Physics
📄 اطبع pdf
00971504825082
العدسات
Lenses
هناك نوعين من العدسات
There are two types of lenses
العدسات المحدبة وهي رقيقة من الأطراف وسميكة من الوسط
Convex lenses are thin at the edges and thick in the middle
تجميع الأشعة لو سقطت متوازية في نقطة واحدة تدعى البؤرة وهي حقيقية ناتجة من إلتقاء الأشعة المنكسرة
They converge parallel rays to a single point called the focus, which is real and results from the intersection of refracted rays
العدسات المقعرة وهي سميكة من الأطراف و رقيقة من الوسط
Concave lenses are thick at the edges and thin in the middle
تفرق الأشعة لو سقطت متوازية ولكن امتداد الأشعة المنكسرة تلتقي في نقطة واحدة تدعى البؤرة وهي تخيلية ناتجة من إلتقاء إمتداد الأشعة المنكسرة
They diverge parallel rays, but the extensions of the refracted rays meet at a single point called the focus, which is virtual and results from the intersection of the extensions of refracted rays
لها أشكال مختلفة
They have different shapes
البؤرة
Focus
الصور في العدسات
Images in Lenses
في البداية يجب أن نعرف مسار الأشعة في العدسات
First, we need to know the path of rays in lenses
جميع الأشعة الساقطة تحقق قانون الانكسار
All incident rays obey the law of refraction
سقط ضوء موازي للمحور الاساسي ينكسر مار في البؤرة في العدسة المحدبة أو امتدادة يمر بالبؤرة في العدسة المقعرة
Light parallel to the principal axis is refracted through the focus in convex lenses, or its extension passes through the focus in concave lenses
سقط ضوء مار بالمركز البصري يتابع طريقة دون أن ينكسر
Light passing through the optical center continues its path without refraction
سقط ضوء مار بالبؤرة كما في العدسة المحدبة أو امتداده يمر بالبؤرة كما في العدسة المقعرة ينكسر موازي للمحور الاساسي
Light passing through the focus as in convex lenses, or its extension passing through the focus as in concave lenses, is refracted parallel to the principal axis
العدسات
Lenses
في هذه المحاكاة سوف نضع جسم على أبعاد مختلفة من العدسة المحدبة والمقعرة ونرسم الصور المتكونة ونحدد صفات الصورة
In this simulation, we will place an object at different distances from convex and concave lenses, draw the formed images, and determine their characteristics
مهارة الرسم
Drawing Skill
أكمل رسم الصور المتكونة من خلال التجربة السابقة عند وضع جسم أمام عدسة محدبة في مواضع مختلفة وتأكد من الحل بالضغط على طريقة الحل
Complete drawing the images formed from the previous experiment when placing an object in front of a convex lens at different positions and verify the solution by clicking on the solution method
أكمل رسم الصور المتكونة من خلال التجربة السابقة عند وضع جسم أمام عدسة مقعرة في أي موضع تظهر نفس الصورة وتأكد من الحل بالضغط على طريقة الحل
Complete drawing the images formed from the previous experiment when placing an object in front of a concave lens at any position (the same image appears), and verify the solution by clicking on the solution method
معلومات مفيدة: قوانين العدسات
Useful Information: Lens Laws
من خلال تشابة المثلثات يتم اشتقاق معادلات المرايا
Through triangle similarity, lens equations are derived
\[\dfrac{1}{X_o}+\dfrac{1}{X_i}=\dfrac{1}{f}\]
هناك مشكلة في تطبيق المعادلة السابقة وهي الاشارات للقيم السابقة الجدول التالي يبين الاشارات
There is a problem in applying the previous equation which is the signs of the values. The following table shows the signs
في البصريات، نستخدم إشارات موجبة وسالبة للإشارة إلى مواقع الأجسام والصور بالنسبة للعدسات. فيما يلي جدول يوضح إشارات البعد البؤري، وبعد الجسم وبعد الصورة في العدسات المحدبة والمقعرة.
In optics, we use positive and negative signs to indicate the positions of objects and images relative to lenses. The following table shows the signs of focal length, object distance, and image distance in convex and concave lenses.
نوع العدسة
Lens Type
البعد البؤري \[f\]
Focal Length \[f\]
بعد الجسم \[X_O\]
Object Distance \[X_O\]
بعد الصورة \[X_i\]
Image Distance \[X_i\]
ملاحظات
Notes
العدسة المحدبة (المجمعة)
Convex Lens (Converging)
موجبة (+)
Positive (+)
موجبة (+) إذا وضع الجسم أمام العدسة
سالبة (-) إذا كان الجسم صورة من عدسة
Positive (+) if object is placed in front of lens
Negative (-) if object is an image from another lens
موجبة (+)
Positive (+)
للصور الحقيقية
for real images
سالبة (-)
Negative (-)
للصور الافتراضية
for virtual images
تكون الصورة حقيقية عندما يتكون الخيال على الجانب المقابل للعدسة
The image is real when formed on the opposite side of the lens
العدسة المقعرة (المفرقة)
Concave Lens (Diverging)
سالبة (-)
Negative (-)
موجبة (+) إذا وضع الجسم أمام العدسة
سالبة (-) إذا كان الجسم صورة من عدسة
Positive (+) if object is placed in front of lens
Negative (-) if object is an image from another lens
سالبة (-)
Negative (-)
تكون الصورة دائمًا افتراضية ومستقيمة وأصغر من الجسم
The image is always virtual, upright, and smaller than the object
نضع الاشارات فقط للقيم المعلومة
We assign signs only to known values
التكبير وهي النسبة بين طول الصورة \[{h_i}\] إلى طول الجسم \[{h_o}\]
Magnification is the ratio between image height \[{h_i}\] and object height \[{h_o}\]
وهي تعادل(-) بعد الصورة إلى بعد الجسم
It is equal to (-) image distance divided by object distance
\[M = \dfrac{h_i}{h_o} = -\dfrac{X_i}{X_o} \]
لاحظ إشارة التكبير دوما معاكسة لإشارة بعد الصورة
Note that the magnification sign is always opposite to the sign of image distance
العدسات البصرية: دراسة شاملة
Optical Lenses: Comprehensive Study
أولاً: المفاهيم الأساسية
First: Basic Concepts
1. العدسة المحدبة (Convex Lens)
1. Convex Lens
تتميز العدسة المحدبة بأنها أسمك في الوسط منها عند الحواف، وتعمل على تجميع الأشعة الضوئية. الخصائص الرئيسية:
Convex lenses are thicker in the middle than at the edges and work to converge light rays. Main characteristics:
-
البعد البؤري موجب (f > 0)
Focal length is positive (f > 0)
-
تنتج صوراً حقيقية أو وهمية حسب موقع الجسم
Produce real or virtual images depending on object position
-
تستخدم في تصحيح طول النظر
Used to correct farsightedness
2. العدسة المقعرة (Concave Lens)
2. Concave Lens
تتميز بأنها أرق في الوسط منها عند الحواف، وتعمل على تفريق الأشعة الضوئية. الخصائص الرئيسية:
They are thinner in the middle than at the edges and work to diverge light rays. Main characteristics:
-
البعد البؤري سالب (0 > f)
Focal length is negative (0 > f)
-
تنتج صوراً وهمية دائماً
Always produce virtual images
-
تستخدم في تصحيح قصر النظر
Used to correct nearsightedness
ثانياً: قانون العدسات
Second: Lens Law
ينص قانون العدسات على العلاقة التالية:
The lens law states the following relationship:
\[\frac {1}{f }=\frac {1}{X_I} +\frac {1}{X_O}\]
حيث:
\[f \] البعد البؤري
\[X_i\] بعد الصورة
\[X_o\] بعد الجسم
Where:
\[f \] is focal length
\[X_i\] is image distance
\[X_o\] is object distance
ثالثاً: مقارنة بين العدسات
Third: Comparison between Lenses
مقارنة بين العدسات المحدبة والمقعرة
Comparison between Convex and Concave Lenses
العدسة المحدبة
Convex Lens
العدسة المقعرة
Concave Lens
التعريف
Definition
عدسة سميكة في الوسط ورقيقة عند الحواف، تنكسر الأشعة عبرھا نحو المركز
Lens thick in the middle and thin at the edges, rays refract through it towards the center
التعريف:
Definition:
عدسة رقيقة في الوسط وسميكة عند الحواف، تبعثر الأشعة بعيداً عن المركز
Lens thin in the middle and thick at the edges, scatters rays away from the center
نوع الصورة
Image Type
حقيقية أو وهمية
Real or virtual
نوع الصورة
Image Type
وهمية دائماً
Always virtual
الاتجاه
Orientation
مقلوبة أو معتدلة
Inverted or upright
الاتجاه
Orientation
معتدلة دائماً
Always upright
المعادلات الأساسية:
Basic Equations:
\[\frac {1}{f} = (n-1)(\frac {1}{R₁} - \frac {1}{R₂})\]
\[\frac {1}{f }=\frac {1}{X_I} + \frac {1}{X_O}\]
التكبير
Magnification
\[m =\frac {X_I}{X_O}\]
البعد البؤري الموجب \[f\] معامل الانكسار \[ n\]
Positive focal length \[f\] Refractive index \[ n\]
المعادلات الأساسية:
Basic Equations:
\[\frac {1}{f} = (n-1)(\frac {1}{R₁} - \frac {1}{R₂})\]
\[\frac {1}{f }=\frac {1}{X_I} +\frac {1}{X_O}\]
التكبير
Magnification
\[m =\frac {X_I}{X_O}\]
البعد البؤري سالب \[f\] معامل الانكسار \[ n\]
Negative focal length \[f\] Refractive index \[ n\]
التطبيقات العملية:
Practical Applications:
-
الكاميرات والمناظير
Cameras and binoculars
-
المجاهر والمكبرات
Microscopes and magnifiers
-
نظارات مد البصر
Farsightedness glasses
-
تلسكوبات الفلك
Astronomical telescopes
التطبيقات العملية:
Practical Applications:
-
نظارات قصر النظر
Nearsightedness glasses
-
أجهزة الليزر (توسيع الحزمة)
Laser devices (beam expansion)
-
كشافات الإضاءة الجانبية
Side lighting projectors
-
ثقوب الباب (العين السحرية)
Door peepholes
رابعاً: التطبيقات العملية
Fourth: Practical Applications
تطبيقات العدسات المحدبة:
Applications of Convex Lenses:
-
الكاميرات الفوتوغرافية
Photographic cameras
-
المجاهر
Microscopes
-
نظارات تصحيح طول النظر
Glasses for correcting farsightedness
تطبيقات العدسات المقعرة:
Applications of Concave Lenses:
-
نظارات تصحيح قصر النظر
Glasses for correcting nearsightedness
-
أنظمة الإنارة الأمامية للسيارات
Car headlight systems
-
أنظمة التلسكوبات
Telescope systems
محاكاة قانون العدسات
Lens Law Simulation
في هذه المحاكاة حرك الدائرة الزرقاء الموجودة فوق الجسم لتحريك الجسم. حرك الدائرة عند البؤرة لتغيير البعد البؤري. انقل الدائرة الزرقاء إلى الجانب الأيمن من العدسة لتغييرها إلى عدسة مقعرة
In this simulation, move the blue circle above the object to move the object. Move the circle at the focus to change the focal length. Move the blue circle to the right side of the lens to change it to a concave lens
غير موقع الجسم في كل مرة وحدد قيمة البعد البؤري وبعد الجسم من التجربة وقم بحساب بعد الصورة والتكبير كل مرة
Change the object position each time, determine the focal length and object distance from the experiment, and calculate the image distance and magnification each time
محاكاة العدسة المحدبة والمقعرة
Convex and Concave Lens Simulation
في هذه المحاكاة الانحراف اللوني هو نوع من تشوه الصورة نتيجة عدم قدرة العدسة على تركيز اللون في نفس نقطة التقاء. ويحدث نتيجة اختلاف معامل الانكسار العدسات، واختلاف موجات الضوء.
In this simulation, chromatic aberration is a type of image distortion due to the lens's inability to focus colors at the same point. It occurs due to differences in the refractive index of lenses and differences in light waves.
حيث وجد أن قرينة (معامل) انكسار الأوساط الزجاجية بازدياد طول الموجة، فقيمتها أكبر عند اللون الأزرق منها عند اللون الأحمر
It was found that the refractive index of glass media increases with wavelength, its value is greater for blue light than for red light
محاكاة الانحراف اللوني
Chromatic Aberration Simulation
في هذه المحاكاة الزيغ الكروي هو تأثير بصري يلاحظ في الأجهزة البصرية والعدسات والمرايا وغيرها التي تحدث بسبب زيادة انكسار أشعة الضوء الساقطة على عدسة أو التي تنتج من انعكاس أشعة الضوء عندما تسقط على مرآة بالقرب من حافتها، مقارنة بالأشعة التي تسقط قرب المركز.
In this simulation, spherical aberration is an optical effect observed in optical devices, lenses, mirrors, etc. that occurs due to increased refraction of light rays falling on a lens or produced from reflection of light rays when they fall on a mirror near its edge, compared to rays falling near the center.
تعرف العلماء على تلك الخاصية لسطح الكرة خلال القرن السابع عشر الميلادي عندما كانوا يحاولون صنع تلسكوب بمرآة مقعرة كروية. وبعد الفحص والتدقيق توصلوا إلى أن سطح قطع مكافئ يأتي بالغرض، فهو يجمع الأشعة المتوازية الساقطة داخلة في بؤرة واحدة.
Scientists recognized this property of spherical surfaces during the 17th century when they were trying to make a telescope with a spherical concave mirror. After examination and scrutiny, they concluded that a parabolic surface serves the purpose, as it collects parallel incident rays into a single focus.
محاكاة الزيغ الكروي
Spherical Aberration Simulation
أسئلة اختيارية عن العدسات البصرية
Multiple Choice Questions about Optical Lenses
1
★
2
★
3
★
4
★
5
★
6
★
7
★
8
★
9
★
10
★
11
★
12
★
|
|
العدسات المحدبة وهي رقيقة من الأطراف وسميكة من الوسط Convex lenses are thin at the edges and thick in the middle
تجميع الأشعة لو سقطت متوازية في نقطة واحدة تدعى البؤرة وهي حقيقية ناتجة من إلتقاء الأشعة المنكسرة They converge parallel rays to a single point called the focus, which is real and results from the intersection of refracted rays
|
|
العدسات المقعرة وهي سميكة من الأطراف و رقيقة من الوسط Concave lenses are thick at the edges and thin in the middle
تفرق الأشعة لو سقطت متوازية ولكن امتداد الأشعة المنكسرة تلتقي في نقطة واحدة تدعى البؤرة وهي تخيلية ناتجة من إلتقاء إمتداد الأشعة المنكسرة They diverge parallel rays, but the extensions of the refracted rays meet at a single point called the focus, which is virtual and results from the intersection of the extensions of refracted rays
|
|
|
لها أشكال مختلفة They have different shapes
|
البؤرة Focus
|
في البداية يجب أن نعرف مسار الأشعة في العدسات
First, we need to know the path of rays in lenses
جميع الأشعة الساقطة تحقق قانون الانكسار All incident rays obey the law of refraction سقط ضوء موازي للمحور الاساسي ينكسر مار في البؤرة في العدسة المحدبة أو امتدادة يمر بالبؤرة في العدسة المقعرة Light parallel to the principal axis is refracted through the focus in convex lenses, or its extension passes through the focus in concave lenses |
سقط ضوء مار بالمركز البصري يتابع طريقة دون أن ينكسر Light passing through the optical center continues its path without refraction
سقط ضوء مار بالبؤرة كما في العدسة المحدبة أو امتداده يمر بالبؤرة كما في العدسة المقعرة ينكسر موازي للمحور الاساسي Light passing through the focus as in convex lenses, or its extension passing through the focus as in concave lenses, is refracted parallel to the principal axis
العدسات Lenses
في هذه المحاكاة سوف نضع جسم على أبعاد مختلفة من العدسة المحدبة والمقعرة ونرسم الصور المتكونة ونحدد صفات الصورة In this simulation, we will place an object at different distances from convex and concave lenses, draw the formed images, and determine their characteristics
مهارة الرسم Drawing Skill
أكمل رسم الصور المتكونة من خلال التجربة السابقة عند وضع جسم أمام عدسة محدبة في مواضع مختلفة وتأكد من الحل بالضغط على طريقة الحل Complete drawing the images formed from the previous experiment when placing an object in front of a convex lens at different positions and verify the solution by clicking on the solution method
من خلال تشابة المثلثات يتم اشتقاق معادلات المرايا Through triangle similarity, lens equations are derived
\[\dfrac{1}{X_o}+\dfrac{1}{X_i}=\dfrac{1}{f}\]
هناك مشكلة في تطبيق المعادلة السابقة وهي الاشارات للقيم السابقة الجدول التالي يبين الاشارات There is a problem in applying the previous equation which is the signs of the values. The following table shows the signs
في البصريات، نستخدم إشارات موجبة وسالبة للإشارة إلى مواقع الأجسام والصور بالنسبة للعدسات. فيما يلي جدول يوضح إشارات البعد البؤري، وبعد الجسم وبعد الصورة في العدسات المحدبة والمقعرة. In optics, we use positive and negative signs to indicate the positions of objects and images relative to lenses. The following table shows the signs of focal length, object distance, and image distance in convex and concave lenses.
| نوع العدسة Lens Type | البعد البؤري \[f\] Focal Length \[f\] | بعد الجسم \[X_O\] Object Distance \[X_O\] | بعد الصورة \[X_i\] Image Distance \[X_i\] | ملاحظات Notes |
|---|---|---|---|---|
| العدسة المحدبة (المجمعة) Convex Lens (Converging) | موجبة (+) Positive (+) |
موجبة (+) إذا وضع الجسم أمام العدسة سالبة (-) إذا كان الجسم صورة من عدسة Positive (+) if object is placed in front of lens Negative (-) if object is an image from another lens |
موجبة (+)
Positive (+)
للصور الحقيقية
for real images
سالبة (-) Negative (-) للصور الافتراضية for virtual images |
تكون الصورة حقيقية عندما يتكون الخيال على الجانب المقابل للعدسة The image is real when formed on the opposite side of the lens |
| العدسة المقعرة (المفرقة) Concave Lens (Diverging) | سالبة (-) Negative (-) |
موجبة (+) إذا وضع الجسم أمام العدسة سالبة (-) إذا كان الجسم صورة من عدسة Positive (+) if object is placed in front of lens Negative (-) if object is an image from another lens |
سالبة (-) Negative (-) | تكون الصورة دائمًا افتراضية ومستقيمة وأصغر من الجسم The image is always virtual, upright, and smaller than the object |
نضع الاشارات فقط للقيم المعلومة We assign signs only to known values
التكبير وهي النسبة بين طول الصورة \[{h_i}\] إلى طول الجسم \[{h_o}\] Magnification is the ratio between image height \[{h_i}\] and object height \[{h_o}\]
وهي تعادل(-) بعد الصورة إلى بعد الجسم It is equal to (-) image distance divided by object distance
\[M = \dfrac{h_i}{h_o} = -\dfrac{X_i}{X_o} \]
لاحظ إشارة التكبير دوما معاكسة لإشارة بعد الصورة Note that the magnification sign is always opposite to the sign of image distance
العدسات البصرية: دراسة شاملة Optical Lenses: Comprehensive Study
أولاً: المفاهيم الأساسية First: Basic Concepts
1. العدسة المحدبة (Convex Lens) 1. Convex Lens
تتميز العدسة المحدبة بأنها أسمك في الوسط منها عند الحواف، وتعمل على تجميع الأشعة الضوئية. الخصائص الرئيسية: Convex lenses are thicker in the middle than at the edges and work to converge light rays. Main characteristics:
- البعد البؤري موجب (f > 0) Focal length is positive (f > 0)
- تنتج صوراً حقيقية أو وهمية حسب موقع الجسم Produce real or virtual images depending on object position
- تستخدم في تصحيح طول النظر Used to correct farsightedness
2. العدسة المقعرة (Concave Lens) 2. Concave Lens
تتميز بأنها أرق في الوسط منها عند الحواف، وتعمل على تفريق الأشعة الضوئية. الخصائص الرئيسية: They are thinner in the middle than at the edges and work to diverge light rays. Main characteristics:
- البعد البؤري سالب (0 > f) Focal length is negative (0 > f)
- تنتج صوراً وهمية دائماً Always produce virtual images
- تستخدم في تصحيح قصر النظر Used to correct nearsightedness
ثانياً: قانون العدسات Second: Lens Law
ينص قانون العدسات على العلاقة التالية: The lens law states the following relationship:
حيث:
\[f \] البعد البؤري
\[X_i\] بعد الصورة
\[X_o\] بعد الجسم
Where:
\[f \] is focal length
\[X_i\] is image distance
\[X_o\] is object distance
ثالثاً: مقارنة بين العدسات Third: Comparison between Lenses
مقارنة بين العدسات المحدبة والمقعرة Comparison between Convex and Concave Lenses
|
|
|
|---|---|
التعريف Definitionعدسة سميكة في الوسط ورقيقة عند الحواف، تنكسر الأشعة عبرھا نحو المركز Lens thick in the middle and thin at the edges, rays refract through it towards the center |
التعريف: Definition:عدسة رقيقة في الوسط وسميكة عند الحواف، تبعثر الأشعة بعيداً عن المركز Lens thin in the middle and thick at the edges, scatters rays away from the center |
نوع الصورة Image Typeحقيقية أو وهمية Real or virtual |
نوع الصورة Image Typeوهمية دائماً Always virtual |
الاتجاه Orientationمقلوبة أو معتدلة Inverted or upright |
الاتجاه Orientationمعتدلة دائماً Always upright |
المعادلات الأساسية: Basic Equations:
\[\frac {1}{f} = (n-1)(\frac {1}{R₁} - \frac {1}{R₂})\]
البعد البؤري الموجب \[f\] معامل الانكسار \[ n\]
Positive focal length \[f\] Refractive index \[ n\]
\[\frac {1}{f }=\frac {1}{X_I} + \frac {1}{X_O}\] التكبير Magnification \[m =\frac {X_I}{X_O}\] |
المعادلات الأساسية: Basic Equations:
\[\frac {1}{f} = (n-1)(\frac {1}{R₁} - \frac {1}{R₂})\]
البعد البؤري سالب \[f\] معامل الانكسار \[ n\]
Negative focal length \[f\] Refractive index \[ n\]
\[\frac {1}{f }=\frac {1}{X_I} +\frac {1}{X_O}\] التكبير Magnification \[m =\frac {X_I}{X_O}\] |
التطبيقات العملية: Practical Applications:
|
التطبيقات العملية: Practical Applications:
|
رابعاً: التطبيقات العملية Fourth: Practical Applications
تطبيقات العدسات المحدبة: Applications of Convex Lenses:
- الكاميرات الفوتوغرافية Photographic cameras
- المجاهر Microscopes
- نظارات تصحيح طول النظر Glasses for correcting farsightedness
تطبيقات العدسات المقعرة: Applications of Concave Lenses:
- نظارات تصحيح قصر النظر Glasses for correcting nearsightedness
- أنظمة الإنارة الأمامية للسيارات Car headlight systems
- أنظمة التلسكوبات Telescope systems
محاكاة قانون العدسات Lens Law Simulation
No comments:
Post a Comment