කාච
කාචයක් යනු වීදුරු, ප්ලාස්ටික් හෝ වෙනත් පාරදෘශ්‍ය ද්‍රව්‍යයකින් සාදන ලද වක්‍ර පෘෂ්ඨ සහිත ප්‍රකාශ උපකරණයකි. කාචයක් මගින් සිදුකරන්නේ වර්තනය මගින් එය තුළින් ගමන් කරන ආලෝක කිරණයක ගමන් මග වෙනස් කිරීමයි. අපගේ ඇසෙහි දෘෂ්ටි විතානය මත ප්‍රතිබිම්බ සාදන්නේ ද ඇස තුළ ඇති කාචයක් මගිනි.
ඈත පිහිටි වස්තු පැහැදිලි ලෙස දැක ගැනීමට භාවිත කරන උපකරණ වන දුරේක්ෂය හා දෙනෙතියේ කාච භාවිත කරනු ලැබේ. ළඟ ඇති කුඩා වස්තුවක පියවි ඇසට නොපෙනෙන කුඩා කොටස් බලා ගැනීමට භාවිත කරන අන්වීක්ෂයේ ද භාවිත කරන්නේ කාච ය. කුඩා වස්තුවක් විශාල කර දැක ගැනීමට භාවිත කරන්නේ විශාලක කාචයක් හෙවත් සරල අන්වීක්ෂය යි.
5.31 රූපය – කාච සහිත උපකරණ කිහිපයක් බොහෝ කාච සාදා ඇත්තේ වීදුරුවලිනි. එහෙත් අද ප්ලාස්ටික් කාච භාවිතය ක්‍රමයෙන් වැඩි වෙමින් පවතී. ඕනෑම පාරදෘශ්‍ය ද්‍රව්‍යයක් භාවිත කර කාච සෑදිය හැකි ය. ජලය හෝ වෙනත් ද්‍රව භාවිත කර කාච සාදා ගන්නා අවස්ථා ද ඇත.
5.32 රූපයේ කාච වර්ග කිහිපයක් පෙන්වා ඇත. පෘෂ්ඨ දෙක ම උත්තල වන කාච ද්වි උත්තල (bi – convex) කාච ලෙස හැඳින්වේ. කාචයක එක් පෘෂ්ඨයක් පමණක් උත්තල හා අනික් පෘෂ්ඨය සමතල නම් එම කාචය තල උත්තල (plano – convex) කාචයක් ලෙස ද, දෙපැත්ත ම අවතල නම් එම කාචය ද්වි අවතල (bi – concave) කාචයක් ලෙස ද හැඳින්වේ. කාචයේ එක් පැත්තක් පමණක් අවතල නම් එය තල අවතල (plano – concave) කාචයක් ලෙස හැඳින්වේ.
උත්තල කාච
5.33 රූපයේ පෙන්වා ඇති ආකාරයට උත්තල කාචයක පෘෂ්ඨ දෙක මනඃකල්පිත ගෝල දෙකක පෘෂ්ඨ ලෙස සැලකිය හැකි ය.
5.33 රූපයේ එක් උත්තල පෘෂ්ඨයක් A ලෙස ද, අනෙක් උත්තල පෘෂ්ඨය B ලෙස ද දක්වා ඇත. A පෘෂ්ඨය අයත් ගෝලයේ කේන්ද්‍රය C2 ලෙස දක්වා ඇති අතර B පෘෂ්ඨය අයත් ගෝලයේ කේන්ද්‍රය C1 ලෙස දක්වා ඇත. එම කේන්ද්‍ර ( C1 හා C2 ) යා කරන සරල රේඛාව කාචයේ ප්‍රධාන අක්ෂය නමින් හැඳින්වේ. ප්‍රධාන අක්ෂය සමඟ කාචයේ පෘෂ්ඨය ඡේදනය වන ස්ථානයේ දී ප්‍රධාන අක්ෂය පෘෂ්ඨයට ලම්බක වේ. එම නිසා ප්‍රධාන අක්ෂය දිගේ කාචය වෙත එන ආලෝක කිරණ නොනැමී කාචය තුළින් කෙළින් ම ගමන් කරයි.
කාචය තුළ පෘෂ්ඨ දෙක අතර මධ්‍ය ලක්ෂ්‍යය ප්‍රකාශ කේන්ද්‍රය (optical centre) නම් වේ. ප්‍රකාශ කේන්ද්‍රය හරහා ගමන් ගන්නා ඕනෑම ආලෝක කිරණයක් 5.34 රූපයේ පෙන්වා ඇති ආකාරයට නොනැමී කෙළින් ම ගමන් කරයි.
හිරු පවතින්නේ අපට ඉතා ඈතින් නිසා හිරුගෙන් එන ආලෝක කිරණ සියල්ල එකිනෙකට සමාන්තර ලෙස සැලකිය හැකි ය. මෙම සමාන්තර ආලෝකය උත්තල කාචයක් හරහා ගමන් කරන විට සියලුම කිරණ එක් ලක්ෂ්‍යයකට නාභිගත වන බව මෙම ක්‍රියාකාරකමෙන් ඔබට දැක ගත හැකි ය.
උත්තල කාචයක ප්‍රධාන අක්ෂයට සමාන්තරව කාචය වෙත එන ආලෝක කිරණවලට කුමක් වේ ද? ඒවා කාචය තුළින් වර්තනය වී ගමන් කරන්නේ ඇතුළට නැමී (අභිසාරීව)
ය. එබැවින් එම කිරණ කාචයේ විරුද්ධ පැත්තේ ප්‍රධාන අක්ෂය මත එක් ලක්ෂ්‍යයක දී හමු වී ගමන් කරයි. එම කිරණ හමු වන ලක්ෂ්‍යය කාචයේ නාභිය නම් වේ.
● උත්තල කාචයක ප්‍රධාන අක්ෂයට සමාන්තරව කාචය වෙත එන ආලෝක කිරණ කාචය තුළින් ගමන් කිරීමේ දී වර්තනය වන ආකාරය තේරුම් ගැනීම සඳහා 5.36 රූපය සලකමු. මෙම රූපයේ කැඩි ඉරිවලින් දක්වා ඇත්තේ ආලෝක කිරණය කාච පෘෂ්ඨය හරහා යන ස්ථානවල දී අඳින ලද පෘෂ්ඨයට අභිලම්බ රේඛාය.
● එවැනි කිරණයක් වාතයේ සිට කාචය තුළට ඇතුළු වීමේ දී සිදුවන්නේ විරල මාධ්‍යයක සිට ගහන මාධ්‍යයකට ඇතුළු වීමයි. එවිට එම කිරණය අභිලම්බය දෙසට නැවී ගමන් කරයි. එම කිරණය කාචයෙන් පිටවන විට සිදුවන්නේ ගහන මාධ්‍යයක සිට විරල මාධ්‍යයකට ඇතුළුවීමයි. එවිට එය අභිලම්බයෙන් ඉවතට නැමී ගමන් කරයි.
● 5.36 රූපයට අනුව මෙම අවස්ථා දෙකෙහි දී ම ආලෝක කිරණය ප්‍රධාන අක්ෂය දෙසට නැමෙයි.
● මෙසේ නැමීමෙන් පසුව, ප්‍රධාන අක්ෂයට සමාන්තරව කාචයට ඇතුළු වන සියලු කිරණ එක ම ලක්ෂ්‍යයක් හරහා ගමන් කරන බව පෙන්විය හැකි ය.
මෙම ලක්ෂ්‍යය කාචයේ නාභිය නමින් ද, කාචයේ ප්‍රකාශ කේන්ද්‍රයේ සිට නාභිය දක්වා ඇති දුර කාචයේ නාභීය දුර නමින් ද හැඳින්වේ.
කාචයක දෙපසින් ම ආලෝකය පතනය විය හැකි නිසා එහි දෙපස නාභි ලක්ෂ්‍ය දෙකක් හඳුනාගත හැකි ය. එම ලක්ෂ්‍ය දෙක ම ප්‍රකාශ කේන්ද්‍රයේ සිට සම දුරින් පිහිටයි. කිරණ සටහන් ඇදීමේ දී සාමාන්‍යයෙන් නාභිය ත්‍ ලෙස සලකුණු කෙරෙන අතර නාභීය දුර සඳහා f සංකේතය භාවිත වේ.
උත්තල කාචවලින් සෑදෙන ප්‍රතිබිම්බ
උත්තල කාචයක නාභීය දුර සෙවීමට පහත ක්‍රියාකාරකමෙහි යෙදෙමු.
එම දුර එම කාචයේ දළ නාභීය දුර වේ.
එම ප්‍රතිබිම්බය සෑදෙන්නේ ජනේලයෙන් පිටත ඇති වස්තුවල සිට කාචය වෙත එන ආලෝක කිරණ කාචය තුළින් වර්තනය වී ගමන් කර තිරය මත එකතු වීමෙනි. තිරය මත ආලෝක කිරණ සැබැවින්ම පැමිණ ඒ මත සාදන ප්‍රතිබිම්බය තාත්ත්වික ප්‍රතිබිම්බයකි.
උත්තල කාචවලින් සෑදෙන ප්‍රතිබිම්බ සඳහා කිරණ සටහන් ඇඳීම
උත්තල කාචවලින් සෑදෙන ප්‍රතිබිම්බවල ස්වභාවය, ප්‍රමාණය හා සෑදෙන ස්ථානය තීරණය වන්නේ වස්තුව කාචය ඉදිරියේ තිබෙන ස්ථානය මත ය. එනම් වස්තු දුර මත ය. උත්තල කාච මගින් සෑදෙන ප්‍රතිබිම්බ සඳහා කිරණ සටහන් ඇඳීමේ දී 5.37 රූපයේ දක්වා ඇති විශේෂ කිරණ කිහිපයක් සැලකීම පහසු ය.
(1) 5.37 (a) රූපයෙන් දක්වා ඇත්තේ ප්‍රකාශ කේන්ද්‍රය හරහා යන කිරණයකි. එවැනි කිරණයක් වර්තනයකින් තොරව කාචය හරහා යයි.
(2) 5.37 (b) රූපයේ පෙන්වා ඇති ආකාරයට ප්‍රධාන අක්ෂයට සමාන්තරව කාචයට ඇතුළු වන කිරණයක් නාභිය හරහා යයි.
(3) කාචයේ එක් පසක නාභිය හරහා ගමන් කර කාචය මත පතනය වන කිරණයක් වර්තනය වීමෙන් පසුව 5.37 (c) රූපයේ පෙන්වා ඇති ආකාරයට ප්‍රධාන අක්ෂයට සමාන්තරව ගමන් කරයි.
1. වස්තුව, කාචය හා එහි නාභිය අතර තබා ඇති විට
5.38 රූපයේ වස්තුව X හි එනම් කාචය සහ නාභිය අතර තබා ඇත. වස්තුවේ හිසේ සිට ප්‍රධාන අක්ෂයට සමාන්තරව එන කිරණය කාචයේ අනෙක් පස පිහිටි නාභි ලක්ෂ්‍යය හරහා යයි. වස්තුවේ හිසේ සිට කාචයේ ප්‍රකාශ කේන්ද්‍රය හරහා යන කිරණය වර්තනය නොවී කෙලින් ගමන් කරයි. මෙම කිරණ දෙක ඉදිරියේ දී හමු නොවන බැවින් ඒවා ගමන් කරන අතට විරුද්ධ දෙසට දික් කළ විට P නම් ලක්ෂ්‍යයේ දී එකිනෙක ඡේදනය වෙයි. වස්තුවේ හිසෙහි ප්‍රතිබිම්බය පිහිටන්නේ මෙම ලක්ෂ්‍යය මත ය. වස්තුව සිරස් නිසා P සිට ප්‍රධාන අක්ෂය මතට අඳින ලද සිරස් කඩ ඉරි රේඛාව මත වස්තුවේ ප්‍රතිබිම්බය පිහිටිය යුතු ය. මෙම ප්‍රතිබිම්බය වස්තුවට වඩා විශාල, උඩුකුරු ප්‍රතිබිම්බයකි. රූපයේ පෙන්වා ඇති ආකාරයට ඇස තබා බැලූ විට එම ප්‍රතිබිම්බය පෙනෙන නමුත් ආලෝක කිරණ සත්‍ය වශයෙන් එහි හමු නොවන නිසා එය තිරයක් මත ලබා ගත නොහැකි ය. එම නිසා එය අතාත්ත්වික ප්‍රතිබිම්බයකි.
2. වස්තුව නාභියෙහි ඇති විට
වස්තුව නාභියෙහි පිහිටන විට ප්‍රතිබිම්බය සෑදෙන ආකාරය 5.39 රූපයේ පෙන්වා ඇත. ප්‍රධාන අක්ෂයට සමාන්තරව කාචය වෙත එන කිරණය කාචය තුළින් ගොස් එහි නාභිය හරහා ගමන් කරයි. ප්‍රකාශ කේන්ද්‍රය (O) හරහා ගමන් ගන්නා කිරණ නොනැමී කෙළින් ම ගමන් කරයි. ඇස වෙත ළඟා වන විට මෙම කිරණ දෙක ම එකිනෙකට සමාන්තර වේ. එම නිසා මෙහි දී ප්‍රතිබිම්බය සෑදෙන්නේ අනන්ත දුරිනි. එය වස්තුවට වඩා විශාල ප්‍රතිබිම්බයකි.
3. වස්තුව, නාභිය හා නාභීය දුර මෙන් දෙගුණයක් දුරින් පිහිටි ලක්ෂ්‍යය අතර ඇති විට
වස්තුව f හා 2f අතර දුරක ඇති විට ලැබෙන්නේ තාත්ත්වික ප්‍රතිබිම්බයකි. කාචයේ විරුද්ධ පැත්තේ 2f ට ඈතිනි. එම ප්‍රතිබිම්බය වස්තුවට වඩා විශාල ය. යටිකුරු ය.
4. වස්තුව නාභිය දුර මෙන් දෙගුණයක් ඈතින් තබා ඇති විට
වස්තුව 2f දුරින් පිහිටා ඇති විට, ප්‍රතිබිම්බය සෑදෙන්නේ කාචයෙන් විරුද්ධ පැත්තේ 2f දුරිනි. වස්තුවේ ප්‍රමාණයට සමාන ප්‍රමාණයේ ප්‍රතිබිම්බයකි. යටිකුරු ය. තාත්ත්වික ය.
කිරණ සටහන 5.41 රූපයේ දැක්වේ.
5. වස්තුව නාභිය දුර මෙන් දෙගුණයකට වඩා ඈතින් තබා ඇති විට
මෙහි දී ප්‍රතිබිම්බය සෑදෙන්නේ කාචයේ විරුද්ධ පැත්තේ නාභීය දුර (f) හා එමෙන් දෙගුණය (2f) අතර ය. මේ ප්‍රතිබිම්බය වස්තුවට වඩා කුඩා ය. තාත්ත්වික ය. යටිකුරු ය. වස්තු දුර ක්‍රමක්‍රමයෙන් වැඩි කරන විට ප්‍රතිබිම්බයේ විශාලත්වය කෙමෙන් අඩු වී යයි.
● ද්වි උත්තල කාචයකින් ප්‍රතිබිම්බ සෑදෙන ආකාරය පහත වගුවේ දැක්වේ.
අවතල කාච
අවතල කාචයක පෘෂ්ඨ ද ගෝලවල කොටස් වන අයුරු 5.43 රූපයෙන් දැක්වේ.
A පෘෂ්ඨයට අයත් ගෝලයේ කේන්ද්‍රය C2 ද B පෘෂ්ඨයට අයත් ගෝලයේ කේන්ද්‍රය C1 ද වේ. මෙම කේන්ද්‍ර යා කරන රේඛාව කාචයේ ප්‍රධාන අක්ෂය වන්නේ ය. උත්තල කාචයක දී මෙන් ම අවතල කාචයක දී ද, ප්‍රධාන අක්ෂය දිගේ යන ඕනෑම ආලෝක කිරණයක් නොනැමී (වර්තනය නොවී) කෙළින් ම ගමන් කරයි.
කාචය මැද ඇති කේන්ද්‍රය එනම් ප්‍රකාශ කේන්ද්‍රය O වලින් දක්වා ඇත. ප්‍රකාශ කේන්ද්‍රය හරහා යන ආලෝක කිරණ ද නො නැමී කෙළින් ම ගමන් කරයි.
ඊළඟට සලකා බැලිය යුත්තේ අවතල කාචයේ ප්‍රධාන අක්ෂයට සමාන්තරව කාචය වෙත එන ආලෝක කිරණ පිළිබඳව යි. 5.44 රූපයේ පරිදි ඒවා කාචය තුළින් ගමන් කරන්නේ පිටතට විහිදෙමිනි. එනම් අපසාරීව ය. එම අපසාරී කිරණ “පැමිණෙන්නා සේ පෙනෙන ලක්ෂ්‍යය” එම කාචයේ නාභිය වේ.
අවතල කාචවලින් සෑදෙන ප්‍රතිබිම්බ
අවතල කාචවලින් සෑදෙන ප්‍රතිබිම්බ ලබා ගැනීමට 5.7 ක්‍රියාකාරකමෙහි යෙදෙමු.
අවතල කාචවලින් තාත්ත්වික ප්‍රතිබිම්බ නො සෑදේ. අවතල කාචවලින් ප්‍රතිබිම්බ ලබා ගැනීම සඳහා කළ යුත්තේ අවතල කාචය තුළින් එම වස්තුව දෙස බැලීම යි. එවිට වස්තුව කුඩා වී පෙනෙයි. මෙය අතාත්ත්වික ප්‍රතිබිම්බයකි. අවතල කාචයක් ඉදිරියේ වස්තුවක් කවර දුරකින් තබා තිබුණ ද, කාචය තුළින් දැකගත හැක්කේ කුඩා උඩුකුරු අතාත්ත්වික ප්‍රතිබිම්බයක් පමණි.
එම ප්‍රතිබිම්බය සෑදෙන අයුරු 5.45 රූපයේ දී ඇති කිරණ සටහනින් දැක්වේ.
විශාලක කාචය හෙවත් සරල අන්වීක්ෂය
උත්තල කාචයක් ඉදිරියෙන් කාචයේ නාභීය දුරට වඩා අඩු දුරකින් වස්තුවක් තබා කාචය තුළින් බලන විට වස්තුව විශාල වී පෙනෙන බව 5.38 රූපයෙන් දක්වා ඇත. උත්තල කාචයක් සතු මෙම ගුණය කුඩා වස්තුවක් විශාලකර දැක ගැනීමට යොදා ගනු ලැබේ. මිටකට සවිකර ගන්නා ලද උත්තල කාචයක් අත් කාචයක් හෙවත් විශාලක කාචයක් ලෙස හැඳින්වේ. එය සරල අන්වීක්ෂයක් ලෙස ද හැඳින්වේ. මෙම අවස්ථාව සඳහා කිරණ සටහන 5.46 රූපයෙන් දැක්වේ. කුඩා සත-ුන්, මල්වල කොටස් ආදිය විශාල කර බැලීම සඳහා විශාලක කාච භාවිත වේ.
