השפעת גודל העדשה

השפעת הגודל של מכשיר אופטי על הדמות המתקבלת

תקציר:

שינוי גודל מכשיר אופטי, כאשר הדמות ממשית ומוקרנת על מסך, משנה את בהירות הדמות. במידה ומגיעות קרני אור, ולו מעטות, אל המסך – הדמות תראה.

שינוי גודל מכשיר אופטי, כאשר הדמות מדומה ונצפית על ידי צופה הנמצא בנקודה נתונה, לא קובע את בהירות הדמות. ניתן רק לבדוק באם הדמות נראית אם לאו (משנה את שדה הראיה).

המכשירים האופטיים בהם אדון: מראה מישורית, עדשה כדורית דקה ומראה כדורית "דקה".

גודל עדשה או מראה כדורית משפיע באופן שולי על דיוק התמונה/דמות ולא אדון בזה. לצורך המשך הדיון אגדיר את סוגי הדמויות:

דמות ממשית (של מקור נקודתי ממשי) – היא נקודה אליה מתרכזות כל קרני האור (שדרכן לא נחסמת), היוצאות מהמקור ופוגעות במכשיר האופטי. כאן אדון רק במקרה בו הדמות מוקרנת על מסך (במיקום נכון) ונצפית מהמסך.

דמות מדומה (של מקור נקודתי ממשי) – היא נקודה שממנה (כביכול) מתפזרות כל קרני האור (שדרכן לא נחסמת), היוצאות מהמקור ופוגעות במכשיר האופטי.

השפעת גודל המכשיר האופטי תלויה בסוג הדמות ולא בסוג המכשיר האופטי (כאן אני כולל את שינוי גודל הקוטר, הסתרה של חלק מהמכשיר, שבירה של חלק מהמכשיר, או כל פעולה המשנה את שטח המכשיר האופטי הנחשף). מסיבה זאת אדון במקרה שבו מתקבלת דמות ממשית ואחר כך במקרה בו מתקבלת דמות מדומה.

דמות ממשית המתקבלת בעדשה מרכזת:

כפי שניתן לראות בשרטוט למעלה, קרני אור היוצאות מהמקור A ופוגעות בעדשה, ממשיכות כולן אל נקודה A^' שעל המסך. כך נוצרת דמות ממשית. כיוון שמסך הוא "משטח מחוספס" – הקרניים מוחזרות מהמסך לכל הכיוונים. חלק קטן מהן, אלומה צרה (קרניים כחולות), מגיע לעין של צופה.

במידה ונשנה את גודל העדשה – כמות קרני האור שתפגע בעדשה תשתנה. נניח, אם נקטין את גודל העדשה, הקרניים הירוקות לא תפגענה בעדשה, וכך כמות האור שתגיע לדמות הממשית תקטן. התוצאה תהיה שמנקודה A' יוחזר פחות אור לסביבה. העין תראה תמונה פחות בהירה (או יותר עמומה). יחד עם זאת, אם יגיעו קרניים מהמקור לדמות, ולו מעטות – תהיה דמות.

דוגמאות מוכרות: שימוש בעדשות גדולות לצילום לילי (תאורה עמומה). שימוש ב"צלחות" גדולות לקליטת אותות (חלשים) מלווין (עקרון מראה כדורית מרכזת). האישון גדל כאשר חשוך וההיפך.

דמות מדומה המתקבלת במראה מישורית:

כפי שניתן לראות בשרטוט למעלה, קרני אור היוצאות מהמקור A ופוגעות במראה, ממשיכות (ומתפזרות) כולן כאילו יצאו מהנקודה A^'. כך נוצרת דמות מדומה. חלק קטן מהקרניים, אלומה צרה (כחולה), מגיע לעין של צופה.

במידה ונסתיר חלק מהמראה (נניח את החלק העליון על ידי מחסום) – הדבר לא ישפיע על מה שרואה הצופה (כי הרי ממילא הוא לא ראה את הקרניים שפגעו בחלק העליון). רק אם נסתיר את מסלול האלומה הצרה המגיעה לעין (האלומה הכחולה) – הצופה לא יראה את הדמות. לפיכך, שינוי גודל המראה, יקבע אם רואים או לא רואים את הדמות. אין שום קשר בין שינוי גודל המראה לשינוי בהירות הדמות (למעט הסתרת חלק מהאלומה הצרה האמורה). הגדלת גודל המראה יגדיל את שדה הראיה (כלומר: דמויות של יותר מקורות נקודתיים יראו לצופה).

דוגמאות מוכרות: כאשר מסתכלים במראה בבוקר – הסתרת חלק מהמראה לא הופכת את ה"קוף" המשתקף במראה לעמום יותר!

דמות מדומה המתקבלת בעדשה מפזרת:

כפי שניתן לראות בשרטוט למעלה, קרני אור היוצאות מהמקור A ופוגעות בעדשה, ממשיכות (ומתפזרות) כולן כאילו יצאו מהנקודה A^'. כך נוצרת דמות מדומה. חלק קטן מהן, אלומה צרה (כחולה), מגיע לעין של צופה.

במידה ונסתיר חלק מהעדשה, נניח את החלק העליון – הדבר לא ישפיע על מה שרואה הצופה (הוא ממילא לא ראה את הקרניים שפגעו בחלק העליון). רק אם נסתיר את מסלול האלומה הצרה המגיעה לעין (אלומה כחולה) – הצופה לא יראה את הדמות. לפיכך, שינוי גודל העדשה, יקבע אם רואים או לא רואים את הדמות. אין שום קשר בין שינוי גודל העדשה לשינוי בהירות הדמות (למעט הסתרת חלק מהאלומה הצרה האמורה). הגדלת גודל העדשה יגדיל את שדה הראיה (כלומר: דמויות של יותר מקורות נקודתיים יראו לצופה).

דוגמאות מוכרות: הקטנת גודל עדשות משקפיים לקצרי רואי מקטינה את שדה הראיה, אך אינה משנה את בהירות הדמות.

ניתוח דומה ניתן לבצע עבור עדשה מרכזת ומראות מרכזות/מפזרות, כאשר מתקבלת דמות מדומה. כך, למשל, גודל מראה "פנוראמית" במכונית משנה את שדה הראיה אך לא את בהירות הדמויות המשתקפות! הסתרת חלק מזכוכית מגדלת (כאשר הדמות מדומה) – לא תשנה את בהירות הדמות. הסתרת חלק ממראה קעורה (אלו המגדילות) – לא תיתן דמות יותר עמומה.