فاصله ی کانونی ذره بین در علوم پایه پنجم

قبل از اینکه به فرد مبتدی بخواهید نشان دهید که فاصله کانونی در عدسی های مختلف فرق دارد باید توضیح دهید که عدسی چیست و فاصله کانونی چیست. بعد از آن می توانید بگویید چرا در عدسی های مختلف فاصله کانونی مختلف داریم.

توصیف عدسی و اینکه چطور نور را متمرکز می کند چندان هم که به نظر می آید ساده نیست. شاید برای توصیف ساده عدسی بهتر است آن را به صورت دو منشور که از قاعده به هم وصل هستند تشبیه کنیم. در این صورت اگر انحراف نور در منشور را بشناسیم، مسئله کمی ساده تر می شود. منشور چون سطح تختی دارد ساده تر می توانیم شکست نور در آن را برای پرتوهای مختلف که به منشور می رسند تجسم و حتی محاسبه کرد. در مورد سطح منحنی عدسی مسئله بکارگیری قانون اسنل کمی سخت تر هست چون خط عمود بر سطح مرتب در حال تفییر است. در هر صورت اگر منشوری را روی یک میز قرار دهیم و پرتو لیزر را موازی سطح میز به منشور بتابانیم و به تدریج آن را بالا ببریم می بینیم که هرچه لیزر از میز ارتفاع می گیرد، انحراف نور تابیده به منشور بیشتر می شود. این همان اتفاقی است که در عدسی به صورت دیگری پیش می آید. پس تا حدودی تصور بهتری از انحراف نور در یک نیمه عدسی پیدا کردیم که صرفا بر اساس پذیرفتن قانون اسنل و پدیده شکست نور متناسب با زاویه تابش و ضریب شکست عدسی است. درست در وسط عدسی خط عمود با پرتو عمود بر عدسی در یک راستا است و شکستی را نداریم. همینکه پرتو بالاتر می رود، خط عمود بر سطح نسبت به پرتو موازی زاویه می گیرد و شکست رخ می دهد. این زاویه با افزایش ارتفاع پرتو از وسط عدسی، بیشتر می شود و شکست هم بیشتر می شود.

حالا نسبتا ساده می شود تصور کرد که برای اینکه نور در نقطه ای نزدیکتر به عدسی کانونی شود که نشان دهنده فاصله کانونی کوتاه تر است، باید انحنای عدسی بیشتر باشد. برای مثال منشور اگر زاویه راس منشور بیشتر باشد طبعا انتظار انحراف بیشتری داریم.