عدسة عينية

العدسة العينية هي نظام بصري حيث تقع فتحه دخول الأشعة دائمًا خارجها. يجب أن تصمم بطريقة تتناسب مع هذه المسافة للحصول على أقل تشتت للصورة، في المقراب هذه الفتحة هي نفسها المرآة أو العدسة الشيئية التي تجمع الأشعة، وقد تكون هذه المسافة عدة أمتار عن العدسة العينية، بينما العدسة العينية للمجهر تكون فتحة دخول الضوء قريبة جدا من المستوى البؤري الخلفي للشيئية، عدة ملليمترات فقط.

الإنعكاسات الداخلية تؤدي إلى تبعثر وتشتت الضوء، مما يؤدي إلى تبدد الضوء وبالتالي تقليل التباين في الصورة الناتجة عن العدسة العينية. عندما يكون التشتت كبير جدا يظهر ما يسمى بالصور «الشبحية»، هذه الانعكاسات تنتج بشكل اساسي عندما ينتقل الضوء من وسط لآخر مختلف عنه في معامل الإنكسار، لذلك يتم تقليل أسطح الزجاج-الهواء قدر الإمكان عند تصميم العدسة.

1 : صورة واضحة خالية من الانحراف اللوني 2 : انحراف طولي على محور التماثل 3 : انحراف مستعرض على السطح البؤري

إحدى الحلول لهذه المشكلة هو استخدام طبقة رقيقة على سطح العدسة، هذه الطبقة مصنوعة من مادة شفافة سمكها قريب من الطول الموجي للأشعة الساقطة تعمل على تغيير زاوية انكسار الضوء أو امتصاص الأشعة الساقطة بزاوية قليلة جداً بعملية تعرف بالإنعكاس الكلي الداخلي.

هناك نوعان من الإنحراف اللوني: محوري (طولي) على محور التماثل للعدسة ومستعرض (جانبي) على المستوى البؤري، كلاهما يحدث بسبب اختلاف معامل الإنكسار للزجاج باختلاف الطول الموجي; الضوء الأزرق لا يتم تركيزه بنفس النقطة للضوء الأحمر، يؤدي الإنحراف الطولي إلى تركيز الأطوال الموجية المختلفة على مسافات مختلفة من البؤرة على طول محور التماثل، الإنحراف الطولي شائع في العدسات ذات البعد البؤري الطويل، اما الإنحراف الجانبي يحدث عندما يتم تركيز اطوال موجية مختلفة على مواقع مختلفة في المستوى البؤري، لأن التكبير والتشتت يعتمد أيضا على الطول الموجي، الإنحراف الجانبي شائع في العدسات ذات البعد الؤري القصير.

من الحلول المستخدمة لتقليل الإنحراف هو استخدام عدسة لا لونية (بالإنجليزية: Achromatic lens) وهي مجموعة من العدسات تجلب طولين مختلفين من الطول الموجي للضوء إلى نفس التركيز وتعرض لونًا خاطئاً بدرجة منخفضة. يمكن أيضًا استخدام الزجاج المنخفض التشتت للحد من الانحراف اللوني.

البعد البؤري للعدسة العينية هو المسافة من المستوى الرئيسي للعدسة إلى نقطة إلتقاء أشعة الضوء المتوازية بنقطة واحدة في البؤرة. مقدار التكبير يعتمد على البعد البؤري للعدسة العينية والشيئية وعادة ما يعبر عنها بالملليمتر عند الإشارة إلى العدسة وحدها. عند تبديل مجموعة من العدسات على أداة واحدة، ومع ذلك، يفضل بعض المستخدمين الإشارة إلى تحديد كل عدسة بواسطة التكبير الناتج.

بالنسبة للمقراب، يمكن حساب التكبير الزاوي M_A الناتج عن مزيج من العدسة والهدف المعين بالصيغة التالية:

${\displaystyle \mathrm {MA} ={\frac {f_{O}}{f_{E}}}}$

• ${\displaystyle f_{O}}$ هو البعد البؤري للهدف،
• ${\displaystyle f_{E}}$ هو البعد البؤري للعينه.

يميل علماء الفلك الهواة إلى الرجوع إلى عدسات المقراب بطولهم البؤري بالملليمتر. هذه تتراوح عادة من حوالي 3 مم إلى 50 مم. ومع ذلك، يفضل بعض علماء الفلك تحديد قوة التكبير الناتجة بدلاً من البعد البؤري. غالبًا ما يكون من السهل التعبير عن التكبير في تقارير المراقبة، حيث أنه يعطي انطباعًا فوريًا أكثر عن وجهة النظر التي شاهدها المراقب بالفعل. نظرًا لاعتمادها على خصائص المقراب المعين المستخدم، فإن قوة التكبير وحدها لا معنى لها لوصف العدسة المقرابية.

لمجهر مركب الصيغة المقابلة هي:

${\displaystyle \mathrm {MA} ={\frac {DD_{\mathrm {EO} }}{f_{O}f_{E}}}={\frac {D}{f_{E}}}\times {\frac {D_{\mathrm {EO} }}{f_{O}}}}$

حيث

• ${\displaystyle D}$ هي المسافة الأقرب للرؤية المتميزة (عادة 250   مم)
• ${\displaystyle D_{\mathrm {EO} }}$ هي المسافة بين المستوى البؤري الخلفي للهدف والمستوى البؤري الخلفي للعينة (تسمى طول الأنبوب)، عادة 160 مم لأداة حديثة.
• ${\displaystyle f_{O}}$ هو البعد البؤري الهدف و${\displaystyle f_{E}}$ هو البعد البؤري للعدسة.

حسب الاصطلاح، عادة ما يتم تحديد العدسات المجهرية عن طريق القوة بدلا من البعد البؤري. قوة العدسة المجهر ${\displaystyle P_{\mathrm {E} }}$ والقوة الموضوعية ${\displaystyle P_{\mathrm {O} }}$ يتم تعريف بواسطة وبالتالي من التعبير المعطى مسبقًا للتكبير الزاوي لمجهر مركب

${\displaystyle P_{\mathrm {E} }={\frac {D}{f_{E}}},\qquad P_{\mathrm {O} }={\frac {D_{\mathrm {EO} }}{f_{O}}}}$

ثم يتم احتساب التكبير الزاوي الكلي لصورة المجهر ببساطة بضرب قوة العدسة بواسطة القوة الموضوعية. على سبيل المثال، فإن العدسة 10 × ذات الهدف 40 × ستقوم بتكبير الصورة 400 مرة.

${\displaystyle \mathrm {MA} =P_{\mathrm {E} }\times P_{\mathrm {O} }}$

يعتمد هذا التعريف لقوة العدسة على قرار تعسفي بتقسيم التكبير الزاوي للأداة إلى عوامل منفصلة للعدسة والهدف. تاريخيا، وصف آبي عدسات المجهر بشكل مختلف، من حيث التكبير الزاوي للعين و «التكبير الأولي» للهدف. على الرغم من أنه ملائم للمصمم البصري، فقد أصبح هذا أقل راحة من وجهة نظر الفحص المجهري العملي، وبالتالي تم التخلي عنه.

المسافة البصرية المقبولة عموما من أقرب تركيز ${\displaystyle D}$ هو 250 مم، وعادة ما يتم تحديد قوة العدسة على افتراض هذه القيمة. قوى العدسة الشائعة هي 8 ×، 10 ×، 15 ×، و 20 ×. يمكن بالتالي تحديد البعد البؤري للعين (مم) إذا لزم الأمر بتقسيم 250 مم بواسطة قوة العدسة. غالبًا ما تستخدم الأدوات الحديثة أهدافًا تم تصحيحها ضوئيًا لطول أنبوب غير محدود بدلاً من 160 مم، وهذه تتطلب عدسة تصحيح مساعدة في الأنبوب.

في بعض أنواع العدسات، مثل عدسات Ramsden (الموصوفة بمزيد من التفصيل أدناه)، تتصرف العدسة كمكبر، وتقع مستواها البؤري خارج العدسة أمام عدسة الحقل. وبالتالي يمكن الوصول إلى هذه الطائرة كموقع لشبكة متشابكة أو ميكرومتر. في العدسة Huygenian، تقع الطائرة البؤرية بين عدسات العين والميدان، داخل العدسة، وبالتالي لا يمكن الوصول إليها.

محاكاة وجهات النظر من خلال المقراب باستخدام عدسات مختلفة. تستخدم الصورة المركزية عدسة بنفس الطول البؤري مثل تلك الموجودة على اليسار، ولكن لديها مجال رؤية واضح أوسع يعطي صورة أكبر تظهر مساحة أكبر. يكون للصورة الموجودة على اليمين أيضًا طول بؤري أقصر، مع إعطاء مجال الرؤية الحقيقي نفسه للصورة اليسرى ولكن عند تكبير أعلى.

Plössl، عينية ذات مجال رؤية واضح كبير

يصف مجال الرؤية، وغالبًا ما يختصر FOV، منطقة الهدف (تقاس كزاوية من موقع المشاهدة) والتي يمكن رؤيتها عند النظر من خلال العدسة. يختلف مجال الرؤية الذي يتم رؤيته من خلال العدسة، اعتمادًا على التكبير الذي تحقق عند توصيله بمقراب أو مجهر معين، وأيضًا بخصائص العدسة نفسها. تختلف العدسات عن طريق توقفها الميداني، وهو أضيق فتحة فتحة يجب أن يمر خلالها الضوء الذي يدخل إلى العدسة للوصول إلى عدسة مجال العدسة.

نظرًا لتأثير هذه المتغيرات، يشير مصطلح «مجال الرؤية» دائمًا إلى واحد من معنيين:

مجال الرؤية الفعلي

الحجم الزاوي لكمية السماء التي يمكن رؤيتها من خلال العدسة عند استخدامها مع مقراب معين، مما ينتج عنه تكبير معين. يتراوح عادة بين 0.1 و 2 درجة.

مجال الرؤية واضح

هذا مقياس للحجم الزاوي للصورة التي يتم عرضها من خلال العدسة، بمعنى آخر، حجم الصورة التي تظهر مختلفة عن التكبير. هذا ثابت لأي عدسة محددة ذات طول بؤري ثابت، ويمكن استخدامها لحساب مجال الرؤية الفعلي عندما يتم استخدام العدسة مع مقراب معين. يتراوح القياس من 30 إلى 110 درجة.