עדשה

עדשה היא רכיב אופטי (לרוב שקוף) המשמש להסטת קרני אור ויצירת תופעות אופטיות (לרוב שבירת אור) של מיקוד או פיזור של אור. עדשות עשויות בדרך כלל מזכוכית שעברה תהליכי עיבוד שנועדו למטרה מוגדרת. השם עדשה שאול מעולם הצומח בהיות צורתה דומה לזרעי עדשים.
כיום, מבחינים בין המושג "עדשה" (Lens מקורה במילה Lentel - זרעי עדשים) המהווה יחידה אופטית-תפקודית שלמה, לבין "עצמית" או "עצמיות" ('עצמית' היא תרגום המושג Objective 'אובייקטיב') המרכיבים יחד עדשה ליחידה תפקודית שלמה.
במובן זה, ישנן עדשות המורכבות מעצמית אחת בודדת כמו "משקפיים" או "זכוכית מגדלת" ידנית, לעומת עדשה מרובת-עצמיות כמו "עדשת מצלמה" אשר כוללת לעיתים יותר מ 20 עצמיות שונות, הפועלות במשותף בתוך העדשה.
עדשות הן רכיב הכרחי במכשירים רבים ומגוונים, בעיקר מערכות אופטיות כמו מצלמה, מיקרוסקופ, משקפיים, טלסקופ, משקפת וכדומה. קיימים מכשירי הדמיה שאינם אופטיים, כגון צגי CRT ומיקרוסקופים אלקטרוניים, המבצעים פעולות מיקוד ופיזור על אלומות אלקטרונים במקום על קרני אור, וניתן לראותם כמקבילים לעדשות אופטיות.
גם בתוך העין נמצאת עדשה, עדשת העין, המשמשת לריכוז קרני האור ומיקודן על הרשתית. עדשה זו משנה את צורתה בעזרת השרירים הריסניים, ובכך מתאימה את מרחק המיקוד שלה למרחק העצם שבו צופים.

סוגים של עדשות פשוטות

עדשות יכולות להיות פשוטות, כלומר עשויות מעדשה אחת בודדת. עדשות אלו נקראות בעגה המקצועית סינְגְלֵט, (מלטינית singulus, אחד נפרד). עדשות שימושיות יותר הן עדשות מורכבות שעשויות ממספר עדשות בודדות. כאשר מתייחסים לעדשה, ללא פירוט, הכוונה היא בדרך כלל לעדשה מורכבת.
עדשה מרכזת היא עדשה הממקדת קרני אור מקבילות לנקודה במישור המוקד שלה (ראו איור). דוגמה לעדשה כזו היא עדשת המצלמה.
עדשה זו היא על פי רוב קמורה. עדשה מפזרת, לעומת זאת, היא עדשה המפזרת קרניים מקבילות. גם לעדשה כזו יש מוקד, אך העדשה אינה גורמת לקרניים מקבילות להתרכז בו, אלא הקרניים מפוזרות כך שהן נראות כאילו יצאו מנקודת המוקד (ראו בהמשך). עדשות כאלו משמשות למשל למשקפיים לתיקון קוצר ראייה.
צורתה של עדשת סינגלט יכולה להיות אחת מכמה אפשרויות: עדשה קמורה היא עדשה קמורה משני צידיה, והיא עדשה ממקדת. מרחק המוקד של העדשה עומד ביחס ישר לרדיוס של משטחי העדשה (ראו נוסחת לוטשי העדשות בהמשך). עדשה חצי קמורה היא עדשה שצדה האחד קמור והשני שטוח, ואף היא מרכזת.
עדשה קעורה משני צידיה מפזרת את הקרניים הנכנסות, כמו גם עדשה חצי קעורה.
עדשת מניסקוס היא עדשה שצדה האחד קמור והשני קעור, והיא יכולה להיות מרכזת או מפזרת.
ככלל אצבע, כאשר העדשה עבה יותר במרכז מאשר בשוליים היא מרכזת, וכאשר העדשה דקה יותר במרכז היא מפזרת. עדשה (או חומר שקוף אחר) שהוא בצורת מניסקוס אך ללא הבדלים בעובי בין אזורים שונים, לא יגרום לתופעות עדשתיות משמעותיות, אך יכול לגרום לטשטוש ולהפרעה בתמונה הנראית.

עדשות מיוחדות

הבדל משמעותי (בתכונות ובמחיר) קיים בין סינגלטים סְפֵרִיים, שבהם כל משטח הוא כיפה כדורית מושלמת (או שטוח), לעומת משטחים אַסְפֵרִיים (לא ספריים), שיכולים להיות בכל צורה שהיא. ההבדל הגדול בתכונות האופטיות נובע מכך שיש דרגות חופש נוספות למשטח, שיכולות לכוון את האור בצורה מתוכננת יותר, ואף לתקן עוותים הנוצרים בעדשה ספרית פשוטה. ההבדל במחיר נובע מכך שעדשות ספריות ניתנות לייצור בתהליך פשוט של שחיקה רדיאלית, בעוד עדשות אספריות דורשות תבנית מיוחדת מדויקת מאוד או עיבוד שבבי מדויק ויקר עם יהלום. נוסחת לוטשי העדשות אינה תקפה לאלמנטים אספריים, אם כי חלקם ניתנים לקירוב באמצעות הנוסחה, במידות שונות של דיוק. תכונות כלליות של עדשות נכונות גם עבור עדשות אספריות.
עדשות דיפרקטיביות: בניגוד לעדשות רגילות, שפועלות על ידי  שבירת האור (רפרקציה), עדשות דיפרקטיביות נעזרות בתופעות עקיפה והתאבכות של אור כדי לרכז אור. אלמנטים אופטיים דיפרקטיביים משמשים לרוב במערכות אופטיות שלא יוצרות תמונה כמו ספקטרומטר, אך קיימות מערכות דימות אופטיות אשר מכילות אלמנטים דיפרקטיביים, כאשר יתרונם הגדול הוא בחיסכון מקום ומשקל, לדוגמה: אלמנט דיפרקטיבי יכול להיות חריצים בצורת שתי-וערב על פני עדשה אחרת. לא ניתן לחשב אלמנטים דיפרקטיביים בעזרת קרני אור, אלא נזקקים לתיאור גלים של העדשה והאור.
עדשת פרנל: עדשה זו פועלת על פי עקרונות השבירה כמו עדשה רגילה, אך במקום משטח רציף המשטח מחולק למקטעים עקומים לא רצופים, כך שכל העדשה דקה הרבה יותר מעדשה רגילה השקולה לה (ראו איור). עדשות פרנל משמשות לרוב במערכות שלא יוצרות תמונה, כמו גופי תאורה (מגדלור למשל), ויכולות גם לשמש לדימות.

תכונות של עדשות

מרחק המוקד של העדשה (לעיתים נקרא אורך המוקד, מסומן באות f) הוא המרחק של הנקודה שאליה מתרכזות קרניים מקבילות לציר העדשה ממרכז העדשה. גם ההפך מתקיים, כל קרן שתצא מנקודת המוקד ותעבור בעדשה תהיה מקבילה לציר האופטי של העדשה. בעדשות מפזרות מרחק המוקד הוא גודל שלילי ודמיוני המתאר את המקום שממנו נראה כאילו יוצאות קרניים מפוזרות אחרי עדשה מפזרת, קרניים שהיו מקבילות לפני מעבר בעדשה.
מִפְתַּח העדשה הוא הקוטר של חתך המצלמה שדרכו נכנסות קרניים מקבילות. עבור סינגלטים דקים מפתח העדשה הוא הקוטר שלה, ובעדשות המכילות צמצם זהו קוטר הצמצם, המשתנה. לעיתים הקוטר הזה הוא גודל דמיוני שאינו קיים פיזית בתוך העדשה בנקודה מסוימת, אך הוא ניתן לחישוב.
מספר F של העדשה (מסומן לרוב F/#‎) הוא היחס בין מרחק המוקד שלה למפתח שלה. מספר F קובע את בהירות הדמות המתקבלת, כמו גם את הרזולוציה המקסימלית שהעדשה יכולה להשיג.
עוצמת העדשה היא אחד חלקי מרחק המוקד, ונמדדת בדיופטר, שהוא אחד חלקי מטר. העוצמה היא מדד לכושר השבירה של העדשה. שימוש בדיופטרים מקובל בתחום האופטומטריה להגדרת עדשות במשקפיים: עוצמות חיוביות משמשות לתיקון קוצר ראייה ועוצמות שליליות לתיקון רוחק ראייה. ככל שהערך המוחלט של העוצמה גדל, יכולת מיקוד או פיזור האור עולה.