چرا تصاویری که برخی عدسی‌ها می‌سازند، واضح نیست؟

بررسی ابیراهی کروی و تغییر موقعیت کانون عدسی

مقدمه:

عدسی‌های کروی به دلیل شرایط ساخت آسان و ارزانشان، یکی از پرکاربردترین عدسی‌ها در ادوات اپتیکی مختلف هستند، اما کیفیت آن‌ها تحت تاثیر پدیده‌ای به نام ابیراهی کروی پایین می‌آید. منظور از ابیراهی کروی این است که پرتوهایی که به طور موازی با محور عدسی به کناره‌های آن می‌تابند، نسبت به پرتوهای نزدیک محور در محلی متفاوت متمرکز می‌شوند، یعنی فاصله کانونی برای پرتوهای نزدیک محور بلندتر و برای پرتوهای کناری کوتاه‌تر است.

در تصویرسازی در بهترین شرایط باید تصویر یک نقطه دقیقا یک نقطه با همان شکل شود. این مسئله از آنجا اهمیت دارد که هر جسم را می‌توان متشکل از نقاط بیشماری در نظر گرفت که عدسی دوربین، هر نقطه را در صفحه تصویر به صورت یک نقطه، تصویر می‌کند. اگر نقطه در تصویر پخش شود یا مرتب نباشد طبیعی است که تصویر ناواضح می‌شود.

واضح است که اثر نامطلوب این پدیده، ایجاد یک لکه‌ گسترده به جای یک نقطه در تصویر است که به تار شدن تصویر می‌انجامد. در صورتیکه عدسی‌ها غیر کروی طراحی شوند، یا شعاع انحنا دو طرف آن‌ها برابر نباشد و یا اینکه انحنای سطوحشان کم باشد، خطای ابیراهی کروی کاهش چشمگیری خواهد داشت.

 

هدف:

در این آزمایش قصد داریم با تاباندن چند پرتو نور موازی به یک عدسی کروی و تغییر فاصله این پرتوها، تغییر موقعیت کانون عدسی و ابیراهی کروی را مشاهده و بررسی کنیم.

 

چه کاری می‌خواهیم انجام دهیم و به چه لوازمی نیاز داریم:

با ایجاد سه پرتو موازی از یک لیزر و تاباندن آن‌ها به عدسی، می‌توانیم شاهد پدیده ابیراهی کروی باشیم. برای این منظور به اقلام زیر نیاز داریم:

 

برای انجام علمی‌تر آزمایش و افزایش دقت این روش‌ها به شما کمک می‌کند:

  • موازی کردن پرتو لیزر با سطح میز

 

آزمایش:

  • عدسی همگرا را روی پایه قرار دهید.
  • پرده را پشت عدسی و روی محور اپتیکی نصب کنید.
  • دو باریکه‌ لیزر را به صورت موازی و با فواصل مختلف نسبت به محور، به عدسی بتابانید. تکنیک موازی‌سازی باریکه‌های لیزر باید در این مرحله با دقت اجرا شود.
  • پرده را در مقابل عدسی جابجا کنید. جایی که باریکه لیزر در پر نورترین حالت دیده می‌شود، کانون عدسی برای آن باریکه می‌باشد. در اینجا با جابجایی پرده، مشاهده خواهید کرد که لکه‌های مربوط به دو لیزر، در مکان‌های مختلفی روی پرده کانونی می‌شوند. اختلاف فاصله کانونی‌ برای دورترین حالت از محور و یک پرتو بسیار نزدیک به محور را ابیراهی کروی طولی می‌گویند.

  • حال لیزرها را طوری جابجا کنید که دو باریکه در فاصله بسیار نزدیک به محور، به عدسی بتابند. پرده را موازی با عدسی و در مکان کانون برای این پرتوهای پیرامحوری قراردهید. فاصله‌ی لکه‌ مربوط به پرتوی با شعاع بیشینه را ابیراهی کروی عرضی می‌نامند.

 

کاربرد:

  • ارزیابی ابیراهی در عدسی‌های مختلف

 

سؤال، پیشنهاد و نکته:

  • روش مناسب برای کاهش این ابیراهی چیست؟ چه مشکلاتی ممکن است در پی داشته باشد؟

 

ایده‌پردازی:

  • برای نمایش دیداری ابیراهی‌ها به خصوص ابیراهی کروی پیشنهادی بدهید.
  • در مورد ابیراهی‌های چشم بررسی کنید.

 

بیشتر بدانید:

ارتباط با بخش

از متخصص نور بپرس

در این بخش می توانید سؤالات خود را در رابطه با نور و لیزر بپرسید تا متخصصین به آن‌ها پاسخ دهند

لینک ارتباط مستقیم با