نسخة الفيديو النصية
يوضح الشكل خمسة أشعة ضوئية ستمر عبر عدسة محدبة رقيقة. أي من الأشعة الضوئية لن يغير اتجاهه عند مروره عبر العدسة؟
لدينا في هذا السؤال شكل لعدسة محدبة ستمر من خلالها خمسة أشعة ضوئية. مطلوب منا تحديد الشعاع الذي لن يغير اتجاهه عند مروره عبر العدسة. دعونا نبدأ بتذكر ما نعرفه عن العدسة المحدبة، وكيفية تصرف الأشعة الضوئية عند مرورها عبرها.
دعونا أولًا ننظر إلى شكل العدسة المحدبة. عند النظر إلى العدسة المحدبة من الجانب، نجد أنه يمكن تكوينها عن طريق تداخل دائرتين واقتطاع الجزء الموجود في المنتصف. نلاحظ أن العدسة تكون أقل سمكًا عند الحواف، وأكثر سمكًا عند المنتصف. يسمح هذا الشكل للعدسات المحدبة بتركيز الأشعة الضوئية أثناء مرورها عبرها، وتجميعها عند نقطة على الجانب الآخر من العدسة. الأشعة الضوئية الموازية للمحور الأصلي، ولكنها لا تنطبق عليه، ستغير اتجاهاتها وتنحرف في اتجاه المحور الأصلي، ثم تتجمع عند نقطة تسمى البؤرة.
والآن، دعونا نلق نظرة على مركز العدسة. لعلنا لاحظنا أن مركز العدسة يحاذي مركز تكور كل دائرة من الدائرتين المكونتين لشكل العدسة. مركز تكور الدائرة هو نقطة تقع على مسافة ثابتة من جميع النقاط التي تقع على محيط الدائرة. تسمى هذه المسافة «نصف قطر التكور»، وتساوي نصف قطر الدائرة.
إذا رسمنا خطًّا يصل بين مركزي التكور، سيمر هذا الخط بمركز العدسة، ويحدد محورها الأصلي. إذا تناولنا النقطة الواقعة على المحور الأصلي عند مركز العدسة، فسنجد أنها نقطة مميزة في العدسة المحدبة. ذلك لأنه إذا مرت أي أشعة ضوئية بهذه النقطة، ستمر دون أن تغير اتجاهها. بعد أن عرفنا ذلك، يمكننا النظر إلى الشكل الوارد في السؤال، وإيجاد الشعاع الذي يمر عبر النقطة الواقعة على المحور الأصلي عند مركز العدسة.
بالنظر إلى الأشعة الخمسة المعطاة لنا، نجد أن الشعاع واحدًا والشعاع اثنين يقعان أعلى المحور الأصلي، بينما الشعاع أربعة والشعاع خمسة يقعان أسفل المحور الأصلي. تتحرك هذه الأشعة كلها أفقيًّا موازية للمحور الأصلي، وهذا يعني أنها لا يمكن أن تمر عبر مركز العدسة المحدبة، ولكنها ستركز وتمر عبر البؤرة الموجودة على الجانب الآخر من العدسة، المقابل للجانب الذي دخلت منه الأشعة إلى العدسة. أما الشعاع ثلاثة، فيتحرك على طول المحور الأصلي؛ ومن ثم سيمر بمركز العدسة. وعليه، لن يغير الشعاع ثلاثة اتجاهه أثناء مروره عبر العدسة. إذن، الإجابة الصحيحة هي الشعاع ثلاثة.
