تسجيل الدخول

تسجيل

عدسة عين السمكة

المؤلف:  جيرل ووكر

المصدر:  سيرك الفيزياء الطائر

الجزء والصفحة:  ص904

2025-10-05

494

نحن البشر نرى لأن العين تثني (أو تكسر) شعاع الضوء بحيث يكون صورة واضحة عند شبكية العين ويحدث نحو ثلثي هذا الانثناء عند السطح المنحني للقرنية وباقي الانثناء يحدث عند مرور الشعاع عبر عدسة العين الموجودة خلف القرنية تقريبا. أما السمك فمختلف عنا؛ لأن عينيه مغمورتان أسفل الماء الذي يتمتع بنفس الخصائص البصرية للعين والعدسة وحدها تستطيع أن تثني شعاع الضوء. علاوة على ذلك، نظرًا لأن العدسة يجب أن تثني شعاع الضوء بزاوية حادة لتركز هذا الشعاع خلفها مباشرة، تنحو العدسة لأن تكون كروية. إلا أنه يحدث (زيغ كروي) للعدسة الكروية؛ لأن الشعاع يمر عبر الفتحة الخارجية بزاوية كبيرة عند سطح العدسة، لدرجة أنه ينثني بدرجة كبيرة. ينفذ شعاع الضوء المار على امتداد المحور الرئيسي للعدسة بزوايا أصغر؛ ومن ثم ينثني بدرجة أقل بكثير. والنتيجة هي أن الشعاع يتركز في نطاق واسع خلف العدسة؛ ومن ثم لا ينتج صورة واضحة (شكل 1) في الواقع العدسة الكروية في عين السمكة لا بد أن تجعل السمكة عمياء تمامًا؟ إذن كيف ترى السمكة؟

الجواب: تتوقف درجة انثناء شعاع الضوء النافذ إلى داخل عدسة العين والخارج منها على تغير معامل الانكسار في مادة الوسط. فإذا مر الشعاع خلال مزيج من الماء والبروتين في جزء كبير من العين إلى عدسة ذات معامل انكسار كبير، ينحو الشعاع إلى الانثناء كثيرًا. وإذا كانت العدسة ذات معامل انكسار أصغر، فإن الشعاع ينثني على نحو أقل. والعدسة الموجودة في عين السمكة ليس لها قيمة واحدة لمعامل الانكسار؛ وإنما تحظى بمعامل انكسار كبير على طول المحور الرئيسي ومعامل انكسار أصغر نحو الحد الخارجي والنتيجة هي أ أن التركيز على طول المحور الرئيسي والتركيز عند الحد الخارجي ينتجان صورة عند الموضع نفسه خلف العدسة (شكل1ب) وبهذه الطريقة تستطيع السمكة أن ترى. ويُعزى تفاوت معامل الانكسار، الذي يُطلق عليه «معامل الانكسار المتدرّج»، إلى تفاوت مزيج الماء والبروتين في العين. ويُمكنك أن تكتشف تفاوت المزيج من خلال فحص عين سمكة طازجة أو مطهوة؛ حيث يكون النسيج أكثر صلابة بالقرب من المحور الرئيسي.

شکل 1: تركيز شعاع الضوء عبر عدسة كروية الشكل (أ) ذات معامل انكسار موحد و (ب) ذات معامل انكسار متدرج.

تتمتع عدسة العين البشرية بمعامل انكسار مُتدرّج أيضًا (يتفاوت من القيم الأكبر إلى القيم الأصغر نحو الحد الخارجي). ورغم ذلك، ونظرًا لأننا نعيش في الهواء وليس الماء، تصحح العين البشرية الزيغ الكروي بالأساس عند سطح القرنية، والقرنية ليست كروية ولكنها تتَّخذ هذا الشكل لمعادلة الزيغ الكروي.

ويستعين سرطان حدوة الحصان بمعامل الانكسار المتدرج، ولكن بطريقة معقدة أكثر؛ إذ يمتلك عينين مركبتين تتكون كل عين منهما من عدة عدسات شفافة، لكل عدسة سطح أملس مستو. ينفذ الضوء عبر العدسة ليصل إلى الجهاز البصري في نهاية القناة. من المفترض أن يُقلّل الافتقار إلى سطح منحن من إمكانية تكوين صورة، إلا أن وراء كل عدسة تتكون صورة. على طول خط وسط القناة (الممتدة من الأمام إلى الخلف)، تكون قيمة معامل الانكسار عالية، وبالقرب من جدران القناة تنخفض قيمة معامل الانكسار. ومِن ثُمَّ ينثني شعاع الضوء المار بالقرب من مركز العدسة أكثر من الشعاع المار بالقرب من الجدران والانثناء غير المتساوي يجبر شعاع الضوء أن يتقاطع بعضه مع بعض ليكون صورة خلف القناة.