فيديو السؤال: ربط البعد البؤري لعدسة محدبة بنصف قطر تكورها العلوم • الصف الثالث الإعدادي

نسخة الفيديو النصية

أي العدسات المحدبة الآتية لها أصغر بعد بؤري؟ ‏‪A‬‏، ‪B‬‏، ‪C‬‏، ‪D‬‏؟

قبل البدء في حل هذا السؤال، دعونا نتذكر المقصود بالبعد البؤري للعدسة المحدبة. عندما تصل أشعة الضوء متوازية إلى عدسة محدبة وموازية للمحور الأصلي، فإن العدسة تتسبب في انحراف أشعة الضوء بعضها ناحية بعض، أي تتجمع. وبمجرد مرور هذه الأشعة عبر العدسة، لا تعود متوازية بعضها مع بعض. وعليه، تقل المسافة بين أشعة الضوء، كلما زادت المسافة بعيدًا عن العدسة. وبما أن الأشعة تتجمع، فإنها تلتقي عند نقطة واحدة. هذه النقطة تسمى بؤرة العدسة. يعرف البعد البؤري للعدسة بأنه المسافة بين بؤرة العدسة ومركز العدسة.

في هذا السؤال، مطلوب منا تحديد العدسة المحدبة التي لها أصغر بعد بؤري. قبل أن نتمكن من فعل ذلك، علينا أن نفهم لماذا يتغير البعد البؤري إذا تغير شكل العدسة المحدبة. العدسات المحدبة ذات الأشكال المختلفة لها أبعاد بؤرية مختلفة لأن كلًّا منها يتسبب في تجميع أشعة الضوء المتوازية بدرجة مختلفة.

على سبيل المثال، لنلق نظرة على مجموعتين من أشعة الضوء تمر كل منهما عبر عدسة محدبة مختلفة الشكل؛ ومن ثم تتجمع هذه الأشعة بدرجات مختلفة. إذا قارنا بين هاتين المجموعتين من أشعة الضوء، فسنلاحظ أن أشعة الضوء المبينة على اليمين قد تركزت في نقطة في وقت أقرب بكثير من أشعة الضوء المبينة على اليسار. دعونا نحدد البؤرة والبعد البؤري لكل مجموعة من أشعة الضوء. إذا قارنا بين هذين الشكلين، فسنلاحظ أن العدسة المبينة على اليمين لها بعد بؤري أصغر بكثير من العدسة المبينة على اليسار. وهذا لأن هذه العدسة تجعل الضوء يتركز أكثر؛ ومن ثم تلتقي أشعة الضوء عند نقطة أقرب بكثير إلى العدسة. وبذلك نكون قد لاحظنا أن العدسة التي تجعل أشعة الضوء تتركز أكثر لها بعد بؤري أصغر.

للإجابة عن السؤال الذي طرحناه، علينا تحديد العدسة ذات البعد البؤري الأصغر. وستكون هذه هي العدسة التي تجعل أشعة الضوء تتركز أكثر. للوهلة الأولى، تبدو كل هذه العدسات متشابهة للغاية. فكلها عدسات محدبة، ومن ثم فهي من النوع نفسه. كل عدسة أرق في الجزء العلوي والسفلي مما هي عليه في المنتصف، ولكل عدسة منحنى أملس على الجانبين. لكن إذا دققنا النظر، فسنلاحظ أن العدسات لها أشكال مختلفة بالفعل. تنحني جوانب العدسات بدرجات متفاوتة. هذه العدسة لها الانحناء الأكبر. وهذه العدسة لها الانحناء الأقل.

إذن، أي من هذه العدسات ستجمع أشعة الضوء بدرجة أكبر؛ ومن ثم لها أصغر بعد بؤري؟ حسنًا، الانحناء على جانبي العدسة هو ما يجعل أشعة الضوء تتجمع. لذلك، فمن المنطقي أن العدسة ذات الانحناء الأكبر ستجعل أشعة الضوء تتجمع بدرجة أكبر؛ ومن ثم سيكون لها أصغر بعد بؤري.

على سبيل المثال، إذا مرت أشعة ضوء متوازية عبر منشور مستطيل جوانبه ليست منحنية، فإن أشعة الضوء ستظل متوازية بعد مرورها عبر المنشور. فهي لن تتجمع أبدًا. وعند مرور أشعة ضوء متوازية عبر عدسة محدبة قليلًا، مثل الخيار د، فإن هذه الأشعة تتجمع بقدر قليل. وستلتقي أشعة الضوء عند نقطة بعيدة عن العدسة. أما عند مرور أشعة ضوء متوازية عبر عدسة محدبة بدرجة كبيرة، مثل الخيار أ، فإن هذه الأشعة تتجمع أسرع. هذا يعني أن هذه العدسة سيكون لها بعد بؤري أصغر كثيرًا.

من بين الخيارات المعطاة، العدسة ‪A‬‏ لها التكور الأكبر. ومن ثم، فإن العدسة ‪A‬‏ تركز أشعة الضوء المتوازية أكثر. هذا يعني أيضًا أن العدسة ‪A‬‏ سيكون لها أصغر بعد بؤري. إذن، الإجابة الصحيحة عن هذا السؤال هي الخيار أ.