علوم وفضاء

سرعة صورة العدسة المحورية: لماذا تختلف عن التكبير؟

نسبة السرعات تساوي مربع التكبير
منحنى النسبة في النموذج المحدد.

سرعة صورة العدسة المحورية: يتغير موضع الصورة بنسبة تختلف عن تكبيرها. [1]

الخلاصة السريعة

سرعة ابتعاد الصورة الحقيقية عن العدسة تساوي m² مضروبًا في سرعة اقتراب الجسم؛ m هو التكبير الخطي. [2]

  • نفترض عدسة رقيقة مثالية مجمعة ثابتة، وبعدًا بؤريًا f>0، وأشعة قريبة من المحور. يتحرك الجسم ببطء على المحور؛ نهمل تأخر انتقال الضوء. s>f مسافة الجسم إلى العدسة وs′>0 مسافة الصورة الحقيقية على الجانب المقابل؛ كلتاهما موجبة. [1]
  • من 1/s+1/s′=1/f نحصل على s′=fs/(s−f). التكبير الخطي m=−s′/s=−f/(s−f) نسبة ارتفاع الصورة إلى ارتفاع الجسم؛ إشارته السالبة تعني انقلاب الصورة، وليست اتجاه سرعتها المحورية. [1]
  • باشتقاق معادلة الموضع مع ثبات f: ds′/dt=−m² ds/dt. نعرف u=−ds/dt>0 سرعة اقتراب الجسم، وv=ds′/dt سرعة ابتعاد الصورة، فيصبح v=m²u. الجسم يتجه نحو العدسة والصورة تتجه بعيدًا عنها؛ نميز المسافات من الإحداثيات الموقعة. [1]
  • مثال مفترض f=12cm وu=0.4cm/s: عند s=36cm تكون s′=18cm وm=−0.5 وv=0.1cm/s؛ عند s=24cm تكون s′=24cm وm=−1 وv=0.4cm/s؛ وعند s=18cm تكون s′=36cm وm=−2 وv=1.6cm/s. السرعات لحظية في المواضع الثلاثة، لا متوسطات رحلة. [2]
  • النسبة v/u تساوي 0.25 ثم 1 ثم 4 في الحالات السابقة، لا 0.5 ثم 1 ثم 2. تكون الصورة أبطأ عند s>2f، ومساوية السرعة عند s=2f، وأسرع عند f<s<2f. cm سنتيمتر وs في وحدة cm/s ثانية؛ m وv/u وs/f بلا وحدات. [2]
  • عند اقتراب s من f من الأعلى يزداد s′ كثيرًا في النموذج؛ عند s=f لا صورة حقيقية على مسافة محدودة. لا نطبق مقارنة الحالات السابقة بعد عبور البؤرة أو عند تحريك العدسة نفسها. النتيجة مشروطة بالمثالية. [2]

ثبت العدسة وحدد المسافات

نفترض عدسة رقيقة مثالية مجمعة ثابتة، وبعدًا بؤريًا f>0، وأشعة قريبة من المحور. يتحرك الجسم ببطء على المحور؛ نهمل تأخر انتقال الضوء. s>f مسافة الجسم إلى العدسة وs′>0 مسافة الصورة الحقيقية على الجانب المقابل؛ كلتاهما موجبة. [1]

ميز التكبير من سرعة الصورة

من 1/s+1/s′=1/f نحصل على s′=fs/(s−f). التكبير الخطي m=−s′/s=−f/(s−f) نسبة ارتفاع الصورة إلى ارتفاع الجسم؛ إشارته السالبة تعني انقلاب الصورة، وليست اتجاه سرعتها المحورية. [1]

اشتق العلاقة المحورية

باشتقاق معادلة الموضع مع ثبات f: ds′/dt=−m² ds/dt. نعرف u=−ds/dt>0 سرعة اقتراب الجسم، وv=ds′/dt سرعة ابتعاد الصورة، فيصبح v=m²u. الجسم يتجه نحو العدسة والصورة تتجه بعيدًا عنها؛ نميز المسافات من الإحداثيات الموقعة. [1]

قارن ثلاثة مواضع في مثال

مثال مفترض f=12cm وu=0.4cm/s: عند s=36cm تكون s′=18cm وm=−0.5 وv=0.1cm/s؛ عند s=24cm تكون s′=24cm وm=−1 وv=0.4cm/s؛ وعند s=18cm تكون s′=36cm وm=−2 وv=1.6cm/s. السرعات لحظية في المواضع الثلاثة، لا متوسطات رحلة. [2]

فسر متى تكون الصورة أسرع

النسبة v/u تساوي 0.25 ثم 1 ثم 4 في الحالات السابقة، لا 0.5 ثم 1 ثم 2. تكون الصورة أبطأ عند s>2f، ومساوية السرعة عند s=2f، وأسرع عند f<s<2f. cm سنتيمتر وs في وحدة cm/s ثانية؛ m وv/u وs/f بلا وحدات. [2]

مواضع الجسم والصورة وسرعاتها
قيم لحظية للمثال المفترض.

حدد حدود المقارنة

عند اقتراب s من f من الأعلى يزداد s′ كثيرًا في النموذج؛ عند s=f لا صورة حقيقية على مسافة محدودة. لا نطبق مقارنة الحالات السابقة بعد عبور البؤرة أو عند تحريك العدسة نفسها. النتيجة مشروطة بالمثالية. [2]

المراجع

  1. العدسة الرقيقة والتكبير
  2. موضع الصورة وإشارات المسافات

انكسار الضوء

أُعدّ هذا المقال بمساعدة الذكاء الاصطناعي، وخضع لمراجعة ذاتية بالأداة نفسها. لا يُنسب إلى مراجع بشري أو خبير مستقل. منهجية المحتوى.