إن الأداة التي تفرق الأشعة الضوئية هي (العدسة المقعرة)، إذ أن تلك الأداة تفرق الأشعة عن مسارها المستقيم التي تتجه به، وتلك الظاهرة تعتبر من أهم الظواهر التي دفعت الكثير من العلماء لعمل تجارب علمية نحو اكتشاف السبب وراء هذه الظاهرة، ونتيجة لذلك صنعوا العدسات التي تستخدم في تفريق أو تجميع الضوء، والتي صنعت من البلاستيك أو الزجاج.
مفهوم العدسات المحدبة والمقعرة
العدسة عبارة عن جهاز انتقالي بصري يشتت أو يركز الشعاع الضوئي عبر الانكسار، ويوجد نوعين من العدسات وهي العدسة المقعرة والتي تكون مجوفة بداخلها، والتي تعرف كذلك بالعدسة المتباعدة أو العدسة السلبية، ويوجد العديد من الاستخدامات لذلك النوع من العدسات مثل المناظير، والنظارات، والليزر، والكاميرات، والتلسكوبات.
أما العدسة المحدبة فإنها تكون على شكل قوس متجه إلى الخارج، ويمكن أن تكون العدسات محدبة الوجهين، أو أن تكون مقعرة الوجهين، وقد تحتوي على اثنين من الأوجه المختلفة، وقد تكون العدسة مستوية، والعدسة بشكل عام تعرف بأنها قطعة شفافة من البلاستيك أو الزجاج منحنية.
والتي تكسر أو تركز الأشعة الضوئية بطريقة معينة، وانحناء الجسم يحدد مدى واتجاه انحناء الضوء، وتستخدم في التلسكوبات، المجهر، والنظارات، وهناك نوعين من العدسات وهي المحدبة والمقعرة، حيث تجمع المحدبة الشعاع الموازي للضوء، أما المقعرة فإنها تبعثره.
لذلك نجد نقطة التركيز بالعدسة المحدبة هي نقطة التقاء أشعة الضوء، ولكن النقطة المحورية بالعدسة المقعرة هي النقطة التي تظهر أن أشعة الضوء تتباعد منها، فهي نقطة تباعد واختلاف.
الفرق بين العدسة المحدبة والمقعرة
هناك العديد من الفروقات بين العدسات المحدبة والعدسات المقعرة، ولعل أبرز هذه الفروقات يتمثل فيما يلي:
تدمج العدسة المحدبة أشعة الضوء بنقطة معينة، وهي ما تنتقل عبره، في حين تشتت العدسة المقعرة الضوء حولها، والذي يصطدم بالعدسة.
بالعدسة المحدبة يتجه المنحنى إلى الخارج، في حين أنه بالعدسة المقعرة يتجه المنحنى إلى الداخل.
حين تمر الأشعة الضوئية عبر العدسة المحدبة تقارب أشعة الضوء، وتركز حينها على نقطة واحدة، ولكن حين تمر أشعة الضوء عبر العدسة المقعرة فإنها تنتشر وتشعب الحزم.
إن هيكل العدسة المحدبة يكون أرق عند الحواف، وأكثر سمكًا بالمركز، أما بالعدسة المقعرة فيكون الأمر عكس ذلك حيث تكون العدسة المقعرة بالمركز أرق، وعند الحواف أكثر سمكًا بالهيكل.
العدسة المحدبة تعكس صورة حقيقة، ولكنها قد تنشأ كذلك صورة افتراضية حين يكون الكائن بمنتصف المركز البصري والتركيز، على خلاف الصورة التي تتشكل بالعدسة المقعرة والتي تكون افتراضية ومنتصبة وأصغر من الكائن.
تظهر الأشياء أقرب وأكبر في العدسات المحدبة نتيجة لسمك مركزها، على خلاف العدسة المقعرة والتي يبدو الكائن بها أصغر وأبعد نتيجة لمركزها الرفيع.
يتم استخدام العدسة المحدبة في علاج طور النظر أو مد البصر، أما العدسة المقعرة فأنها تفيد بعلاج حالات قصر النظر.
استخدامات العدسة المقعرة
يوجد الكثير من الاستخدامات للعدسة المقعرة، والتي يتم استخدامها بالعديد من الأجهزة في مختلف المجالات، وفيما يلي سنذكر أهم استخدامات العدسة المقعرة:
ثقب الباب (العين الساحرة): عارضات الأبواب، أو فتحات الباب تمثل أجهزة أمان، تتيح رؤية بانورامية لما يوجد خارج الأبواب أو الجدران من أشياء، حيث توفر رؤية أوضح وحجم أصغر للكائنات.
الكشافات: يتم استخدام العدسة المقعرة بالمصابيح اليدوية لكي يتم تكبير الضوء الذي ينتج عن المصدر، حيث إن أشعة الضوء تسقط على جانب العدسة المجوف، وعلى الجانب الآخر تتباعد أشعة الضوء، وهو ما يزيد من قطر مصدر الضوء، ومن ثم توفير شعاع أوسع.
الكاميرات: يتم استخدامها من أجل تحسين جودة الصورة، وتقوم الشركات المصنعة للكاميرات باستخدام العدسات المحدبة والمقعرة على نطاق واسع، حين تستخدم العدسة المحدبة كعدسة أساسية للكاميرا فقط فإنها تتسبب في حدوث تشوه بالصور، وهو ما يعرف بالانحرافات اللونية، في حين يقضي الجمع بين العدسات المحدبة والمقعرة على ما يوجد بها من آثار غير مرغوبة.
الليزر: يتم استخدام أنواع من الماسحات الضوئية المختلفة، وأقراص DVD، ومشغلات الأقراص المضغوطة، والمعدات الضوئية أشعة الليزر، حيث إن أشعة الليزر تمتاز بالتركيز الشديد والتي يتم تشتيتها، بما يجعل المعدات تعمل على نحو صحيح، وتستخدم العدسة المقعرة في توسيع شعاع الليزر من أجل الوصول لمنطقة معينة بشكل حاد.
النظارات: يتم استخدام العدسات المقعرة كثيرًا في تصحيح حالات قصر النظر، حيث إن صور الأشياء البعيدة تقصر عن الشبكية، لذا تستخدم العدسات المقعرة بنظارات تصحيح النقص عبر نشر أشعة الضوء قبل وصولها لمقلة العين، وهو ما يجعل الشخص قادر على رؤية الأشياء البعيدة بوضوح أكثر.
استخدامات العدسة المحدبة
العدسة المحدبة عدسة مكبر لذلك يوجد استخدامات كثيرة لها بالكثير من المجالات في الحياة، ومن أبرز استخدامات العدسة المحدبة ما يلي:
المجاهر: يتم استخدام العدسة المحدبة بالمجاهر لكي يتم الحصول على صورة اكبر كثيرًا للأجسام متناهية الصغر، حيث تتكون المجاهر البسيطة من ثلاثة عدسات، والعدسة التي تتواجد بنهاية المجهر البسيط تنتج صورة مكبرة ومقلوبة.
الكاميرات: يتم استخدام العدسات المحدبة على نطاق واسع بالكاميرات، والتي لا تركز على الصورة فقط، ولكنها تكبرها كذلك، وتتكون كافة الكاميرات من عدسة محدبة ثم عدسة مقعرة ثم عدسة محدبة أخرى، والعدسة الأولى تتحكم بمستوى تكبير الصورة عن طريق الابتعاد عن الكائن أو الاقتراب منه.
النظارات: يصيب بعد النظر بعض الأشخاص، حيث لا يكون من الممكن استخدام العدسة المقعرة في حالات قصر النظر، وحينها يتم استخدام العدسة المحدبة، حيث تفشل عدسة العين بتركيز الضوء على شبكية العين، ويكون من الصعب تركيز الشخص على الأشياء القريبة من عينه، وحين توضع العدسة المحدبة مقابل العين فأنها تقوم بانحناء أشعة الضوء، وهو ما يقصر معه النقطة المحورية، ويركز الضوء بطريقة مناسبة على شبكية العين.
تاريخ العدسات المحدبة والمقعرة
يأتي مصطلح العدسة من الاسم اللاتيني العدس، والموطن الأصلي له منطقة البحر الأبيض المتوسط، وهو مثال لكلمة طوكيو اليابانية ومعناها (المرآة الشفافة) وكان ذلك خلال الحرب العالمية الثانية، كما ويرجع أصله للكرات الزجاجية أو الكريستالية التي يتم استخدامها لصناعة النيران بالاحتفالات الدينية وملحقات الحضارات القديمة.
ويقال كذلك أن أصل العدسة يعود للفيلسوف القديم الروماني سينيكا، والذي قال أنه من الممكن تكبير الحروف باستخدام كرة بلورية، وهو ما يرجع لحوالي ألفي عام، وتعمل العدسة بشكل عام بواسطة معروف انكسار الضوء، إذ ينحني الضوء ويقوم بتغيير اتجاه حركته، وعبر التاريخ تطورت العدسة على مجالين وهما:
ما يتم ارتدائه من نظارات طبية.
تطبيقات الأدوات كالعدسات التي يتم استخدامها بالكاميرات والتلسكوبات والمجاهر، وكانت النظارات في بداية الأمر تستخدم بشكل عملي بالقرن الثالث عشر، تصنع من زجاج القراءة (عدسة بسيطة مكبرة)، بواسطة العدسة المحدبة، وكانت تسمى بالبداية (أداة الشيطان).
وفي تلك الأثناء ظهرت النظارات المصنعة من عدستين، واخترعت نظارات قصر النظر بواسطة العدسات المقعرة بداية في القرن السادس عشر، ومن هنا ظهرت فكرة التلسكوب والمجهر، وكانت مع المجهر بالبداية، إذ تم اختراعه بنهاية القرن السادس عشر.
