علم البصريات هو العلم الذي يدرس قوانين وخواص الضوء وانكساره وامتصاصه ووسائط العين في تلك العلاقة. يمكن الإشارة أيضًا إلى الممارسة المهنية لإعداد وصفات عدسات العيون ، وصرف النظارات ، وصنع العدسات اللاصقة وتركيبها. يشير أيضًا إلى الجهاز المكون من عدسات ومرايا ، والذي يستخدم لعرض المطبوعات والرسومات المكبرة. يمكن أيضًا تعريفها على أنها وجهة نظر عند التفكير في قضية أو أي شيء آخر. تتيح لنا معرفة قوانين البصريات فهم كيفية تكوين الصور.
ما هي البصريات
جدول المحتويات
إنه العلم الذي ينتمي إلى الفيزياء الذي يدرس قوانين وسلوك وتكوين وتعابير الضوء. تأتي هذه الكلمة من اللاتينية ، والتي تعني "متعلق بالرؤية". بشكل عام ، تتم دراسة الضوء المرئي والأشعة تحت الحمراء والأشعة فوق البنفسجية ، لأنها نوع من الإشعاع الكهرومغناطيسي.
لأنه يدرس الضوء والتقاطه وتفسيره وظواهره المختلفة ، يستخدم كثيرون آخرون هذا العلم. بفضله ، يمكن تطوير أجهزة مثل العدسات ، والتي تم استخدامها لاختراع الأجهزة للأغراض العلمية مثل المجاهر والتلسكوبات وأنظمة الألياف البصرية والمرايا ، وبالتالي تفضيل مجالات الطب والهندسة وعلم الفلك والبيولوجيا والتصوير..
أيضًا عند الحديث عن ماهية البصريات ، يشير المصطلح إلى الممارسة المهنية لتطبيق التصحيح على الرؤية البشرية ، والتي تشمل طب العيون وقياس النظر ، بحيث بعد دراسات مختلفة للرؤية البشرية ، يمكن أن تقدم تحسينه من خلال أجهزة الإرسال البصرية التي تسمى العدسات ، وبالتالي فإن أوجه القصور في طريقة إدراك الضوء في العين ، يتم استكمالها وتحسينها بالتعديلات اللازمة.
و يشمل التصوير الضوئي ، لأن الكاميرا هو الجهاز الذي السجلات والعمليات الضوء من خلال نظام معقد من العناصر يعمل على العين البشرية، الجسم للضوء الشعور واللون، لتفسير أخيرا دماغ. تنتج الكاميرات مثل هذا ، ما ينعكس في دماغ الإنسان في كل مرة يُرى فيها شيء ما من خلال العينين.
عادة ما يشار إلى المصطلح أيضًا إلى وجهة نظر أو رأي حول بعض الجوانب أو المواقف. يطلق عليه "البصريات" ، لأن وجهة النظر هذه ستكون حسب "الرؤية" أو "بالعين التي تنظر إليها".
البصريات والرؤية البشرية
البصريات ، التي يكون موضوع دراستها الضوء ، مرتبطة بالرؤية البشرية. العين هي العضو المثالي للمستقبلات الضوئية ، لأن تعقيدها يسمح للضوء بالمرور من خلالها ، وتعديل التقاطها وإعطاء الشكل واللون والظلال والعمق والقوام للأشياء أو الأماكن أو الأشخاص أمامهم ال.
لا يتكون هذا النظام المعقد من العين فحسب ، بل يشمل أيضًا الدماغ المسؤول عن معالجة الصور الملتقطة بواسطة العضو المرئي المذكور.
تتكون العين بشكل أساسي من:
- القرنية:
إنه الجزء الملامس للخارج ويغطي تركيبته الشفافة العدسة والقزحية.
- قزحية:
إنها عضلة موسعة تزيد وتقلل من حجم التلميذ. في ذلك يتم تحديد لون العيون.
- التلميذ:
إن الفتحة الموجودة في وسط القزحية هي التي تنظم مرور الضوء.
- بلوري:
تقع خلف القزحية وهي "العدسة" وتقوم بتركيز الرؤية. سيختلف انحناءه وسمكه أثناء التركيز وفقًا للمسافة التي تراقبها.
- الخلط المائي:
وهو عبارة عن سائل يقع بين العدسة والقرنية ، يغذي كلا الجزأين ، مما يسمح بضغط العين ثابتًا.
- الصلبة العينية:
وهو ما يغطي ويحمي مقلة العين مما يعطيها لونها الأبيض. الجزء الأمامي متصل بالقرنية ، والجزء الخلفي متصل بالعصب البصري.
- الملتحمة:
وهو غشاء يغطي الصلبة ، مما يسمح بتطهير العين وتزليقها.
- المشيمية:
إنه الجزء الذي توجد فيه الأوعية الدموية والنسيج الضام ، والذي يحافظ على أكسجين العين وتغذيتها ودرجة حرارة ثابتة.
- النكتة الزجاجية:
إنه سائل من الاتساق الجيلاتيني موجود في مقلة العين بأكملها ، مما يمنحها الحزم ، لتخفيف الصدمات ، وإصلاح الشبكية والحفاظ على ضغط العين.
- شبكية العين:
إنها أهم بنية ، لأنها العضو المستقبل للرؤية نفسها. يوجد فيه وجود قضبان أو قضبان (خلية مستقبلات ضوئية حساسة للضوء ولا تدرك الألوان) والأقماع (خلايا مستقبلات الصورة المسؤولة عن إدراك اللون).
- العصب البصري:
إنه أحد الأعصاب القحفية الاثني عشر ، وهو عبارة عن مجموعة من الألياف التي تنتقل إلى التصالب البصري الدماغي (حيث تتقاطع ألياف كلتا العينين) ، حيث يتم إرسال المعلومات المرئية الملتقطة إلى الدماغ في شكل إشارات كهربائية.
بصريات التصوير
في مجال التصوير الفوتوغرافي فهو من المجالات التي استفادت مما تدرسه البصريات ، فهو المفهوم الأساسي بامتياز.
كاميرا التصوير هي جهاز يسمح بالتقاط الصور من خلال مكوناتها الموجودة في جسم الكاميرا. تم إنشاء هذا الاختراع عن طريق محاكاة الرؤية العضوية (العين) ، وتحقيق لحظة فريدة لا تتكرر بشكل دائم.
مقارنة بالعين ، تحتوي الكاميرا على عناصر متشابهة ووظائفها واحدة. من أجل التقاط صورة جيدة ، يجب أن تعرف بعض المفاهيم الأساسية لأخذها في الاعتبار:
- سرعة مصراع الكاميرا
إنها السرعة التي تسمح بها الكاميرا للضوء بالدخول إلى مستشعرها. يقوم بذلك من خلال الغالق (الزناد) ، والذي سينظم الوقت الذي سيظل فيه مفتوحًا. تُعرف هذه العملية باسم التعرض.
- عمق الميدان
إن التناقض بين تلك المناطق التي سيتم تصويرها هو حاد مقارنة بتلك التي لم يتم التركيز عليها جيدًا. هنا يتم التعامل مع النقطة المحورية ، وهي النقطة التي سيكون لها نقطة الحدة ، والقدرة على الحصول على مسافة أمامها وخلفها ، بحيث تظهر خارج التركيز.
- حساسية ISO
هو عنصر مهم في مثلث التعريض الضوئي (والذي يشكل أيضًا جزء من سرعة الغالق وفتح الحجاب الحاجز). يحدد هذا مقدار الضوء الذي تتطلبه الكاميرا لالتقاط صورة.
- توازن اللون الأبيض
هذه العملية حيث يتم إبطال مستويات الألوان في الصور. يتم تحقيق ذلك من خلال الضبط الصحيح للألوان الأساسية الثلاثة في الضوء (الأحمر والأخضر والأزرق).
بمعرفة هذه الجوانب ، سيكون من الممكن اختيار الكاميرا بشكل أكثر دقة وفقًا للغرض الذي تم الحصول عليها من أجله. أهم أجزاء منه:
ما هي البصريات الكلاسيكية
أنه هو الذي يتكون من البصريات الفيزيائية والبصريات الهندسية ، على حد سواء حيث وصف الخفيف في الظواهر المختلفة، منذ واحد يؤسس أنه الموجية، في حين أن الآخر هو الدافع الذي يسافر في خط مستقيم. لفهم ماهية البصريات الكلاسيكية ، من الضروري معرفة كلا النموذجين:
البصريات الهندسية
تشرح البصريات الهندسية أن الضوء له سرعة ثابتة وينتشر كأشعة تنتقل في خط مستقيم ، والتي تنحرف عندما تتحقق بسطح أو تنعكس ، لذا فهي تحكمها قوانين الانعكاس وانكسار الضوء. الضوء ، دون مراعاة الظواهر الأخرى.
هذا النموذج يسمح بالحصول على الصيغ من المرايا والعدسات من خلال الهندسة، و دراسة الظواهر مثل قوس قزح ، ورشة عمل وانتشار الضوء.
البصريات الفيزيائية
في علم البصريات الفيزيائية ، يكون انتشار الضوء هو الموجة ، والتي لها خصائص الموجة الكهرومغناطيسية. ومن ثم ، فإنه يأخذ في الاعتبار ظواهر مثل التداخل والانعكاس والانعكاس والنفاذية.
يستخدم هذا النوع من البصريات للتنبؤ بما سيكون عليه سلوك النظام البصري دون معرفة الوسيط الذي تهيج فيه الموجات. تعتبر موجات كهرومغناطيسية لأنها تنتقل أيضًا بسرعتها ، وهذا هو سبب اعتبارها بهذه الطريقة حاليًا ، باستثناء النموذج الكمومي (الضوء جسيم وهو موجة) ، والذي من خلاله معرفة ماهيته البصريات الكلاسيكية.
عناصر البصريات
هناك عدة عناصر في هذا المجال يجب أن تكون معروفة لتعريف ما هو بصري. وهي ما يلي:
- موجات كهرومغناطيسية
إنها تلك الموجات التي لا تتطلب أي وسيلة مادية لتكاثرها.
- تكرر
هو عدد المرات التي تكررها الموجة في الثانية. سيحدد تواتر هذه الموجات لونًا ، حيث يهتز كل منها بلون مختلف.
- أشعة وحزم الضوء
تأتي أشعة الضوء من النموذج الهندسي الذي تكون فيه الخط الوهمي لمسارها. الحزم الضوئية هي مجموعة من الأشعة أو الجسيمات (طريقة الكم) من نفس الأصل تنتشر دون أن تتشتت.
- الطول الموجي واللون
إنها المسافة التي قطعها الضوء عند إحداث اهتزاز كامل. حسب الطول الموجي ، يتم قياس الألوان.
- الشبح
إنه مفهوم مهم داخل عناصر البصريات ، لأنه مجموعة من جميع الترددات الاهتزازية للموجات الكهرومغناطيسية ، في هذه الحالة ، للضوء.
- انعكاس
هناك نوعان: صورة معكوسة وانعكاس منتشر. الأول يصف السطوع في المرايا ، التي يكون انعكاسها بسيطًا ويمكن التنبؤ به ، مما يسمح بصور منعكسة قريبة من الواقع. يشير الثاني إلى السطح المتولد على الأسطح غير اللامعة ، والتي لا يمكن وصف انعكاسها إلا إحصائيًا.
- تشتت
إنه عندما يكون للترددات المختلفة للضوء سرعات مختلفة ، لأن الضوء هو مزيج من كل الألوان (الترددات). مثال في الطبيعة هو قوس قزح.
ما هي الخدع البصرية
إنه الإدراك الخاطئ لخصائص كائن أو مجموعة أو شخص أو أي صورة يتم رؤيتها ، أي أنها بعيدة عن الواقع الموضوعي. لمعرفة ماهية الخداع البصري ، من الضروري مراعاة أنه في هذه العملية ، تلعب العوامل النفسية والفسيولوجية دورًا مهمًا.
النفسي ، لأنه في هذه الحالات يخطئ الدماغ في تفسير المعلومات المرئية التي يتم التقاطها ، والفسيولوجية ، لأنها ستعتمد على ما إذا كان الكائن يُنظر إليه بشكل مكثف ، مما يؤثر على مستقبلات شبكية العين.
ما هي الألياف البصرية
إنه سلك فائق الدقة مصنوع من البلاستيك أو الزجاج ، يتم من خلاله إرسال نبضات من الضوء. إنها وسيلة نقل تستخدم بشكل عام في شبكات البيانات. سمكها مشابه لسماكة شعرة الإنسان. تنقل هذه النبضات الضوئية كميات كبيرة من المعلومات وإشارات التلفزيون والإنترنت والاتصالات الهاتفية وما إلى ذلك.
خصائص الألياف البصرية
- الكهرباء ليس من الضروري لفي استخدام.
- وهي مكونة من لب ، وعباءة ، وشدادات ، وكسوة ، وسترة.
- جوهرها هو البلاستيك أو الجرمانيوم وأكسيد السيليكون.
- يوجد في قلبه انكسار أكبر من غلافه.
- يتم استخدامه في مجال الاتصالات.
- تتجاوز سرعة نقلها سرعة الكابلات العادية.
- هم محصنون ضد التداخل الكهرومغناطيسي.
- يتم استخدامها مع الشبكة المحلية لتكون قادرة على نقل المدى البعيد.
- سمكها 0.1 ملليمتر وشفافة.
- يتكون من مصدر ضوء (LED أو ليزر) ؛ وسيط نقل (ألياف بصرية) ؛ وكاشف الضوء (الثنائي الضوئي).
تطبيقات الألياف البصرية
يمكن استخدام الألياف الضوئية كأسلاك تقليدية ، سواء في بيئات أنظمة معالجة البيانات في البيئات المستقلة. على سبيل المثال ، في الطائرات أو في الشبكات الجغرافية أو أنظمة الخطوط الحضرية الطويلة التي تدعمها شركات الهاتف.
