Εισαγωγή στους Φακούς

Η λειτουργία των φακών βασίζεται σε ένα φαινόμενο. Όταν μια φωτεινή δέσμη περνάει μέσα από έναν φακό, αλλάζει κατεύθυνση πολύ έντονα λόγω της διάθλασης. 💡

Υπάρχουν δύο κύρια είδη φακών:

• Οι κυρτοί φακοί είναι πιο παχιοί στο κέντρο και πιο λεπτοί στις άκρες. Αυτοί οι φακοί συγκεντρώνουν μια δέσμη φωτός που έρχεται παράλληλα και ονομάζονται συγκλίνοντες φακοί. Ένα παράδειγμα είναι ο μεγεθυντικός φακός. 🔎
• Οι κοίλοι φακοί είναι πιο λεπτοί στο κέντρο και πιο παχιοί στις άκρες. Αυτοί οι φακοί κάνουν μια δέσμη φωτός που έρχεται παράλληλα να διασκορπιστεί και ονομάζονται αποκλίνοντες φακοί. Αυτοί οι φακοί χρησιμοποιούνται στα σκόπευτρα των φωτογραφικών μηχανών. 📷

Το σημείο Ε, όπου συγκεντρώνονται οι φωτεινές ακτίνες στους συγκλίνοντες φακούς, ή οι προεκτάσεις τους στους αποκλίνοντες, ονομάζεται κύρια εστία του φακού. 🎯

Αποκλίνοντες Φακοί: Ορισμός

Οι αποκλίνοντες φακοί είναι φακοί που είναι πιο λεπτοί στο κέντρο τους και πιο παχείς στις άκρες τους. Όταν μια δέσμη φωτός 💡 που αποτελείται από παράλληλες ακτίνες περνά μέσα από έναν τέτοιο φακό, οι ακτίνες αυτές διασκορπίζονται, δηλαδή απομακρύνονται η μία από την άλλη. Γι' αυτό και τους ονομάζουμε αποκλίνοντες φακούς. Μπορείς να δεις πώς φαίνεται αυτό στην εικόνα 9.3β. Αυτοί οι φακοί χρησιμοποιούνται σε διάφορες συσκευές, όπως στα σκόπευτρα των φωτογραφικών μηχανών 📷.

Κύριες Εστίες Λεπτών Φακών

Ένας λεπτός φακός αλλάζει την κατεύθυνση των φωτεινών ακτίνων που έρχονται από δεξιά με τον ίδιο τρόπο που αλλάζει την κατεύθυνση αυτών που έρχονται από αριστερά. Συνεπώς, έχει δύο κύριες εστίες, που τις ονομάζουμε και . Για τους λεπτούς φακούς οι αποστάσεις αυτών των δύο εστιών είναι ίδιες. 😎

Αιτιολόγηση Απόκλισης και Σύγκλισης Φωτεινών Δεσμών 💡

Γιατί ο φακός που είναι λεπτότερος στο κέντρο προκαλεί απόκλιση των φωτεινών δεσμών, ενώ ο παχύτερος σύγκλιση; 🤔 Μπορούμε να προσεγγίσουμε έναν πολύ λεπτό κοίλο φακό με ένα τριγωνικό πρίσμα του οποίου η κορυφή βρίσκεται στο κέντρο του φακού. 📐 Σχεδιάζουμε την πορεία μιας λεπτής φωτεινής δέσμης που προσπίπτει στον φακό παράλληλη στον κύριο άξονά του. Στο σημείο όπου η φωτεινή ακτίνα εισέρχεται παράλληλα προς τη βάση ενός τριγωνικού πρίσματος, εξερχόμενη από αυτό αλλάζει πορεία ώστε να πλησιάζει προς τη βάση του. Σ’ έναν κοίλο φακό η εξερχόμενη ακτίνα εκτρέπεται ώστε να απομακρύνεται από το κέντρο του, δηλαδή ο φακός λειτουργεί ως αποκλίνων. 👓

Σχηματισμός Πραγματικού Ειδώλου από Συγκλίνοντα Φακό

Όταν βάζουμε ένα αντικείμενο, όπως ένα κερί, σε αρκετή απόσταση από έναν συγκλίνοντα φακό, μπορούμε να δούμε ένα πραγματικό είδωλο σε μια οθόνη πίσω από τον φακό. Αυτό το είδωλο είναι επίσης ανεστραμμένο, δηλαδή ανάποδα. 🧐

Γραφικός Προσδιορισμός Ειδώλου 🖼️

Ο Γραφικός προσδιορισμός του ειδώλου μας βοηθά να βρούμε πού βρίσκεται το είδωλο, τι είδους είναι και πόσο μεγάλο είναι, όταν χρησιμοποιούμε έναν φακό. 🔍

Για να το κάνουμε αυτό, ακολουθούμε τα εξής βήματα:

1. Πρώτα, βρίσκουμε τι είδους φακό έχουμε (αν είναι κοίλος ή κυρτός, συγκλίνων ή αποκλίνων) και γνωρίζουμε τα χαρακτηριστικά του, όπως το κέντρο του και την εστιακή απόσταση.
2. Μετά, βρίσκουμε τα χαρακτηριστικά του αντικειμένου που κοιτάμε, όπως το μέγεθός του και πού βρίσκεται σε σχέση με τον φακό (δηλαδή, την απόστασή του από το κέντρο του φακού). Το αντικείμενο μπορεί να είναι κάτι μικρό, όπως ένα μικρόβιο που βλέπουμε με μικροσκόπιο 🔬, ή κάτι μεγάλο, όπως ένας γαλαξίας που βλέπουμε με τηλεσκόπιο 🔭. Για να το σχεδιάσουμε πιο εύκολα, το σχεδιάζουμε σαν ένα βέλος.
3. Για να βρούμε το είδωλο του αντικειμένου, βρίσκουμε το είδωλο ενός σημείου του, όπως η μύτη του βέλους. Σχεδιάζουμε δύο γραμμές (ακτίνες) που ξεκινούν από αυτό το σημείο:
   • Η μία ακτίνα είναι παράλληλη προς τον κύριο άξονα του φακού.
   • Η άλλη ακτίνα περνάει από το κέντρο του φακού.
4. Οι ακτίνες αυτές αλλάζουν κατεύθυνση όταν περνούν μέσα από τον φακό και η πορεία τους σχεδιάζεται σύμφωνα με κάποιους κανόνες. Ένας από αυτούς τους κανόνες είναι:
   • Αν μια ακτίνα είναι παράλληλη προς τον κύριο άξονα ενός κυρτού φακού, τότε μετά τη διάθλαση περνάει από την κύρια εστία του φακού. Αν ο φακός είναι κοίλος, η ακτίνα απομακρύνεται.