كونوسكوبي

الموسوعة الحرة

المخروطية الضوئية هي تقنية بصرية تُستخدم لمراقبة عينة شفافة في مخروط من أشعة الضوء المتقاربة. ويمكن ملاحظة اتجاهات انتشار الضوء المختلفة في آن واحد.

المخروط الضوئي هو جهاز يُستخدم لإجراء عمليات الرصد والقياس المخروطية ، وغالبًا ما يتم ذلك باستخدام مجهر مزود بعدسة برتراند لرصد صورة الاتجاه . أول إشارة إلى استخدام المخروط الضوئي (أي الرصد في ضوء متقارب باستخدام مجهر استقطابي مزود بعدسة برتراند) لتقييم الخصائص البصرية للأطوار البلورية السائلة (أي اتجاه المحاور البصرية) تعود إلى عام 1911، عندما استخدمه تشارلز فيكتور موغين لدراسة محاذاة الأطوار النيماتية والكيرالية النيماتية . [ 1 ]

يُعرف شعاع الضوء المتقارب (أو المتباعد) بأنه تراكب خطي للعديد من الموجات المستوية على مخروط من الزوايا المجسمة. يوضح تتبع الأشعة في الشكل 1 المفهوم الأساسي للتصوير المخروطي : تحويل التوزيع الاتجاهي لأشعة الضوء في المستوى البؤري الأمامي إلى توزيع جانبي ( صورة الاتجاهات ) يظهر في المستوى البؤري الخلفي (وهو منحني بدرجات متفاوتة). تتقارب الحزم الضوئية الأولية المتوازية الواردة (الموضحة بالألوان الأزرق والأخضر والأحمر) في المستوى البؤري الخلفي للعدسة، حيث تكون المسافة بين بؤرتها والمحور البصري دالة (رتيبة) لزاوية ميل الشعاع.

تتبع الأشعة لتوضيح تكوين صورة اتجاهية في مستوى البؤرة الخلفية لعدسة رقيقة موجبة
تتبع الأشعة لتوضيح تكوين صورة اتجاهية في مستوى البؤرة الخلفية لعدسة رقيقة موجبة
الشكل 1: تصوير حزم الأشعة المتوازية الأولية لتشكيل صورة اتجاهية في المستوى البؤري الخلفي لعدسة رقيقة موجبة.

يمكن استنتاج هذا التحول بسهولة من قاعدتين بسيطتين للعدسة المحدبة الرقيقة:

  • تبقى الأشعة التي تمر عبر مركز العدسة دون تغيير،
  • تتحول الأشعة التي تمر عبر نقطة البؤرة الأمامية إلى أشعة متوازية.

يقع الجسم المراد قياسه عادةً في المستوى البؤري الأمامي للعدسة . ولتحديد منطقة معينة من الجسم (أي تحديد نقطة قياس أو مجال قياس)، يمكن وضع فتحة فوق الجسم. في هذه الحالة، تسقط الأشعة الصادرة من نقطة القياس (الفتحة) فقط على العدسة.

تُسقط صورة الفتحة على مسافة لا نهائية، بينما تتكون صورة التوزيع الاتجاهي للضوء المار عبر الفتحة (أي صورة الاتجاهات) في المستوى البؤري الخلفي للعدسة. عندما لا يكون من المناسب وضع الفتحة في المستوى البؤري الأمامي للعدسة، أي على الجسم المراد تصويره، يمكن تحديد موضع القياس (مجال القياس) باستخدام عدسة ثانية. تتكون صورة الجسم (الموجود في المستوى البؤري الأمامي للعدسة الأولى) في المستوى البؤري الخلفي للعدسة الثانية. يُعطى التكبير، M، لهذه الصورة بنسبة البعدين البؤريين للعدستين L1 و L2 ، أي M = f2 / f1 .

يتم تكوين صورة الجسم (الفتحة) بإضافة عدسة ثانية. ويُحدد مجال القياس بواسطة الفتحة الموجودة في صورة الجسم.
يتم تكوين صورة الجسم (الفتحة) بإضافة عدسة ثانية. ويُحدد مجال القياس بواسطة الفتحة الموجودة في صورة الجسم.
الشكل 2: تكوين صورة الجسم (الفتحة) بإضافة عدسة ثانية. يتم تحديد مجال القياس بواسطة الفتحة الموجودة في صورة الجسم.

تقوم عدسة ثالثة بتحويل الأشعة التي تمر عبر الفتحة (الموجودة في مستوى صورة الجسم) إلى صورة اتجاهية ثانية يمكن تحليلها بواسطة مستشعر الصور (مثل الكاميرا الإلكترونية).

رسم تخطيطي لتتبع الأشعة لمخروط كامل: تكوين صورة الاتجاهات وتصوير الجسم
رسم تخطيطي لتتبع الأشعة لمخروط كامل: تكوين صورة الاتجاهات وتصوير الجسم
الشكل 3: رسم تخطيطي لتتبع الأشعة لمخروط كامل: تكوين صورة الاتجاهات وتصوير الجسم.

التسلسل الوظيفي هو كما يلي:

  • تشكل العدسة الأولى صورة الاتجاهات (تحويل الاتجاهات إلى مواقع)،
  • تقوم العدسة الثانية مع العدسة الأولى بإسقاط صورة للجسم.
  • تتيح الفتحة تحديد منطقة الاهتمام (نقطة القياس) على الجسم،
  • تقوم العدسة الثالثة مع العدسة الثانية بتصوير الصورة الاتجاهية على مستشعر بصري ثنائي الأبعاد (مثل الكاميرا الإلكترونية).

يُعد هذا الترتيب البسيط أساس جميع أجهزة التنظير المخروطي (المناظير المخروطية). ومع ذلك، فإن تصميم وتصنيع أنظمة العدسات التي تجمع بين الميزات التالية ليس بالأمر السهل:

  • أقصى زاوية سقوط للضوء بأعلى درجة ممكنة (على سبيل المثال، 80 درجة)،
  • قطر نقطة القياس يصل إلى عدة ملليمترات،
  • أداء لا لوني لجميع زوايا الميل،
  • الحد الأدنى لتأثير استقطاب الضوء الساقط.

يتطلب تصميم وتصنيع هذا النوع من أنظمة العدسات المعقدة الاستعانة بالنمذجة العددية وعملية تصنيع متطورة.

تُستخدم أجهزة المخروطية الحديثة والمتطورة للقياس والتقييم السريع للخصائص الكهروضوئية لشاشات LCD (مثل تغير الإضاءة والتباين واللون مع اتجاه الرؤية ) . [ 2 ]

مراجع

  1. ↑ موغان، سي.: Sur les cristaux Liquides de Lehmann. ثور. شركة نفط الجنوب. الأب. عامل منجم. 34، 71-117 (1911)
  2. ↑ إيكهارت، ستيف (1 سبتمبر 2020). "العصر الرقمي يشهد طلبًا جديدًا على المنظار المخروطي العريق" . مجلة فوتونيكس سبكترا . تم الاطلاع عليه في 12 يناير 2026 .{{cite web}}: CS1 maint: url-status ( link )

الأدب

  • بوتشي ييه، كلير غو : "بصريات شاشات الكريستال السائل"، جون وايلي وأولاده 1999، 4.5. كونوسكوبي، ص  139
  • نورمان هولت هارتشورن وآلان ستيوارت: "البلورات والمجهر المستقطب"، أرنولد، لندن، 1970، 8: الفحص المجهري للبلورات، (2) الملاحظات المخروطية (في الضوء المتقارب)
  • كونراد بوري: "Das Polarisationsmikroskop"، Verlag Birkhäuser، بازل 1950