تتقارب عند نقطة واحدة على مستوى الصورة، حتى عندما تنتج الأشعة المقابلة لكل تردد صورة مثالية للجسم. تسمى هذه الانحرافات لوني، أي. الانحراف اللوني هو أن شعاع الضوء الأبيض المنبعث من نقطة ما يعطي صورته على شكل دائرة قوس قزح، والأشعة البنفسجية تقع أقرب إلى العدسة من الأشعة الحمراء، الشكل 2. 3.8

أرز. 3.8. انحراف لوني

لتصحيح هذا الانحراف في البصريات، يتم استخدام العدسات المصنوعة من النظارات ذات التشتت المختلف: أكروماتس،