كيف نرى الأجسام: صورة العدسة المحدبة
يكوّن صورة واضحة لجسم على شاشة باستعمال عدسة محدبة، ويصف صفات الصورة، ويقارن موضعها عند تغيير البعد المحرقي للعدسة.
المحاكاة التفاعلية
محاكاة تفاعلية: البصريات الهندسية :أساسيات — من PhET
لا تُحمَّل المحاكاة إلا بطلبك. اضغط لبدء التشغيل — قد تستغرق لحظات على الاتصال البطيء.
في كتابك
- نشاط (٧): كيف نرى الأجسام — الجزء الثاني، ص ٧٢
خطوات التجربة
افتح شاشة «عدسة»، وتأكد أن العدسة المختارة «عدسة محدبة»، وفعّل «المحرق F» و«تسميات».
اختر «ضوء» من قائمة الأجسام كي يظهر مصدر ضوئي وأمامه «شاشة» خلف العدسة، فيكون ذلك مثل الشمعة والكرتونة في نشاط الكتاب.
اسحب «شاشة» إلى الأمام والخلف حتى تصير بقعة الضوء عليها أصغر ما يمكن وأوضح. سجّل بعد الجسم عن العدسة وبعد الشاشة عنها.
اختر جسمًا آخر مثل «قلم» أو «سهم»، واختر من «أشعة» الخيار «رئيسية». لاحظ «صورة حقيقية» خلف العدسة، وسجّل: هل هي معتدلة أم مقلوبة؟ مكبّرة أم مصغّرة؟
أبعد الجسم عن العدسة ثم قرّبه منها (دون أن يتجاوز المحرق F)، وسجّل في جدول كيف يتغيّر حجم الصورة وموضعها.
غيّر منزلق «البعد المحرقي» كأنك تستعمل عدسة أخرى، وكرّر الخطوة الثالثة مع «ضوء» و«شاشة». سجّل أين صارت الصورة واضحة.
الفكرة العلمية
حين تسقط الأشعة الضوئية الصادرة عن الجسم على العدسة المحدبة تنكسر فيها وتتجمّع خلفها في موضع واحد، فتتكوّن هناك صورة حقيقية يمكن أن نستقبلها على شاشة. ولذلك وضحت الصورة عند موضع واحد للشاشة فقط، وتشوّشت إذا قرّبتها أو أبعدتها. والصورة الحقيقية مقلوبة، وتكون مصغّرة حين يكون الجسم بعيدًا عن العدسة. وتغيير البعد المحرقي يغيّر موضع الصورة الواضحة، ولهذا كرّرنا التجربة بعدسات مختلفة. وهكذا تعمل العين: تنفذ الأشعة المنعكسة عن الجسم خلال عدسة العين فتركّزها على الشبكية مكوّنة صورة مصغّرة ومقلوبة، ثم يفسّر مركز الإبصار في المخ الإشارات العصبية على شكل صورة معتدلة. تنبيه: في المحاكاة نحرّك الجسم والشاشة حول عدسة ثابتة بدل تحريك العدسة، ونستعمل مصدرًا ضوئيًا بدل الشمعة.
قوّم نفسك
جرّب المحاكاة أولًا ثم أجب. لا درجات ولا تسجيل — الإجابات لك وحدك، وتختفي بإغلاق الصفحة.
جسم بعيد عن العدسة المحدبة، فما صفات «صورة حقيقية» التي تكوّنها له؟
- معتدلة ومكبّرة
- مقلوبة ومصغّرة
- معتدلة وبحجم الجسم نفسه
- لا تتكوّن له صورة
اعرض الإجابة
ب) مقلوبة ومصغّرة
الأشعة تتقاطع خلف العدسة فتنقلب الصورة، وتكون مصغّرة حين يكون الجسم بعيدًا، وهي صفات صورة الجسم على الشبكية أيضًا. ويظن كثيرون أن العدسة المحدبة تكبّر دائمًا لأنهم يعرفونها مكبّرًا، وهذا يحدث فقط حين يكون الجسم قريبًا جدًا منها.
كانت بقعة الضوء على «شاشة» واضحة، ثم أبعدت الشاشة عن العدسة. ماذا يحدث؟
- تبقى الصورة واضحة
- تنقلب الصورة
- تكبر البقعة وتصير غير حادّة
- تختفي العدسة
اعرض الإجابة
ج) تكبر البقعة وتصير غير حادّة
الأشعة تتجمّع في موضع واحد خلف العدسة، فإذا ابتعدت الشاشة عنه وصلت إليها الأشعة متفرّقة فتصير البقعة أكبر وغير حادّة. ومن ظنّ أن الصورة تبقى واضحة في أي موضع أهمل أن للصورة الحقيقية موضعًا محدّدًا.
الصورة على الشبكية مقلوبة، فلماذا نرى الأجسام معتدلة؟
- لأن عدسة العين تقلبها مرة ثانية
- لأن الشبكية تعكسها كالمرآة
- لأن الصورة على الشبكية معتدلة أصلًا
- لأن مركز الإبصار في المخ يفسّر الإشارات على شكل صورة معتدلة
اعرض الإجابة
د) لأن مركز الإبصار في المخ يفسّر الإشارات على شكل صورة معتدلة
الشبكية تحوّل الطاقة الضوئية إلى إشارات عصبية، ومركز الإبصار في المخ يفسّرها صورة معتدلة. ولا توجد في العين عدسة ثانية تقلب الصورة، ومن اختار أن الصورة معتدلة أصلًا خالف ما رأيته في المحاكاة من انقلاب الصورة الحقيقية.
ما الهدف من تكرار التجربة بعدسات مختلفة؟ وماذا وجدت حين غيّرت «البعد المحرقي»؟
اعرض الإجابة
الهدف أن نعرف هل يتغيّر موضع الصورة وصفاتها بتغيّر العدسة. ووجدت أن الصورة الواضحة تتكوّن في موضع مختلف لكل بعد محرقي: فكلما صغر البعد المحرقي احتجت إلى تقريب الشاشة من العدسة للجسم نفسه.
اذكر جهازًا يستعمل عدسة لتكوين صورة على سطح، واربطه بما فعلته في المحاكاة.
اعرض الإجابة
آلة التصوير: عدستها تكوّن صورة حقيقية مقلوبة على الحسّاس داخلها، كما تكوّنت الصورة على «شاشة» في المحاكاة. وعند ضبط الوضوح تُحرَّك العدسة قليلًا حتى تقع الصورة على الحسّاس تمامًا، كما حرّكنا الشاشة حتى وضحت البقعة.