دوربینیں
سیکھنے کے مقاصد
اس سیکشن کے اختتام تک، آپ اس قابل ہو جائیں گے:
دوربین کی ایجاد کا خاکہ پیش کریں۔
دوربین کے کام کی وضاحت کریں۔
دوربینوں کا مقصد دور کی چیزوں کو دیکھنے کے لیے ہوتا ہے، جو ایک ایسی تصویر تیار کرتی ہے جو اس تصویر سے بڑی ہوتی ہے جسے بغیر مدد کے آنکھ سے دیکھا جا سکتا ہے۔ دوربینیں آنکھ سے کہیں زیادہ روشنی جمع کرتی ہیں، جس سے مدھم اشیاء کو زیادہ میگنیفیکیشن اور بہتر ریزولوشن کے ساتھ دیکھا جا سکتا ہے۔ اگرچہ گیلیلیو کو اکثر دوربین ایجاد کرنے کا سہرا دیا جاتا ہے، لیکن حقیقت میں اس نے ایسا نہیں کیا۔ اس نے جو کیا وہ زیادہ اہم تھا۔ اس نے کئی ابتدائی دوربینیں بنائیں، ان کے ساتھ آسمانوں کا مطالعہ کرنے والا پہلا شخص تھا، اور ان کا استعمال کرتے ہوئے یادگار دریافتیں کیں۔ ان میں مشتری کے چاند، چاند پر موجود گڑھے اور پہاڑ، سورج کے دھبوں کی تفصیلات، اور یہ حقیقت ہے کہ آکاشگنگا انفرادی ستاروں کی بڑی تعداد پر مشتمل ہے۔
شکل 1a دو لینز سے بنی ایک دوربین دکھاتی ہے، محدب مقصد اور مقعر آئی پیس، وہی تعمیر جو گیلیلیو نے استعمال کی تھی۔ اس طرح کے انتظام سے ایک سیدھی تصویر بنتی ہے اور اس کا استعمال اسپائی گلاسز اور اوپیرا شیشوں میں ہوتا ہے۔
تصویر 1. (a) گلیلیو نے ایک محدب مقصد اور ایک مقعر آئی پیس کے ساتھ دوربینیں بنائیں۔ یہ ایک سیدھی تصویر بناتے ہیں اور اسپائی گلاسز میں استعمال ہوتے ہیں۔ (b) زیادہ تر سادہ دوربینوں میں دو محدب لینس ہوتے ہیں۔ مقصد ایک کیس 1 امیج بناتا ہے جو آئی پیس کے لیے آبجیکٹ ہے۔ آئی پیس کیس 2 کی حتمی تصویر بناتی ہے جسے بڑا کیا جاتا ہے۔
سب سے عام دو لینس والی دوربین، جیسے سادہ خوردبین، دو محدب لینز کا استعمال کرتی ہے اور اسے شکل 1b میں دکھایا گیا ہے۔ شے دوربین سے اتنی دور ہے کہ یہ عینک کی فوکل لینتھ (do ≈ ∞) کے مقابلے میں بنیادی طور پر لامحدودیت پر ہے۔ اس طرح پہلی تصویر di = fo پر تیار ہوتی ہے، جیسا کہ تصویر میں دکھایا گیا ہے۔ اس کو ثابت کرنے کے لیے، یہ نوٹ کریں۔
\(\displaystyle\frac{1}{d_{\text{i}}}=\frac{1}{f_{\text{o}}}-\frac{1}{d_{\text{o}} }=\frac{1}{f_{\text{o}}}-\frac{1}{\infty}\\\)
کیونکہ \(\frac{1}{\infty}=0\\\)، یہ \(\frac{1}{d_{\text{i}}}=\frac{1}{f_{\text کو آسان بناتا ہے {o}}}\\\)، جس کا مطلب ہے کہ di = fo، جیسا کہ دعوی کیا گیا ہے۔ یہ سچ ہے کہ کسی بھی دور کی چیز اور کسی بھی عینک یا آئینے کے لیے تصویر فوکل لینتھ پر ہوتی ہے۔
تصویر 1b میں نظر آنے والی ٹیلی سکوپ کے مقصد سے بننے والی پہلی تصویر اس چیز کے مقابلے بڑی نہیں ہوگی جو آپ براہ راست آبجیکٹ کو دیکھ کر دیکھ سکتے ہیں۔ مثال کے طور پر، ایک میگنفائنگ شیشے کے ذریعے کاغذ کے ٹکڑے پر مرکوز سورج کی روشنی سے بننے والی جگہ سورج کی تصویر ہے، اور یہ چھوٹی ہے۔ ٹیلی سکوپ آئی پیس (مائیکروسکوپ آئی پیس کی طرح) اس پہلی تصویر کو بڑا کرتا ہے۔ آئی پیس اور معروضی لینس کے درمیان فاصلہ ان کی فوکل لینتھ کے مجموعے سے تھوڑا کم کیا جاتا ہے تاکہ پہلی تصویر اس کی فوکل لینتھ سے آئی پیس کے قریب ہو۔ یعنی، do′ fe سے کم ہے، اور اس طرح آئی پیس ایک کیس 2 امیج بناتا ہے جو بڑی اور آسانی سے دیکھنے کے لیے بائیں طرف ہے۔ اگر کسی شے کا ذیلی زاویہ جیسا کہ بغیر مدد والی آنکھ سے دیکھا گیا ہے θ ہے، اور ٹیلی سکوپ امیج کے ذریعے جوڑا ہوا زاویہ θ′ ہے، تو کونیی میگنیفیکیشن M کو ان کے تناسب سے تعبیر کیا جاتا ہے۔ یعنی، \(M=\frac{\theta^{\prime}}{\theta}\\\)۔ یہ دکھایا جا سکتا ہے کہ دوربین کی کونیی اضافہ کا تعلق مقصد اور آئی پیس کی فوکل لینتھ سے ہے۔ اور کی طرف سے دیا جاتا ہے
\(\displaystyle{M}=\frac{\theta^{\prime}}{\theta}=-\frac{f_{\text{o}}}{f_{\text{e}}}\\\ )
مائنس کا نشان اشارہ کرتا ہے کہ تصویر الٹی ہے۔ سب سے زیادہ کونیی میگنیفیکیشن حاصل کرنے کے لیے، فوکل لینتھ کا ایک لمبا مقصد اور ایک مختصر فوکل لینتھ آئی پیس رکھنا بہتر ہے۔ زاویہ میگنیفیکیشن M جتنی زیادہ ہوگی، ٹیلی سکوپ کے ذریعے دیکھنے پر کوئی چیز اتنی ہی بڑی نظر آئے گی، جس سے مزید تفصیلات نظر آئیں گی۔ قابل مشاہدہ تفصیلات کی حدیں بہت سے عوامل سے لگائی جاتی ہیں، بشمول لینس کا معیار اور ماحول کی خرابی۔
زیادہ تر دوربینوں میں تصویر الٹی ہوتی ہے، جو ستاروں کا مشاہدہ کرنے کے لیے غیر اہم ہے لیکن دیگر ایپلی کیشنز، جیسے جہازوں پر موجود دوربین یا دوربین بندوق کی جگہوں کے لیے ایک حقیقی مسئلہ ہے۔ اگر ایک سیدھی تصویر کی ضرورت ہو تو، تصویر 1a میں گلیلیو کی ترتیب کو استعمال کیا جا سکتا ہے۔ لیکن ایک زیادہ عام انتظام یہ ہے کہ تیسرے محدب لینس کو آئی پیس کے طور پر استعمال کیا جائے، جو پہلے دو کے درمیان فاصلہ بڑھاتا ہے اور تصویر کو ایک بار پھر الٹا دیتا ہے جیسا کہ شکل 2 میں دیکھا گیا ہے۔
شکل 2۔ دوربین میں تین لینز کا یہ انتظام ایک سیدھی حتمی تصویر تیار کرتا ہے۔ پہلے دو لینز ایک دوسرے سے کافی فاصلے پر ہیں کہ دوسرا لینس پہلے کی تصویر کو ایک بار پھر الٹ دیتا ہے۔ تیسرا لینس میگنیفائر کا کام کرتا ہے اور تصویر کو سیدھا اور ایسی جگہ پر رکھتا ہے جو دیکھنے میں آسان ہو۔
تصویر 3۔ ایک دو عنصری دوربین جس میں آئینے کا مقصد اور آئی پیس کے لیے ایک عینک شامل ہے۔ یہ دوربین اسی انداز میں تصویر بناتی ہے جس طرح دو محدب لینس والی دوربین پہلے ہی زیر بحث آئی ہے، لیکن یہ رنگین خرابیوں کا شکار نہیں ہے۔ ایسی دوربینیں زیادہ روشنی جمع کر سکتی ہیں، کیونکہ عینک سے بڑے آئینے بنائے جا سکتے ہیں۔
ایک دوربین بھی مقعر آئینے کے ساتھ اس کے پہلے عنصر یا مقصد کے طور پر بنائی جا سکتی ہے، کیونکہ ایک مقعر آئینہ محدب لینس کی طرح کام کرتا ہے جیسا کہ شکل 3 میں دیکھا گیا ہے۔ فلیٹ آئینے کو اکثر آپٹیکل آلات میں استعمال کیا جاتا ہے تاکہ انہیں زیادہ کمپیکٹ بنایا جا سکے۔ کیمرے اور دیگر سینسنگ آلات۔ دوربین کے مقاصد کے لیے عینک کے بجائے آئینے استعمال کرنے کے بہت سے فوائد ہیں۔ آئینے کو عینک سے بہت بڑا بنایا جا سکتا ہے اور اس طرح، مثال کے طور پر، دور کی کہکشاؤں کو دیکھنے کے لیے ضرورت کے مطابق روشنی کی بڑی مقدار جمع کر سکتے ہیں۔ بڑے اور نسبتاً چپٹے آئینے کی فوکل لینتھ بہت لمبی ہوتی ہے، تاکہ زبردست کونیی اضافہ ممکن ہو۔
دوربینیں، خوردبین کی طرح، برقی مقناطیسی سپیکٹرم سے تعدد کی ایک حد کو استعمال کر سکتی ہیں۔ شکل 4a آسٹریلیا ٹیلی سکوپ کومپیکٹ اری کو دکھاتا ہے، جو ریڈیو لہروں کا استعمال کرتے ہوئے جنوبی آسمانوں کی نقشہ سازی کے لیے چھ 22-m اینٹینا استعمال کرتا ہے۔ شکل 4b چندرا ایکس رے آبزرویٹری پر ایکس رے کی توجہ کو دکھاتا ہے - ایک سیٹلائٹ جو 1999 سے زمین کے گرد چکر لگا رہا ہے اور اعلی درجہ حرارت کے واقعات کو پھٹنے والے ستاروں، کواسار اور بلیک ہولز کے طور پر دیکھ رہا ہے۔ ایکس شعاعیں، RF اور روشنی سے کہیں زیادہ توانائی اور کم طول موج کے ساتھ، بنیادی طور پر جذب ہوتی ہیں اور جب واقعہ درمیانے درجے پر کھڑا ہوتا ہے تو اس کی عکاسی نہیں ہوتی ہے۔ لیکن ان کی عکاسی اس وقت کی جا سکتی ہے جب واقعہ چھوٹے جھلکنے والے زاویوں پر ہوتا ہے، جیسا کہ ایک چٹان جھیل پر چھوٹ جائے گی اگر چھوٹے زاویے پر پھینکا جائے۔ چندر کے آئینے ایک لمبے بیرل والے راستے اور شعاعوں کو داخلی دروازے سے 10 میٹر کے فاصلے پر مرکوز کرنے کے لیے 4 جوڑوں پر مشتمل ہوتے ہیں۔ آئینے انتہائی ہموار ہوتے ہیں اور شیشے کے سیرامک بیس پر مشتمل ہوتے ہیں جس میں دھات کی پتلی کوٹنگ ہوتی ہے (اریڈیم)۔ درست طریقے سے تیار کردہ آئینے کے چار جوڑے شاندار شکل میں بنائے گئے ہیں اور اس طرح سیدھ میں ہیں کہ ایکس شعاعیں کسی جگہ پر فوکس کرتے ہوئے دیوار سے گولیوں کی طرح شیشوں سے باہر نکلتی ہیں۔
شکل 4. (a) آسٹریلیا ٹیلی سکوپ کومپیکٹ ارے ناررابری (500 کلومیٹر NW سڈنی) میں۔ (کریڈٹ: ایان بیلی) (ب) چندرا آبزرویٹری پر ایکس رے کا فوکس کرنا، ایک سیٹلائٹ زمین کے گرد چکر لگا رہا ہے۔ ایکس رے ریکوشیٹ کے 4 جوڑوں کے آئینے سے ایک بیرل والا راستہ بناتا ہے جو فوکس پوائنٹ کی طرف جاتا ہے۔ (کریڈٹ: ناسا)
ایک موجودہ دلچسپ پیشرفت ایک مشترکہ کوشش ہے جس میں 17 ممالک 80 میگا ہرٹز سے 2 گیگا ہرٹز تک کا احاطہ کرنے کے قابل دوربینوں کی ایک مربع کلومیٹر اری (SKA) کی تعمیر کے لیے شامل ہیں۔ منصوبے کا ابتدائی مرحلہ مغربی آسٹریلیا میں آسٹریلین اسکوائر کلومیٹر اری پاتھ فائنڈر کی تعمیر ہے (شکل 5 دیکھیں)۔ اس پروجیکٹ میں جدید ترین ٹیکنالوجیز کا استعمال کیا جائے گا جیسے کہ اڈاپٹیو آپٹکس جس میں لینس یا آئینہ کو بہت سے احتیاط سے منسلک چھوٹے لینز اور آئینے سے بنایا جاتا ہے جن کو کمپیوٹر کا استعمال کرتے ہوئے ہیرا پھیری کی جا سکتی ہے۔ چھوٹے عینکوں اور شیشوں کو بگاڑ کر یا جھکا کر تیزی سے بدلتے ہوئے بگاڑ کو کم کیا جا سکتا ہے۔ وژن کی اصلاح میں انکولی آپٹکس کا استعمال تحقیق کا ایک موجودہ شعبہ ہے۔
شکل 5۔ مغربی آسٹریلیا میں آسٹریلین اسکوائر کلومیٹر اری پاتھ فائنڈر کے بارے میں ایک مصور کا تاثر دکھایا گیا ہے۔ (کریڈٹ: SPDO، XILOSTUDIOS)
سیکشن کا خلاصہ
سادہ دوربینیں دو لینز سے بنائی جا سکتی ہیں۔ وہ بڑے فاصلے پر اشیاء کو دیکھنے کے لیے استعمال ہوتے ہیں اور برقی مقناطیسی سپیکٹرم کی پوری رینج کو استعمال کرتے ہیں۔
دوربین کے لیے زاویہ میگنیفیکیشن M کو \(M=\frac{\theta^{\prime}}{\theta }=-\frac{{f}_{\text{o}}}{{f} سے دیا گیا ہے۔ _{\text{e}}}\\\)، جہاں θ وہ زاویہ ہے جو کسی شے کے ذریعے بغیر مدد کے دیکھے جاتے ہیں، θ′ وہ زاویہ ہے جو ایک میگنیفائیڈ امیج کے ذریعے کمایا جاتا ہے، اور fo اور fe اس کی فوکل لمبائی ہیں مقصد اور آئی پیس۔
تصوراتی سوالات
اگر آپ چاہتے ہیں کہ آپ کا خوردبین یا دوربین اسکرین پر ایک حقیقی تصویر پیش کرے، تو آپ مقصد کے مطابق آئی پیس کی جگہ کا تعین کیسے کریں گے؟
مسائل اور مشقیں
جب تک کہ دوسری صورت میں بیان نہ کیا جائے، لینس سے ریٹنا کا فاصلہ 2.00 سینٹی میٹر ہے۔
100 سینٹی میٹر فوکل لینتھ کا مقصد اور 2.50 سینٹی میٹر فوکل لینتھ آئی پیس والی دوربین کی کونیی میگنیفیکیشن کیا ہے؟
مبصر سے بہت دور حتمی تصویر بنانے کے لیے درکار مذکورہ مسئلے میں دوربین میں مقصد اور آئی پیس لینز کے درمیان فاصلہ تلاش کریں، جہاں بصارت سب سے زیادہ آرام دہ ہے۔ یاد رکھیں کہ دوربین کا استعمال عام طور پر بہت دور کی چیزوں کو دیکھنے کے لیے کیا جاتا ہے۔
ایک بڑی عکاسی کرنے والی دوربین میں ایک معروضی آئینہ ہوتا ہے جس میں گھماؤ کا 10.0 میٹر رداس ہوتا ہے۔ جب 3.00 میٹر فوکل لینتھ آئی پیس استعمال کی جاتی ہے تو یہ کون سا کونیی اضافہ پیدا کرتا ہے؟
ایک چھوٹی دوربین میں ایک مقعر آئینہ ہوتا ہے جس میں 2.00 میٹر کا رداس اپنے مقصد کے لیے ہوتا ہے۔ اس کا آئی پیس 4.00 سینٹی میٹر فوکل لینتھ لینس ہے۔ (a) دوربین کی کونیی اضافہ کیا ہے؟ (b) 25,000 کلومیٹر قطر کے سورج کے دھبے سے کون سا زاویہ کم ہوتا ہے؟ (c) اس کی دوربین تصویر کا زاویہ کیا ہے؟
ایک 7.5× دوربین ایک دوربین کی طرح کام کرتے ہوئے −7.50 کا زاویہ اضافہ پیدا کرتی ہے۔ (آئینے کا استعمال امیج کو سیدھا بنانے کے لیے کیا جاتا ہے۔) اگر دوربین میں 75.0 سینٹی میٹر فوکل کی لمبائی کے ساتھ معروضی لینز ہیں، تو آئی پیس لینز کی فوکل لمبائی کتنی ہے؟
اپنا مسئلہ خود بنائیں۔ گلیلیو کے استعمال کردہ قسم کی ایک دوربین پر غور کریں، جس کا محدب مقصد اور ایک مقعر آئی پیس ہے جیسا کہ شکل 1a میں دکھایا گیا ہے۔ ایک مسئلہ بنائیں جس میں آپ تیار کردہ تصویر کے مقام اور سائز کا حساب لگاتے ہیں۔ جن چیزوں پر غور کیا جائے ان میں لینز کی فوکل لینتھ اور ان کی متعلقہ جگہوں کے ساتھ ساتھ آبجیکٹ کا سائز اور مقام بھی شامل ہے۔ تصدیق کریں کہ کونیی اضافہ ایک سے زیادہ ہے۔ یعنی تصویر کے ذریعے آنکھ پر جو زاویہ بنایا گیا ہے وہ شے کی طرف سے جھکائے گئے زاویہ سے بڑا ہے۔
لغت
اڈاپٹیو آپٹکس: آپٹیکل ٹیکنالوجی جس میں کمپیوٹر تصویری بگاڑ کو درست کرنے کے لیے کسی ڈیوائس میں لینز اور آئینے کو ایڈجسٹ کرتے ہیں۔
کونیی میگنیفیکیشن: مقصد اور آئی پیس کی فوکل لینتھ سے متعلق ایک تناسب اور بطور دیا گیا \(M=-\frac{{f}_{\text{o}}}{{f}_{\text{e}} }\\\)
مسائل اور مشقوں کے لیے منتخب کردہ حل
1. 40.0
3. -1.67
5. +10.0 سینٹی میٹر
No comments:
Post a Comment