عدسی مقعر ، واگرا یا کاو نوعی عدسی است که پس از تابش پرتوی موازی نور باعث دور شدن پرتوها از یکدیگر می شود. در عدسی واگرا وسط عدسی نازک و لبه های آن پهن هستند و بسته به نوع کاربرد به اشکالی مختلفی ساخته می شود که شامل دوکاو ، تخت – کاو و هلالی – کاو است.
این عدسی در ساخت عینک برای افراد نزدیک بین مورد استفاده قرار می گیرد و باعث می شود تصاویر اجسام دورتر به جای جلوی شبکیه درست بر روی شبکیه تشکیل شود و مشکل بینایی این افراد حل شود. در ادامه مقاله در نشریه جهان شیمی فیزیک توضیحات بیشتری در این رابطه ارائه می شود.
ویژگی عدسی مقعر
بطورکلی لنز یا عدسی یک وسیله انتقال نور است که از طریق انکسار بر تمرکز پرتوی نوری تأثیر می گذارد لنزهای واگرا نور را از مرکز نوری یا محور لنز دور می کند و به نام عدسی منفی نیز شناخته می شوند.
تصویر تشکیل شده در این عدسی ها همواره کوچکتر، مجازی و مستقیم است و همیشه در فاصلهٔ کانونی(f) تشکیل می شود. البته در صورتیکه جسم در بینهایت باشد تصویر در نقطهٔ کانونی تشکیل خواهد شد.
کانون عدسی مقعر
اگر یک دسته پرتو نوری را موازی با محور اصلی عدسی بر سطح آن بتابانیم پرتوها بعد از شکست و عبور از عدسی طوری از هم دور می شوند که امتداد آنها از یک نقطه روی محور اصلی می گذرد و از هم فاصله می گیرند. امتداد این پرتوها در یک نقطه بر روی محور اصلی همدیگر را قطع خواهند کرد که آنرا کانون عدسی می نامند. از آنجاییکه پرتوهای نوری را می توان از راست یا چپ بر سطح عدسی تاباند دو کانون بر روی عدسی وجود دارد.
فاصله کانون از مرکز نوری عدسی فاصله کانونی نامیده می شود. اگر پرتو نوری را طوری به یک عدسی مقعر بتابانیم که بعد از برخورد به عدسی امتداد آن از کانون بگذرد پرتوی انکساری آن موازی محور اصلی خواهد بود. به دلیل اینکه فاصله کانونی عدسی مقعر را منفی در نظر می گیرند عدسی واگرا را عدسی منفی می نامند.
تشکیل تصویر در عدسیهای مقعر
اگر یک شی عمودی با ارتفاع y که ارتفاع آن از ارتفاع عدسی بیشتر نیست، بر روی محور اصلی قرار بگیرد. می توانیم از انتهای این شی دو پرتو یکی به صورت موازی با محور اصلی و دیگری به مرکز نوری عدسی رسم کنیم . پرتویی که به مرکز نوری عدسی می تابد بدون انحراف در همان جهت اولیه خود از عدسی خارج خواهد شد. اما پرتویی که به صورت موازی به سطح عدسی تابیده می شود در طرف دیگر عدسی واگرا می شود.
اگر امتداد این پرتو را رسم کنیم در طرفی که شی قرار دارد پرتو اول که به مرکز نوری رسم شده بود را در یک نقطه قطع خواهد کرد. اگر ما از این نقطه خطی عمود بر محور اصلی رسم کنیم خط حاصل تصویر شی است. در عدسی مقعر چون تصویر از امتداد پرتوهای انکساری حاصل شده است تصویر حاصل را مجازی می گویند. جسم در هر فاصله ای از عدسی که قرار داده شود اندازه تصویر آن کوچک تر از عدسی خواهد بود. لازم به ذکر است که تصویر شی در عدسی واگرا مستقیم است و در فاصله ای کمتر از فاصله کانونی و بدون وارونگی دیده می شود.
معادله عدسی مقعر
در این عدسی ها اگر فاصله شی تا عدسی را با P و فاصله تصویر از عدسی را با q و فاصله کانونی را با f نشان دهیم به معادله زیر خواهیم رسید:
از آنجاییکه در عدسی های مقعر فاصله کانونی منفی است در معادله ذکر شده f منفی خواهد بود و با دانستن P (فاصله شی از عدسی) می توان فاصله تصویر از عدسی مشخص کرد.
معادله بزرگنمایی عدسی مقعر
برای همه عدسی ها نسبت بزرگی تصویر به بزرگی شی را بزرگنمایی می گویند که به صورت زیر تعریف می شود:
طول شیء / طول تصویر= M
از تشابه دو مثلث ABD و CBG حاصل از رسم پرتوهای فرودی و عبوری از عدسی معادله زیر را خواهیم داشت:
M = I/O = q/p
مثلا فرض کنید می خواهید تصویر یک عمارت به ارتفاع ۳۰ متر را روی یک فیلم ۳۰ میلی متری ترسیم کنید که با فرمول فوق به صورت زیر محاسبه خواهد شد:
M = I/O = 30/30000 mm = 1/1000
روش محاسبه توان عدسی مقعر
عکس فاصله کانونی را با پارامتری به نام توان عدسی و با نماد که مخفف دیوپتر است نشان می دهند. لازم به ذکر است که توان عدسی محدب مثبت و توان عدسی های مقعر منفی است. بنابراین هر چه f بزرگتر باشد توان عدسی واگرا بیشتر است یعنی این عدسی كمتر پرتو ها را واگرا می كند.
تفاوت عدسی همگرا و واگرا علوم هشتم
بطورکلی دو نوع عدسی وجود دارد مقعر و محدب. عدسی های مقعر به لنزهای واگرا نیز معروف هستند. آنها در مرکز نازک و در لبه ها ضخیم هستند. عدسیهای مقعر پرتوهای نور را واگرا می‌کنند و تصاویر مجازی (تصاویری که نمی‌توانند روی صفحه نمایش داده شوند) را تشکیل می‌دهند که همیشه کوچک تر از جسم هستند.
به عدسی های محدب عدسی های همگرا نیز گفته می شود. آنها در مرکز ضخیم و در لبه ها نازک هستند. عدسی های محدب باعث می شوند پرتوهای نور پس از عبور از آنها به هم نزدیک شوند یا به هم نزدیک شوند. این به این معنی است که آنها تصاویر واقعی (تصاویری که می توانند روی صفحه نمایش داده شوند) بزرگتر از جسم تولید می کنند.
عدسیهای مقعر که در وسط نازک‌تر هستند و به شکل کاسه هستند، پخش‌کننده‌های نور هستند. آنها پرتوهای نور ورودی را از هم جدا می کنند و یک تصویر مجازی ایجاد می کنند که در مقایسه با جسم واقعی کوچکتر و دورتر به نظر می رسد. در اصل، عدسیهای محدب اشیا را نزدیک‌تر و بزرگتر می‌کنند، در حالی که عدسیهای مقعر اشیا را کوچکتر و دورتر جلوه می‌دهند. در کنتراست، عدسی های محدب و مقعر علیرغم شکل های به ظاهر ساده، تأثیرات متضادی بر نور دارند. عدسی های محدب، ضخیم تر در وسط و شبیه ذره بین آنها پرتوهای نور را به سمت داخل خم می کنند، آنها را روی یک نقطه متمرکز می کنند و اجسام را بزرگتر یا بزرگتر نشان می دهند.
عدسی های مقعر مانند داخل قاشق هستند و به سمت داخل خم می شوند. آنها پرتوهای نور را از هم جدا می کنند و باعث می شوند اشیا کوچکتر به نظر برسند. عدسی های محدب مانند قسمت بیرونی قاشق هستند و به سمت بیرون بیرون زده اند. آنها پرتوهای نور را به هم فشرده می کنند و باعث می شوند اشیا بزرگتر به نظر برسند.
