נוסח השאלה המלא: למה בעדשה מרכזת לא קיימת תופעת הנפיצה? הרי היא כמו אוסף של מנסרות? אלי

שלום אלי,

בעדשה מרכזת, וכך גם בעדה מפזרת, בהחלט קיימת תופעת הנפיצה, אך מהנדסי האופטיקה עובדים קשה כדי שנוכל לצלם בבטחה. אך ראשית נסביר בקצרה מהי נפיצה:

כשקרן אור עוברת בין תווך אחד למשנהו, היא מוסטת על פי חוק סנל הידוע, בהתאם לזווית האלומה ביחס למשטח הפגיעה וליחס בין מהירות האור בתווך א' לבין מהירותו בתווך ב'.

ניקח אור לבן נחמד וסטנדרטי, שמורכב מכל ארכי הגל שבין האדום והסגול. בעוד באוויר כל אורכי הגל נעים בערך באותה מהירות, שהיא מהירות האור בריק, בזכוכית האור האדום נע מהר יותר מהסגול, כך שהאור הסגול עובר שינוי משמעותי יותר במעבר מהאוויר ויישבר בזווית גדולה יותר. לכן, במעבר במנסרה משולשת, שבה משטח הכניסה והיציאה אינם מקבילים, האור 'יתנפץ' למרכיביו השונים.


נפיצת אור לבן דרך מנסרה | התרשים לקוח מוויקיפדיה

עדשה כדורית אינה בדיוק אוסף של מנסרות, אלא שני משטחים כדוריים, שבראשון המעבר הוא מהאוויר לזכוכית ובשני מהזכוכית לאוויר. בקירוב הפרקסיאלי (מזניח עיוותים מסדר שלישי והלאה) של עדשה דקה, קרניים שמגיעות מנקודה בצד אחד של העדשה (מרחב העצם) יגיעו לנקודה אחרת בצד השני (מרחב הדמות). מיקום הדמות ביחס לעצם נתון על פי נוסחה פשוטה שתלויה בפרמטר אחד ויחיד של העדשה – אורך המוקד שלה.


דיאגרמת קרניים של עיוות כרומטי | התרשים לקוח מוויקיפדיה

אורך המוקד של העדשה נתון אף הוא על פי 'נוסחת לוטשי העדשות', שהמשתנים שבו הם עקמימות המשטחים המרכיבים את העדשה ו'מקדם השבירה' שלה – היחס בין מהירות האור בזכוכית לבין מהירותו בריק. אך לכל אורך גל יש מקדם שבירה שונה, כך שלעדשה יש מוקד אדום, מוקד צהוב ומוקד כחול. העובדה הזו גורמת לעיוות הכרומטי (צבעי).


התוצאות הלא נעימות | התמונה לקוחה מוויקיפדיה

אך חכמינו מצאו פתרון למזער את האפקט הנ"ל והמציאו את הצמד האכרומטי: אם נצמיד עדשה מפזרת 'חלשה' (עוצמת העדשה מחושבת כאחד חלקי אורך המוקד שלה) לעדשה שלנו, תתקבל עדשה 'מוחלשת'. עוצמת הצמד תהיה סכום העוצמות של שתי העדשות, כאשר לעדשה מפזרת עוצמה שלילית. נוכל לתכנן צמד שיורכב מעדשה מרכזת 'חזקה' ומעדשה מפזרת 'חלשה', כך שהשילוב ביניהן ייתן לנו את אורך המוקד הרצוי.

הנפיצה בעדשה החזקה יותר משמעותית יותר, כיוון שזוויות ההיסט של הקרניים גדולות יותר, ולכן עדיין נקבל נפיצה ועיוות כרומטי. אך אם נשתמש בחומרים שונים, כך שבעדשה המפזרת יהיה חומר שהנפיצה בו משמעותית יותר מאשר בעדשה המרכזת, נוכל לתכנן את הצמד כך שהעדשה המפזרת תפצה על העיוות הכרומטי של חברתה, אף על פי שהיא חלשה יותר כעדשה.


צמד אכרומטי | התרשים לקוח מוויקיפדיה

אלעד יעקבי
המחלקה לחומר מעובה
מכון ויצמן למדע



הערה לגולשים
אם אתם חושבים שההסברים אינם ברורים מספיק או אם יש לכם שאלות הקשורות לנושא, אתם מוזמנים לכתוב על כך בפורום. אנו נתייחס להערותיכם. הצעות לשיפור וביקורת בונה יתקבלו תמיד בברכה.

0 תגובות