לפני שנות ה -90 של המאה ה -20, עדשות פשוטות עוד עד הרומאים והוויקינגים אפשרו הגדלה מוגבלת ומשקפי ראייה פשוטים. זכריה יאנסן ואביו שילבו עדשות ממשקפי הגדלה פשוטים לבניית מיקרוסקופים ומשם מיקרוסקופים וטלסקופים שינו את העולם. הבנת אורך המוקד של העדשות הייתה מכרעת לשילוב כוחותיהן.
סוגי עדשות
ישנם שני סוגים בסיסיים של עדשות: קמור וקעור. עדשות קמורות עבות יותר באמצע מאשר בקצוות וגורמות לקרני אור להתכנס לנקודה. עדשות קעורות עבות יותר בקצוות מאשר באמצע וגורמות לסטיית קרני האור.
עדשות קמורות וקעורות מגיעות בתצורות שונות. עדשות פלנו-קמורות שטוחות מצד אחד וקמורה מצד שני ואילו עדשות דו-קמורות (נקראות גם עדשות קמורות) הן קמורות משני הצדדים. עדשות פלנו-קעורות שטוחות בצד אחד וקעורה בצד השני ואילו עדשות דו-קעורות (או כפולה-קעורה) הן קעורות משני הצדדים.
עדשה משולבת קעורה וקמורה הנקראת עדשות קעורות קמורות נקראת בדרך כלל עדשת המיניסקוס החיובית (המתכנסת). עדשה זו קמורה בצד אחד עם משטח קעור בצד השני, והרדיוס בצד הקעור גדול יותר מרדיוס הצד הקמור.
עדשה משולבת קמורה וקעורה הנקראת עדשה קמורה-קעורה נקראת בדרך כלל עדשת מניסקוס שלילית (שונה). לעדשה זו, כמו העדשה הקעורה-קמורה, יש צד קעור וצד קמור, אך הרדיוס על פני השטח הקעור פחות מהרדיוס בצד הקמור.
אורך מוקד פיזיקה
אורך המוקד של עדשהfהוא המרחק בין עדשה למוקדF. קרני אור (בתדירות יחידה) הנעות במקביל לציר האופטי של עדשה קמורה או עדשה קעורה-קמורה ייפגשו בנקודת המוקד.
עדשה קמורה מתכנסת קרניים מקבילות לנקודת מוקד עם אורך מוקד חיובי. מכיוון שהאור עובר דרך העדשה, מרחקי תמונה חיוביים (ותמונות אמיתיות) נמצאים בצד הנגדי של העדשה מהאובייקט. התמונה תהפוך (כלפי מטה) ביחס לתמונה בפועל.
עדשה קעורה מתבדלת מקרניים מקבילות מנקודת מוקד, יש לה אורך מוקד שלילי ויוצרת רק תמונות וירטואליות וקטנות יותר. מרחקי תמונה שליליים יוצרים תמונות וירטואליות באותו צד של העדשה כמו האובייקט. התמונה תהיה מכוונת באותו כיוון (מצד ימין למעלה) כמו התמונה המקורית, רק קטנה יותר.
נוסחת אורך מוקד
מציאת אורך המוקד משתמשת בנוסחת אורך המוקד ומחייבת לדעת את המרחק מהאובייקט המקורי לעדשהuוהמרחק מהעדשה לתמונהv. נוסחת העדשה אומרת שההפך של המרחק מהאובייקט בתוספת המרחק לתמונה שווה להופכי של מרחק המוקדf. המשוואה, מתמטית, נכתבת:
\ frac {1} {u} + \ frac {1} {v} = \ frac {1} {f}
לפעמים משוואת אורך המוקד נכתבת כ:
\ frac {1} {o} + \ frac {1} {i} = \ frac {1} {f}
איפהoמתייחס למרחק מהאובייקט לעדשה,אנימתייחס למרחק מהעדשה לתמונה וfהוא אורך המוקד.
המרחקים נמדדים מהאובייקט או מהתמונה לקוטב העדשה.
דוגמאות לאורך מוקד
כדי למצוא את אורך המוקד של העדשה, מדוד את המרחקים וחבר את המספרים לנוסחת אורך המוקד. ודא שכל המדידות משתמשות באותה מערכת מדידה.
דוגמה 1: המרחק הנמדד בין עדשה לאובייקט הוא 20 ס"מ ומהעדשה לתמונה הוא 5 ס"מ. השלמת נוסחת אורך המוקד מניבה:
\ frac {1} {20} + \ frac {1} {5} = \ frac {1} {f} \\ \ text {או} \; \ frac {1} {20} + \ frac {4} {20} = \ frac {5} {20} \\ \ text {צמצום הסכום נותן} \ frac {5} {20} = \ frac {1} {4}
אורך המוקד הוא אם כן 4 סנטימטרים.
דוגמה 2: המרחק הנמדד בין עדשה לאובייקט הוא 10 ס"מ והמרחק מהעדשה לתמונה הוא 5 ס"מ. משוואת אורך המוקד מראה:
\ frac {1} {10} + \ frac {1} {5} = \ frac {1} {f} \\ \ text {ואז} \; \ frac {1} {10} + \ frac {2} {10} = \ frac {3} {10}
צמצום זה נותן:
\ frac {3} {10} = \ frac {1} {3.33}
אורך המוקד של העדשה הוא אם כן 3.33 סנטימטרים.