61

الضوء اهلندسي العدسات واألجهزة البصرية

العدسات الرقيقة .1

العدسات الرقيقة وتشكل األخيلة .2

قانون العدسات .3

استطاعة العدسة .4

األجهزة البصرية .5

ن البشريةالعي .6

العدسة المكبرة )المكبر البسيط( .7

الميكروسكوب )المجهر( .8

تمارين ومسائل على المحاضرتين الثالثة والرابعة .9

الخامسةالمحاضرة

62

مث تعرلنا على قوانني تعرضنا يف احملاضرات السابقة خلواص السوائل وكذلك مفهوم الضوء بشكل عام ومنعرب األلياف البصرية مع كلي وتطبيقاته يف نقل الضوءاالنعكاس واالنكسار، ومن مث االنعكاس الداخلي ال

لطبية وخا ة يف التنظم شرح ملكوانت الليف البصري وآلية انتشار الضوء ضمنه وابلتايل أهم تطبيقاته ا واملعامة للعديد من األمراض.

:Thin Lensesالعدسات الرقيقة -1

ا حمذر واحوا وومو ا تهذن ر سااااااني كاساااال ر هلك ت ال وسااااات ر ات، ال ااااذهق، املكلكزة ال سااااقا،ا حقث تهذن ال وس، ر أك ل ر سااني ووخ وموهء ابل وس، امللك ،.

. حقث)23-1(ككا ني ذلي الااااه، QPO2و QPO1لقهر لو ما ووسااا، حموودة بساااااني كلو ني كاسااال ر1C 2وC ،لكزا السااني الهاسل ر املهذاني لا وس QPO1 وQPO2 واخ ال قب. ومو ا هذن ال وس، ر ق،ا

لتاااه، ا سااكخ امللكز ال جلاالب Oو 2Oو 1Oنااا ة جواا وابلتايل ما الماط ال ال 21OO هذن املساااف، ل جللب اكساس .احملذر الا وس،ا واحملذر املار ر لكزب السااني الهاسل ر ووخ

ل ف احملل هاو: الما، اليت إذا و ذجو ك ، ووسااااااااااا، حمل ان )ااتان بؤر تان(ا اكو ت حققاا وال ا ومهقاا ا . واملسااااف، بني ساااا واخ ال وسااا، ااهسااالت فقها وبلات ذاا ، لاكاذر اكناااناااورت مها أاااا ، ت اووة و

خ ساااار ال وسااا،ا بقمكا ين لكز ال وسااا، وأب ر حمل قيها ساااكخ ابل و احملل ا واحملل اتساااك اكناااا ين وا .(1-24)الذمه واخ ميقمهاا ككا ذ ذض ابلاه،

63

:Thin Lenses and Image Formationالعدسات الرقيقة وتشكل األخيلة -2

ال ابلمساا ، هلا. وومو ا إذا وضااين جسااري ا أ ام ووساا، وواخ حمذر ا اكنااا ا فإذا اااه، لو اقاال يف اتااب اداد طذلو. وابل هس ومو ا ب اتساااري ر املساااتذب احملل ا ر جه، القساااارا فإن القا ت و ور ال وسااا، و ز

حملل القسااارب لا وساا، ابن اقالو ب مها و جلااال أب اده. ومو ا جلاا اتسااري يف ت و اتسااري ور ال وساا، فإن اقالو جلااااا يف اتااب فإن اقالو جلااااا يف الالذا ،. وومو ا ب اتساااااري لقجلااااا بني احملل وال وسااااا،ا فإ

جلاااذر التضقاق، )أو ال . تكقز الجلاااذر ا قق، ور(1-25)اك سااال ر ال وسااا،ا و هذن ومهقا ككا ذضااا الااااه، ر انحق، اثاق، فإن الجلااااذرة و الذمهق،(ا هن اكااااا ، ال ااااذهق، املهذا، لاجلااااذرة تشكين يف الذا ين يف سااااتذب الجلااااذرةا

التضقاق، ال ميهر أن تشكين واخ ستار. .ذ واقها بذاسا، ال وس،إن ذ ين احملل اللهقس ؤثل عث ا ابلاا واخ أب اد واه، الجلذر اليت تري ا جل

(n)ي بل م، االاهسااااار ( ابحنمام سااااااقها وكءل1-4-10حتود الذة ال جلاااال ، لا وسااااساااا، )ااظل ال لة التالق، ملاد ا ابلمس ، لاذسي احملقيا وميهر حساهبا ابل ال ، التالق،:

,11

121

RRnD

64

قي الءب ين ل م، ااهسااار ادة ال وساا، ابلمساا ، لاذسااي احمل nو ااجلاا ا الب ساااا ال وساا، 2Rو 1Rحقثحملوب لا وسااا، ذج ، لاساااا ا Rفقو ءه ال وسااا،. ويف ا سااااابت والتا قات جيب اوت ار القك، ال ود ، لاااااااااااااااااا

ل ر و ال جلاال ، أناااا أب ومو ا هذن ادة ال وساا، وساااا ك افت1nولاسااا امل ل سااال ،. االحظ أاو يف حال، ك ،. اله اف، ال جلل ، لاذسي احملقي هباا هذن ال وسات احملوب، اتت، وال وسات امل لة

:The Lens Lawقانون العدسات -3ل، ال و احملل لا وسااااا،. لمااو إجياد وال ، ر ضاااااق، لبي بني ب و القا وب و اتساااااري ور ال وسااااا،ا وذلي بوال

اخ الذجو ال ا هلا و سااااي واخ وجههاا ض مهساااال Fأن اكااااا ، املارة اال ال وساااا، (1-26) ني الاااااه، ذر اكنا ا فتمهسل ب و بلوا ا و ا ذاا ، حملذر ا اكنا ا بقمكا اكا ، السا ا، واخ وجهها اكو ذاا ، لاكا

لاف يف سار ا.ارة الكز ال وس، خت ها دون أن ا أب احن. واكا ، املF ر الذجو ال ا ارة اال ها ال ا

65

ملسااااااافات ءه واخ ا ذج ني إذا و ين اتسااااااري واخ سااااااار ال وساااااا،ا وسااااااال ني ومو ا اس xو sاناااااااالحا ا ت فات واخ ساااار سااا، وساااال ان حقمكا اس املساااا ذج ان إذا و ين القا واخ ميني ال و xو sميقمها. وب وا القا

ة.ال وس،. ال وان احملل قان ذج ان يف ال وسات امللب، وسال ان يف ال وسات امل و

تااهبان وابلتايل جنو: FHPو PQFأن امل ا ني (1-26)االحظ ر الاه،

1.f

y

x

y

FAH&QPFوكءلي ر امل ا ني املتااهبني :لو ما 2.

x

y

f

y

جنو: FHB&QABوابلال ، ا سها وابستضوام امل ا ني املتااهبني

3.f

y

s

yy

FAH&QABوكءلي ر امل ا ني املتااهبني :لو ما 4.

f

y

s

yy

حنجل، واخ: (4)و (3)جبكين امل ادلتني 5.

f

yy

s

yy

s

yy

yyابلتسقري واخ :جنو 6.

111

fss

و امل ادل، املااذب، اليت ووخ بااذن )أو ادل،( ال وسات.

66

حنجل، واخ: (2)واخ (1)أ ا بسك، امل ادل، 7.& 2fxx

f

x

x

f

فمشو: )4(واخ )3(وذلي بسك، امل ادل، yو yنيأ ا وال ، الته الا ا فماجل، واقها إبجياد المس ، ب 8.

s

s

y

yM

و ر جه، أال جنو أن: 9.

f

x

x

fM

قذ ر. إذن الته ب ال ، ا (1-78)ب ال ، غاورت يف ال وساااااااااااااااتا بقمكا ووخ ال ال ، (1-77) ووخ ال ال ، شسااااري ا سااااو. واسااااتمتت اقا أو نااااذرة اتسااااري إىل االر ا )ال لض( ا ق لاالا ذ اساااا ، ار ا )ولض(

إال يف ا االت اليت أن ال وسااااااااااااا، اجملك ، ال ميهر أن ا ه ا (1-80)و (1-79) أ اااااااااااااا ر ال ال تني هذن فقها القا أب و ور ال وس، ر اتسري.

:Lens Powerاستطاعة العدسة )قوة العدسة( -4ءا املوار هاو ساوب اذب ضوم استااو، ال وس، )أو ذ ا( ك ا يف طب ال قذن و واوا ا. و ل ف ست

هذن لو ما: Pال و احملل )ال ؤرب( ومو ا ور ءا ال و ابمل ا فإذا ر زان لالستااو، با 10.

1

fP

احملذر ال جللبا سكخ أحقاان وس،ا احملودة اذضين حمل ها اللهقس واخميقز ب الذارت ال جلل ، لا Pإن املوار تب ابلهساااا ة. فك ال ا ويف ب اله(Diopter) ور اسااااتااو، ال وساااا، ابلو ذب ات الذة ال جلاااال ، لا وساااا،. و

هذن استااوتها ساو ،: cm 50ووس، ب و ا احملل .2

5.0

1DP

.Dز لاهس ة ابلل ز أب كس ني واخ أن ال fو fال ، كن سااااااهبءا الاااااااه، هذن اسااااااتااو، ال وسااااااات امللب، ذج ، بقمكا هذن ذة ال وسااااااات امل وة يف

ا ال، اكا ة هذانن سال ني.

67

:Optic Apparatusاألجهزة البصرية 5-

ي واخ خمتاا امل ادئ االا هاس واالاهساااااااااارا كءل لفما ساااااااااابا واخ هذم ال اااااااااذم اهلموسااااااااا وواخ ذااقمو يفن لا اااذم اهلموسااا ا قات اكسااااساااق، اليت حتهري وكاق، هذ ر الجلاااذر بذاساااا، ال وساااات أو امللا . وا اري جقوا أو املذاا ا أو واخ لكقب ر واس ، يف ك ر اكجهزة اليت حتتذب إ ا واخ كذوات ر ال وساتا أو امللا ا أ

ة إواام وناااااا ا د قا له، كدوات. ءه اكجهزة ووخ وادة ابكجهزة ال جلاااااال ،. وال اسااااااتاقين يف ءه ال ل ءه ا ل ا وىل، التجلااااااااااااااذ Projectorا وجهاا اإلساااااااااااااااط Human eyeاكجهزة ال جلاااااااااااااال ، )كال ني ال ااااااااااااااال ،

Camera ا واجملهلMicroscope أ وك، ال ني وا .... اخل(. ولءلي ساامهت بذنااا امل ادئ اكساااسااق، مل ال ال ، كبداة بجلل ،ا وكءلي لا وس، امله ة وأ ا لاكقهلوسهذب )اجملهل(.

:The Human Eyeالعني البشرية -6فقكا بقمهاا و تري ذلي ور طل ال ني ابلت ل ا اتهاا ال جلاالب الءب ميه رر اإلاسااان ر را ، اكاااقام والتكققز

ي اكجسام و هذ ر نذرة هلا واخ الا هق،. اقها ال ذم اكبق املم هس واخ ا

مسا ساااا لا ني اليت تهذن ر ( 5 ءه الجلااذرة مت، إىل امللكز املضجلااص لالا ، يف جهااان ال جلاا . ني الاااه، )ب تاهري بهكق، ال ااااااااااااذم الوااا، ر اللاق، اليت ت غاام وا قا لا نيا الزحق، )أو حاجب ا و ، الزح ( الء

ال ني. والا هق، السا ا ساس الءب م، الجلذرة املتهذا، واقو إىل املا.إىل

68

لساااه، املاه وال وساا،ا اومو ا وا، ااا ا ضااذه إىل ال نيا فإاو مهساال ومو اللاق،ا و و ااهسااار أ ، ومو سااااو ، و اوح قكها بني توذلي كن ا الت ااهساااار اللاق، والسااااه، املاه وال وسااا، والسااااه، الزجاج ل ا

.1.406و 1.336اق، ال اد ،ا فال و ال ؤرب هذ ن ك، ءه التبث ات االاهسااااار ، نااااذرة اكجسااااام ال قوة واخ ااااا هق، ال ني املساااا و الجلاااااذرة ور ال وسااااا، بلا ني ذ ل ا املسااااااف، بني ال وسااااا، والاااااا هق،. وا اري ر اال دراسااااا، ال وساااااات أن

ظ، داهكا حبقث تهذن الجلذرة اكا ا ب اتسري ر ال وس،ا أ ا يف ال ني فإن ب و الجلذرة جيب أن احملوب، زداد كساااااري املله ر ال نيا واخ الاااااا هق،ا و تا ذلي في إذا ا ناااااارت ووسااااا، ال ني أك ل جتكق ا كاكا ا ب ات

جتكين أك ل( ومو را ، هها أك )و ذم و اااالت ال ني بتاق ااااه، ووسااا، ال ني الابا، لاتااااهق، حبقث جت ، مس أجسام ل ، ر ال ني.

نذرة جسري ب قو يف بؤرة واخ ر الا ق أن ستاقين اإلاسان إراام ووس، ال ني إىل ا ال، اليت ميهر ها لكقزؤرة ل أن لك ز الجلااذرة يف بااا هق، ال نيا فإن سااتاقين ا : إاو اااهذ ر جلاال اظلا سااتاقين ال ني جلاا ة المظ، ابلما، ال قوة لا ني. واخ الا هق، في ومو ا هذن اتسري واخ ساف، أ ، ر قك، قم، و سكخ ءه املساف

ات واخ وقمقو ذات وله سااتاقين اإلاسااان الءب اااهذ ر جلاال المظلا اللا ، باااه، جقوا واقو أن ااين اظار ااااا الاذط ا حقث (a-28-1)ي الاااااه، ووسااااات ل ، ح ل اكجسااااام ال قوة بذضااااذحا ككا ني ذل

.املتا ، إىل املذضين الءب كز فقو نذرة اكجسام ال قوة بوون استضوام المظاراتوة ولهمهري ال سااتاق ذن ابلمساا ، لباااضارت الاء ر لو هري طذ اظل سااتاق ذن إراام أوقمهري ل اكجسااام ال ق

ساااااان الا ق ال ساااااتاقين كجساااااام الل ، واخ الاااااا هق،. واإلاج ، أوقمهري مسقه، بورج، كافق، ح لك ز ناااااذر او املسااااااااف، اليت ساااااااكخ الما، cm25ج ، ال وسااااااا، ك ، بورج، كافق، ح ل أجساااااااا ا أ لب ر حذايل

ة ذات ن ل وب اظار أالل ، ال اد ، لا ني. وله ل اإلاساااااااان الءب ااااااااهذ ر طذ المظل بااااااااه، جقو واقو (.6ه،)ووسات ك ، ساوو ال ني واخ اهق، نذر لبجسام واخ الا هق،ا ككا ني ذلي الا

69

واخ التهقاا و و ال ومو ا جلاااا ورة ال ني واخ اق اااااه، ال وساااا، ضاااائقا،ا ا إن ال ني فوت ور ا

ام ال وسااات و تق اسااتضو لل ب جوا. سااتاقين ، ءه ال ني أن لكز واخ اتسااري ال قو جواا وال واخ اتسااري ااما وأن مظل اال اجملك ، ثماهق، ال ؤرة يف المظارات أن مظل الااااااااااضص اال ال وسااااااااا، امل ل ، حني مظل إىل اك

رة واحوة.حني مظل إىل أس ،. و و هذن لو ب الماس ثالث، أاذا ر ال وسات ت، يف اظا

واخ اك ، ر cm75 اظل أن لأ اتل وة حني ميساااي هبا واخ ب و ساااتاقين ااااضص ا ر طذ :)1(مثال وقمقو. ا ذ ال و ال ؤرب ل وسات اظارة اللامة هلءا الاضص؟

ر وقمقوا cm25 سااااااتاقين ءا الاااااااضص أن ل ا لوف املا ذو، واضااااااا، حني هذن اتل وة واخ ب و احلل:cmsا، الل ، الا ق ق،ا وابلتايل ازم ووساااا، ا نااااذرة و ل ، وموأب ومو الم 75 حقمكا هذن اتسااااري

cmsا ق ومو ساف، ور ا 25 :ابستضوام ال وسات جنو

.5.371

75

1

25

1

;111

cmff

fss

وال وس، املااذب، ما هذن ووس، ك ،. .cm50ؤرب ل وس، جلاقاق، للج، ااتو ال قوة ا ذ ال و ال :)2(مثال ور cm50 ل ،ا و وجيب واخ ال وساا، التجلاااقاق، أن هذ ن نااذرة تسااري ب قو حبقث هذن الجلااذرة و احلل:

cmsال نيا وواخ ءا فإن 50 وsات جنو:ا و ر ادل، ال وس .50

1

50

11cmf

f

وال وس، املااذب، ما ووس، ل ،.

70

:The Amplifier Lens (The Simple Amplifier)العدسة املكربة )املكرب البسيط( -7ور وقمقو أو أك ل ر ذلي. cm25ا اري أن الااااضص الا ق ساااتاقين أن ل جساااكا ا بذضاااذح إذا كان و

خ الاااا هق، أك ان ابإل هان لكقز الجلاااذرة بااااه، نااااق حني هذن اتساااري أ لبا كنااا ا الجلاااذرة واولذ ك واخ الااااا هق،ا ككا به ا وميهر وموهء را ، الت انااااق، الو ق، لاشسااااري باااااه، أف اااا، كاو سااااقظهل أك به

.(b-7) ني ذلي الاه،

ور ال ني فإاما حنتاج إىل اساااااااات كا ووساااااااا، ك ، cm25له ل اتسااااااااري بذضااااااااذحا حني هذن ب وه أ ، ر

، لاشسري تهذن أب و به لتساوو ووس، ال ني. فإذا وضين اتسري داا، الما، احملل ق، لا وس، فإن نذرة و ل ك رادة واخ ب و أو ر ال وساااااااااااااا، ابجتاه اكس لا ني وابلتايل تكهر ال ني أن ل ءه الجلااااااااااااااذرة اليت ين

cm25 .،ور ال وس الجلااذرة املتهذا، (a-7)ه، ا ن ا ذ أثل ، ءه ال وساا، واخ حشري الجلااذرة املتهذا، واخ الااا هق،. ني الااا

ق ني ف )b-7(ور ال ني بوون ساووة ال وس، امله ة. أ ا الاه، cm25واخ الا هق، حني و اتسري ساف،ا املتهذن واخ الا هق، ذ ال ني اليت مظل إىل اقا اتسري املتهذن بذاسا، ال وس، امله ةا حقث إن حشري الق

ور ال نيا وابلتايل االحظ بذضااااااااذح أن cm25ا سااااااااو الءب جلاااااااام و ال ني لاشسااااااااري الءب و ساااااااااف، أ ، رال وساا، مسا لا ني حال، ووم اسااتضوام ال وساا،ا أب أن اسااتضوام ال وساا، جي ، القا واخ الااا هق، أك ر

ذلي الاااه، ور ال ني أب أ ، ر الما، الل ، الا ق ق،ا ككا ني cm25بلا ، جسااري ين واخ ساااف، أ ، ر(b-8).

71

ا ولاشسااااري cm25املاباتني لاشسااااري واخ ب و و ميهر إجياد ذة الته لا وساااا، إبجياد المساااا ، بني الزاو تني

أب: fواخ ب و ساوب ل ا 11.

M

ل نيا و ماك ل ب اا قق، إىل حو ا حسااااااااااب كق ق، إ ساااااااااااك ال وساااااااااا، امله ةا وكق ق، لكقز Mختتاا قك، ذضذ أ لب ا ميهر إىل ذ الذ إن ال ني ين ااا ال وس، االة وإن اتسري تو يف ، ءه ا االت و

أو تق ها وابلتايل جنو: اا، احملل لا وس،ا وابوت ار الزوا نا ة فتهذن الزاو ، ساو ، ل ا لظاها

f

yy &

25

أب أن: 12.

25

fM

ابلسمتك . fحقث ور

:The Microscopeيكروسكوب )اجملهر( امل 8-ا وابوت ار أاو جيب وضاااااااين f/25أن ذة الته ل وسااااااا، ه ة بساااااااقا، حذايل )83-1(لو رأ ما يف ال ال ،

ساااتهذن حموودةا وابلتايل ذة الته أ اااا. أ ا املقهلوساااهذب امللكب fاتساااري بني ال وسااا، واحملل ا فإن املسااااف، . إحو ال وسااتني هذن ذات ب و (1-31)متت ه ا أوظري ابسااتضوام ووسااتني ك تني ككا ذضاا الاااه، فق

72

حمل ناااااا جوا ساااااكخ الااااااقئق،ا واكال ذات ب و حمل أك إىل حو ا ساااااكخ ال قمق، أو ال وسااااا، ال قمق،ا واكا أن كال ر ا ني ال وستني حتتذب واخ ووة ومانل لتاق، الز ذغ.

لاشسااااري الءب ين اارج املساااااف، احملل ق، هلا 1y ذم ال وساااا، اكوىلا أب ال وساااا، الاااااقئق،ا بتهذ ر نااااذرة حقق،

yyوابللب ر احملل ا وابوت ار أن ss ساااوب 1/ / هافإن الجلااذرة هذن أك ر اتسااري ابلمساا ، الساااب، ا ساا .إذا ا أب ال وساااا، ال قمق،ا و ءه ال وساااا، ك، ككه ا و ر ض ف2L جلاااا جسااااكا ابلمساااا ، لا وساااا، 1yإن القا

ءا اتسااااااري . ءا القا جلاااااا جسااااااكا ابلمساااااا ، لا ني ا سااااااها و هذ ن ال ني هل2y هذ ن اقاال ختقاقا ك ا اذوا ا الجلذرة ا قق، المهاهق، واخ الا هق،.

ل قمق، فإن الته اإلمجايل ااا أن وةق ، ال وس، الاقئق، هذ ر الجلذرة امله ة اليت اا و اال ال وس، ا وط ا ملا سااااااااا ءان 2Mيف الته اتاا لا قمق، 1Mلاشهاا ذ حانااااااااا، ضااااااااالب الته الا لاااااااااااقئق،

الته ان مها:.&

251

2

2s

sM

fM

وابلتايل الته اإلمجايل هذن: 13.

25.

2fs

sM

ل ا جل ال ال ، اكا ة ر الاه،: 1f ساوب sواا أن 14,

.25

21 ff

sM

ابلسمتك . 2fو 1fحقث ور

73

(Problems)متارين ومسائل ا و تاااه، منذذج التواا، mm8.0 اا م م ين اا وحقو الاذن اااني ضااقني تذاا ني ال و بني لكز هكا )1

ني وبني ااااقئني تتالقنيا فإذا كاا املساااااف، بcm150واخ حاجز ذاا ملسااااتذب الاااااني و و ومهكا ساااااف،mm2.1 فكا ذ طذ ذج، ال ذم املستضوم؟

ا يف طل mm02.0ومساكتها 1.5أحساااب إااح، اك واب الماجت، ور وضاااين نااا قا، اجاجق،ا ل م، ااهساااار ا إحو ا ز تني املتواااتني.

mmm امواب: 64.0,75.18 ا أحسااااب هان القا cm20إىل سااااار ووساااا، ر ق، ذات ب و حمل وره cm30واخ ب ووضااااين جسااااري )2

و ذة الته الماجت، ور ال وس،.cmsM امواب: 60,2

.cm25أوجو استااو، ووس، ب و ا احملل )3DP امواب: 4

ور وقمقو. ا cm80ااااضص ني جلااا المظل ال ساااتاقين را ، اكجساااام بذضاااذح ومو ا و أك ل ر )4 وة بذضذح؟الذة ابلهس ة )أو ابلو ذ ( ل وسيت المظارة اليت تهمو ر را ، اكجسام ال قcmfDp امواب: 80,25.1

ور cm100ر ل ال سااااااااتاقين را ، اكجسااااااااام بذضااااااااذح ومو ا هذن واخ ب و أ ، اااااااااضص ني ب قو المظ )5 .cm25ال ني. أحسب ذة ووسيت المظارة اليت تهمو ر اللامة واخ ب و

cmfDp امواب: 3.33,3 واخ ال قب. مت ضااااااا ي cm2و cm5.0ال وان ال ؤر ن لاااااااااقئق، وال قمق، يف قهلوساااااااهذب لكب مها )6

ة . أحساااااب ذة ه املقهلوساااااهذب إذا كاا ال ني ل الجلاااااذر cm52.0اتهاا للا ، جساااااري و ور الااااااقئق، 325M امواب: .cm25التو ل ، واخ ب و

74

إضافات مدرس المقرر