เลนส์นูน

เลนส์นูน

เลนส์นูนรวมแสง

เลนส์นูน (convex lens) คือ เลนส์ที่โค้งออกด้านนอก มีขอบแคบ และตรงกลางกว้าง แสงที่ผ่านเลนส์นูนจะรวมเป็นจุดเดียว เรียกจุดนี้ว่า จุดโฟกัส เลนส์นูนสามารถสร้างภาพจริงหรือภาพเสมือนได้
เลนส์นูน สามารถแบ่งออกได้เป็น 3 ประเภทคือ
1. เลนส์นูน 2 ด้าน
2. เลนส์นูนแกมเว้า
3. เลนส์นูนแกมระนาบ

ภาพที่เกิดจากเลนส์นูน

-วัตถุอยู่ไกลมาก แสงจากวัตถุขนานกับแกนมุขสำคัญ หักผ่านเลนส์นูนไปตัดกันได้ภาพจริงขนาดเล็กที่สุดที่จุดโฟกัส
-วัตถุอยู่ห่างจากเลนส์มากกว่า 2F (สองเท่าของจุดโฟกัส) ได้ภาพจริงหัวกลับ ขนาดเล็กกว่าวัตถุ
-วัตถุอยู่ห่างจากเลนส์เท่ากับ 2F ได้ภาพจริงหัวกลับขนาดเท่าวัตถุที่ระยะ 2F
-วัตถุอยู่ระหว่างจุด F กับจุด 2F จะได้ภาพจริงหัวกลับขนาดใหญ่กว่าวัตถุ
-วัตถุอยู่ที่จุดโฟกัส ได้ภาพขนาดใหญ่มากที่ระยะอนันต์
-วัตถุอยู่ระหว่าง F (จุดโฟกัส) กับเลนส์ เกิดภาพเสมือนหัวตั้งขนาดใหญ่กว่าวัตถุอยู่ข้างเดียวกับวัตถุ

สิ่งประดิษฐ์ที่ใช้เลนส์นูน

-แว่นขยาย
-แว่นตาสำหรับคนสายตายาว
-กล้องโทรทรรศน์ กล้องจุลทรรศน์
-กล้องถ่ายภาพ เลนส์ถ่ายภาพ

การหักเหของแสงผ่านเลนส์

เลนส์ คือ ตัวกลางโปร่งใสที่มีผิวหน้าเป็นผิวโค้ง ผิวโค้งของเลนส์อาจจะมีรูปร่างเป็นพื้นผิวโค้งทรงกลม ทรงกระบอก หรือ พาราโบลาก็ได้ เลนส์แบบง่ายสุดเป็นเลนส์บางที่มีผิวโค้งทรงกลม โดยส่วนหนาสุดของเลนส์จะมีค่าน้อยเมื่อเทียบกับรัศมีความโค้ง เลนส์แบ่งออกเป็น 2 ชนิด คือ เลนส์นูน (Convex lens ) กับเลนส์เว้า (Concave lens )

เลนส์นูน คือ เลนส์ที่มีตรงกลางหนากว่าตรงขอบเสมอ เมื่อผ่านลำแสงขนานเข้าหาเลนส์จะทำให้รังสีตีบเข้าหากัน และไปตัดกันจริงที่จุดโฟกัสจริง ( Real focus )

มีเลนส์นูนแบบต่าง ๆ ดังรูป

เลนส์นูนสองด้าน ( Double Convex Lens) ดังรูป a

เลนส์นูนแกมราบ ( Plano Convex Lens) ดังรูป b

เลนส์นูนแกมเว้า ( Concavo Convex Lens) ดังรูป c

ส่วนประกอบที่สำคัญของเลนส์

เลนส์นูน ดังรูป

อธิบาย
- แกนมุขสำคัญ ( Principle Axis ) ของเลนส์ ( C1 C2 ) คือเส้นตรงที่ลากผ่านจุดศูนย์กลางความโค้ง
- จุดโฟกัสของเลนส์นูน ( Principle Focus ,จุด F) คือ จุดที่รังสีขนานเดิมตีบไปตัดกัน

- Optical Center ของเลนส์ ( จุด O) คือ จุดที่อยู่บนแกนมุขสำคัญ ซึ่งรังสีเมื่อผ่านเข้าเลนส์และผ่านจุดนี้แล้ว แสงที่ผ่านออกมาจะมีแนวขนานกับรังสีเดิม

- จุดโฟกัสจริง เป็นจุดที่อยู่บนแกนมุขสำคัญของเลนส์นูน ลำแสงขนานเมื่อผ่านเลนส์นูนจะหักเหไปตัดกันจริงที่จุดโฟกัส ซึ่งอยู่ในด้านตรงข้ามกับวัตถุ

- จุดโฟกัสเสมือน เป็นจุดที่อยู่บนแกนมุขสำคัญของเลนส์เว้า ลำแสงขนานเมื่อผ่านเลนส์เว้าจะหักเหออกจากกัน โดยมีแนวรังสีเสมือนไปตัดกันที่จุดโฟกัสเสมือน ซึ่งอยู่ด้านเดียวกับวัตถุ

- ความยาวโฟกัส (f ) คือ ระยะจากจุดโฟกัสถึงจุด Optical Center ดังรูปด้านบน


วิธีเขียนทางเดินแสงเพื่อหาตำแหน่งภาพของวัตถุ ของเลนส์ทั้งสอง มีขั้นตอนดังนี้
- จากวัตถุลากรังสีขนานกับแกนมุขสำคัญ ตกกระทบกับเลนส์ แล้วหักเหผ่านจุดโฟกัส - จากวัตถุลากรังสีผ่านจุด Optical Center แล้วต่อรังสีให้ตัดกับรังสีในขั้นตอนแรกตำแหน่งที่รังสีตัดกัน คือ ตำแหน่งภาพ
- ถ้าวัตถุอยู่ที่ตำแหน่งที่ไกลมากหรือระยะอนันต์ จะได้ภาพจริงมีขนาดเป็นจุดอยู่ที่จุดโฟกัสดัง

ถ้าวัตถุอยู่ห่างมากกว่าจุดศูนย์กลางความโค้ง แต่ไม่ถึงระยะอนันต์ จะเกิดภาพจริงหัวกลับ ขนาดเล็กกว่าวัตถุ อยู่ระหว่างจุด F และ ซึ่งอยู่คนละด้านกับวัตถุ

- ถ้าวัตถุอยู่ที่จุด C จะเกิดภาพจริงหัวกลับที่ตำแหน่ง ขนาดเท่ากับวัตถุ และอยู่คนละด้านกลับวัตถุ
- ถ้าวัตถุอยู่ระหว่างจุด C และจุด F จะเกิดภาพจริงหัวกลับ ขนาดขยายอยู่นอกจุด ซึ่งอยู่คนละด้านกับวัตถุ
- ถ้าวัตถุอยู่ที่จุด F จะทำให้เกิดภาพที่ระยะอนันต์ เพราะรังสีแสงที่ออกมาจะเป็นรังสีแสงขนาน
- ถ้าวัตถุอยู่ระหว่างจุด F กับจุด O จะพบว่ารังสีรังสีที่ผ่านเลนส์มีการเบนออก และเมื่อเราต่อแนวรังสีที่หักเหผ่านเลนส์ จะพบว่าเกิดภาพเสมือนขนาดขยาย หัวตั้งอยู่ด้านเดียวกับวัตถุ





หมายเหตุ

- การให้ภาพของเลนส์นูน มีลักษณะเดียวกับการให้ภาพของกระจกเว้า คือ เลนส์ให้ทั้งภาพจริงและภาพเสมือน
- การเกิดภาพของเลนส์เว้า จะเหมือนกับการเกิดภาพของกระจกนูน คือ จะให้ภาพเสมือน หัวตั้ง และมีขนาดเล็กกว่าวัตถุเสมอ

- สำหรับเลนส์ การที่จะรู้ว่าปริมาณใดเป็นปริมาณจริงหรือเสมือนนั้น ดูได้จาก ตำแหน่งของปริมาณต่าง ๆ คือ ถ้าปริมาณนั้นมีตำแหน่งอยู่คนละด้านกับวัตถุ ก็ถือว่าเป็นปริมาณจริง แต่ถ้าปริมาณนั้นมีตำแหน่งอยู่ด้านเดียวกับวัตถุ ก็ให้ถือว่าเป็นปริมาณเสมือน

- ภาพจากเลนส์นูน จะมีทั้งภาพจริงและภาพเสมือน