Mercek Ve Aynalar Hakkında Detaylı Konu Anlatımı Ve İçerik

Mercek ve Aynalar

Ayna, insanın kendisini görmesi için kullandığı cam veya maden levhadır Mercek ise içinden geçen paralel ışınları birbirine yaklaştıran ya da uzaklaştıran saydam bir cisimdir İnsan gözünün görmesini göz merceği sağlar Görme bozukluğunu gidermek için merceklerden oluşan gözlük takılır Fotoğraf makinesi ve büyüteç de, mercekle çalışan araçlardır Mikrokskop, teleskop ve diğer birçok ölçme araçlarında mercekler ve aynalar bulunmaktadır

Bir aynanın önünde durup bakarsanız, yüzünüzü görebilirsiniz Aynanın durumunu değiştirince, başka cisimleri de görebilirsiniz Aynada, önündeki cismin bir görüntüsü oluşur

Mercek ve aynalar, görüntü eldesi için kullanılırlar Normal bir düz aynada, öndeki cismin görüntüsü, cisimle aynı büyüklükte ve doğrultudadır; fakat sağı ve solu yer değiştirmiştir Sol el, görüntünün sağ tarafında görünür Aynalar ve merceklerle daha büyük yada daha küçük görüntüler de elde edilebilir

Mercek, bir ya da iki yüzü çukur veya tümsek olan, cam veya plastikten yapılmış bir araçtır Saydamdır, yani ışığı geçirir Fakat içinden geçen ışığın gidişini saptırır Bu sapmaya ışığın kırılması denir

Ayna ise ışığın geçemediği, parlak bir cisimdir Yüzleri düz veya eğri olabilir Camın bir tarafını gümüş veya başka metalle kapla***** yapılır Ayna, üzerine gelen ışığı, geldiği tarafa geri gönderir Bu olaya da ışığın yansıması denir

Mercekler ve aynalarla ilgili çalışmalara geometrik optik denir Optik, ışık bilgisi demektir Geometri ise, şekiller ve doğrultuları inceleyen bilimdirfarklı şekilli mercekler ve aynalar, ışığın gidişini çeşitli şekillerde değiştirirler Bunlar geometrik optik kurallarıyla belirlenmiştir

Işık, bir enerji türüdür Kitabın sayfasından göze gelen ışık, göze enerji taşımaktadır Fakat ayna ve merceklerin çalışmasını açıklamak için ışığın ne olduğunu açıklamaya gerek yoktur Işığın ne olduğu öğrenilmeden çok önce ışığın hareket şekli incelenmiş ve anlaşılmıştı

Işık, cam, su ve hava gibi maddelerden geçebilir Bu maddelere ortam denir Boşluk da bir ortamdır ve ışık ondan da geçebilir Işığın hareketi, ışınlardan yola çıkılarak daha kolay incelenebilir Işık ışını, ışığın çok ince bir parçasıdır

Bir ortamda yol alan bir ışın doğrusal olarak gider Fakat başka bir ortama geçince, doğrultusu değişir Bir ayna veya merceğe çarpınca da aynı şey olur Bunlara gelirken ve çıktıktan sonra ışık doğrusal yayılır Fakat içinde, kırılmalar nedeniyle sapmalar olur

Düz bir çizgi çizin Bunu bir aynanın düz yüzü varsayın Sonra bu yüzeye gelen, doğrusal bir ışın çizin Bu ışın, aynaya herhangi bir noktada çarpsın Aynı noktaya gelen, fakat aynaya dik bir ışın daha çizin Buna dik çizgi veya normal denir

Önce çizilen herhangi ışın, normalle bir açı yapar ve bu açıya gelme açısı adı verilir Yansıyan ışın da, normalle bir açı yapar Buna yansıma açısı denir

Yansıma yasasına göre, gelme açısıyla yansıma açısı birbirine eşittir Böylece, yansıyan ışın, gelen ışının normalle yaptığı açının aynını yapacak şekilde, normalin diğer tarafına çizilebilir Gelme açısı sıfır derece ise, gelen ışınla yansıyan ışın üstüste çakışır

Gelme açısı doksan dereceye yakınsa, yansıyan ışın da ayna yüzüne değerek gider

Bu olay, bir bilardo topunun masanın kenarına çarpıp, aynı açıyla diğer tarafa gitmesine benzer

Aynanın önüne bir cisim koyduğumuzu düşünelim Cismin her noktasından geçerek gelen ışınlar aynaya çarpar

Her ışın, yansıma kuralına uyar Yansıyan ışınlar, normalin diğer tarafına doğru yol alırlar Aynanın arkasındaki bir noktadan ışınlar çıkıyormuş gibi görünür Cisim oradaymış gibi olur Bu şekilde, aynanın arkasında oluşan görüntüye gerçek olmayan görüntü denir

Düz aynada,cisimle görüntü aynı boydadır Ayna arkasındaki görüntünün ve öndeki cismin, aynaya uzaklıkları eşittir

Bütün cisimler, üzerlerine gelen ışığın bir kısmını yansıtırlar Böyle olmasaydı, onları göremezdik Fakat neden her cisimde aynadaki gibi görüntüler görmeyiz? Ayna yüzeyinin özelliği nedir?

Aynalarda görüntü oluşmasının nedeni arka yüzlerinin çok parlak olmasıdır Yüzey pürüzlü olursa, yansıyan ışınlar birçok doğrultulara dağılır, bu yüzden bir görüntü oluşamaz

Dışbükey (konveks) aynadaki görüntü de, düz aynadakine benzer Yüzeyi düz değildir ve dışa doğru çıkıntılıdırbir topun yüzeyi veya fincanın dış tarafı da dışbükeydir Dışbükey aynanın yüzeyi küreseldir ve kürenin bir kısmı şeklindedir Büyük mağazalardaki ve otomobillerdeki aynalar genellikle dışbükeydir Dışbükey aynada cismin görüntüsü, cisimden daha küçüktür Ayrıca görüntünün biçimi de bozulmuştur

Dışbükey aynalarda yalnız görüntünün büyüklüğü değişmez Görüntünün aynaya uzaklığı, cismin aynaya uzaklığından daha azdır Otomobillerdeki geriyi görme aynalarında arkadan gelen otomobiller daha yakında gibi görülür Gerçek uzaklıklarını anlamak için dönüp bakmak gerekir

Dışşbükey aynanın küçük bir yüzeyini düzlem ayna gibi düşünebiliriz Aynı şekilde, yeryüzündeki küçük bir yüzeyi de düz olarak görürüz Böylece, her ışın, düz yüzeyden yansıyor gibi düşünülebilir

Dışbükey aynanın merkezinden ve tepesinden geçen normal doğruya aynanın ekseni denir Eksen üzerindeki cisimlerin görüntüsü yine eksen üzerinde oluşur

Çorba kaşığının arkasıda dışbükey aynadır Kaşığın iç çukur tarafı ise, içbükey (konkav) bir yüzeydir Dışbükey aynalar, küçük görüntü verdikleri halde, içbükey aynalardaki görüntü, cisim tarafındadır ve cisimden daha büyüktür Traş aynaları iç bükey ayna şeklindedir

Eğlence parklarındaki güldüren aynaların yüzeyleri dalgalıdır Bazı kısımları dışbükey, bazı kısımları ise içbükey aynadır Bu yüzden, bakınca, bazı kısımlarımızı büyük, bazılarını ise küçük görürüz

Cisim uzakta ise, içbükey aynalarda değişik bir görüntü oluşurbir traş aynasından yeteri kadar uzakta durursanız kendinizi daha küçük görürsünüz Aynı zamanda görüntü baş aşağıdır ve aynanın arkasında değil, önündedir

Bu çeşit görüntüye gerçek görüntü denir Görüntünün bulunduğu yerden gerçek ışınlar geçer İçbükey aynaların çok yakınındaki cisimlerin görüntüsü ise, dışbükey aynalardaki gibi gerçek olmayan görüntüdür

Çok büyük astronomi teleskoplarında yansıtıcı (reflektör) denilen içbükey aynalar vardır Kalifornia’daki Palomar dağındaki yansıtıcının çapı 508 santimetredir Yıldızların görüntülerini elde etmekte kullanılır Yıldızların görüntülerinin resmi de çekilebilir

Aynalardan başka, merceklerle de görüntü elde edilebilir Mercekler cam disklerden kesilir ve sonra yüzeyleri parlatılır Işık, mercekten geçince, doğrultusu değişir Bu olayı anlamak için, ışığın su ve camda nasıl yol aldığını bilmek gerekir Bir ortamdan diğerine geçerken ışığın doğrultusu değişir Buna kırılma denir

Hava ve cam gibi, farklı iki ortamın sınırını belirtmek amacıyla düz bir çizgi çizin

Sonra havadan bir ışın geldiğini gösterin Cama çarptığı yerdeki yüzeyin normalini çizin Işık, cam içinde yolunu değiştirecek ve kırılmış ışık olacaktır Kırılmış ışının, normalle yaptığı açıya kırılma açısı adı verilir Bu açı, normalin diğer tarafındadır

Kırılma kuralına göre kırılma açısı, gelme açısından daha küçüktür Yani, ışık, norrmale doğru yaklaşır Eğer açı, yüzeye teğet olarak gelirse, yani dik açılı ise düz olarak yoluna devam devam eder

Şimdi de camdan gelen herhangi bir ışın çizin Bu ışın kırılacak ve havaya çıkacaktır Havadaki kırılma açısı, camdakinden farklıdır Kırılma kuralına göre, kırılma açısı, gelme açısından daha büyüktür Işık, normalden uzaklaşır şekilde yol alır

Bu iki durum birbirinin benzeridir Havadaki açı, camdaki açıdan her zaman daha büyüktür Cam, havadan daha yoğun bir maddedir Yoğun olan ortamda, açı daha küçüktür Bu durum diğer ortamlar içinde böyledir Işık, hava ile su arasında kırılıyorsa, sudaki açı daha küçüktür, çünkü su, havadan daha yoğundur

Işık, havadan, daha yoğun bir ortama geçerse, o ortamın yoğunluğuna bağlı olarak kırılır Ortamın yoğunluğu fazlaysa, kırılma açısı küçük olur; yani ışık daha fazla bükülür Bu bükülme miktarı, kırılma indisi denilen bir sayıyla gösterilir Yoğunluğu fazla olan ortamın kırılma indisi de büyüktür

Aynalarda olduğu gibi, mercekler de ışığın doğrultusunu değiştirmek için kullanılır Bir cisimden gelen ışınlar, mercekten geçtikten sonra, başka bir noktada kesişirler ve sanki oradan çıkıyor gibi olurlar

Yeni noktada bir görüntü oluşur Büyüteçler, iki tarafı da dışbükey olan merceklerdir Bunları kullanarak, Güneş ışınlarını bir noktada toplayabilirsiniz Böylece Güneşin bir görüntüsünü elde edebilirsiniz Aynı şekilde pencerenin görüntüsü de görülebilir

Bir büyüteçle, kolunuzu uzatıp tutarak cisimlere bakın Cisimlerden gelen ışınlar, mercekle gözünüz arasında bir bir yerde birleşir ve ışık bu noktadan yeniden gözünüze gelir Cisimlerin gerçek görüntülerini görürsünüz Fakat bu görüntüler başaşağı durumdadır

Küçük gök dürbünleri, normal dürbünler ve bir çok astronomi dürbününde, cisimlerin gerçek görüntülerini elde etmede dışbükey mercekler kullanılır Bunlara ince kenarlı mercekler adı verilir

Cisimler ince kenarlı merceğe yaklaştıkça, görüntüleri, mercekten daha uzakta oluşur Fakat cisim, merceğe çok yakınsa, gerçek bir görüntü oluşmaz Cisimle aynı tarafta, gerçek olmayan bir görüntü oluşur Küçük bir böceğe, büyeteci yaklaştırarak bakınca, böceğin gerçek olmayan bir görüntüsü görülür

Büyüteçteki merceğin iki yüzü de dışbükey değildir Biri dışbükey diğeri düzdür Bu tip merceğe düzlem-dışbükey mercek denir Bir yüzü dışbükey diğeri çukur da olabilir Bunlar ışınların daha az dağılmasını sağlarlar

Ortası, kenarlarından daha ince olan mercekler, büyüteç olarak kullanılamaz Cisimlerin görüntüleri gerçek değildir ve cisimden daha küçüktür Bunlarla gerçek görüntü elde edilemez Gözlüklerdeki mercekler daha çok bu türdendir

Bir cismin veya görüntüsünün fotoğrafını çekebilirsiniz Fotoğraf makinesinin merceği iki tarafı dışbükey ince kenarlı mercektir Film üzerinde gerçek görüntü oluşturur

İnsan gözündeki mercek de ince kenarlıdır Gözün ağtabaka denilen arka kısmında, gerçek görüntü oluşturur Ağtabakada renkli ışıklar ve görüntüler elektrik sinyallerine dönüşür ve beyine gider

Yapay merceklerin şekli değişemediği halde, göz merceği, yüzeylerini değiştirebilir Eğriliği çok fazlalaşınca, yakındaki cisimleri görür Eğriliği az olunca, uzaktaki cisimleri görür

Fotağraf makinesinin merceğinin belirli bir şekli vardır Farklı uzaklıktaki cisimlerin görüntüsünü, film üzerine düşürebilmek için, mercek hareket ettirilir

Merceklerin ve aynaların da yapım kusurları olabilir Yüzeylerinin eğriliği değişkense, bulanık görüntülerin oluşmasına yol açarlar Bir noktadan gelen ışınlar, bir noktada birleşmez, farklı yerlerde birleşirler Buna küresel sapma adı verilir Bunu önlemek için, merceklerin yüzeyi tam küresel yapılmaz

Renk sapması nedeniyle de bulanık görüntü oluşabilir Çünkü merceğin yapıldığı cam, farklı renkli ışıkları, farklı miktarlarda kırar Bu yüzden cisimlerin görüntüsü bulanık olur Görüntü, renkli şeritler biçiminde görülür Bu sapma, birkaç merceği bir arada kullanarak düzeltilebilir Kullanılan camların kırılma indisleri farklı seçilir

Merceğe gelen ışınların hepsi diğer tarafa geçmez Bir kısmı da geri yansır Bu durum pencere camında görülebilir Bunlar, optik araçlarda istenmeyen yanlış görüntülere yol açabilir Bu yansımayı azaltmak için mercekler, ışığı geçiren, fakat yansıtmayan özel bir kimyasal maddeyle kaplanır

Işık, yoğun bir ortamdan, az yoğun ortama geçerse, yüzeyin normalinden uzaklaşarak kırılır Bu kırılma o kadar fazla olabilir ki , kırılan ışın, yüzeye teğet olur Bu durum kritik açı denilen belli bir geliş açısında olur Geliş açısı, kritik açıdan daha büyükse, kırılma olmaz Gelen bütün ışık, yeniden çok yoğun ortama yansır Buna tam yansıma adı verilir

Mercek: Optik görüntüler oluşturmak için kullanılan, genellikle küresel yüzeylerle sınırlı, camdan ya da ışık kırıcı bir maddeden yapılmış hacim

Dalga ve titr: Sesötesi mercek, sesötesi titreşimlerin hızının, sesötesi inceleme ortamındakinden (su, insan vücudu) çok farklı olduğu bir gereç içinde (pleksiglas, kauçuk) gerçekleştirilen ve bu nedenle, sesötesi titreşimler için optik merceklerin ışığa gösterdiğine benzer özellikler gösteren düzenek (Sesötesi mercekler, akustik mikroskopta kullanılır)

Elektron: Elektron merceği, kondansatörlerden (elektrostatik mercek), bobin ya da elekromıknatıslardan (elektromanyetik mercek) oluşan ve optik merceklerin ışık demetlerini saptırdığı gibi, yüklü parçacık demetlerini de saptıran eksenel bakışımlı düzenek (Elektron akımlarını yakınsatmaya olanak veren elektron mercekleri birçok aygıtta, özellikle elektron mikroskoplarında kullanılır)

Mad: Kenarlara doğru incelen, nispeten az kalınlıkta mineral yığını

Oftalmol: Yapay gözmerceği genellikle katarakt nedeniyle çıkarılan gözmerceğinin yerine takılan implant(Afaki durumunda gözlükle yapılan düzeltmeye göre çok daha iyi olduğundan büyük bir gelişme göstermiştir:görme alanını tam görür ve görüntülerin boyutlarını da büyütmez)

Opt: Basamaklı mercek ya da Fresnel merceği merkezi bir mercek ile kırıcı ya da yansıtıcı çeşitli halkalardan oluşan ve koşut ışıklı geniş bir demet elde etmek için deniz fenerlerinde kullanılan optik sistem

Radyotekn: Radyoelektriksel mercek, bir radyoelektrik dalgasının yayılmasında, faz gecikmeleri oluşturmaya yarayan ve böylece yakınsama ya da ıraksama etkileri yaratan düzenek; faz gecikmelerinin değeri gelme açısına ya da düzenekten geçen ışının konumuna bağlıdır

Ansikl Opt: Bir mercek, genellikle küresel olan iki yüzeyle (diyoptrlar) sınırlı, kırıcı ve saydam bir ortamdan oluşur Doğurucuları koşut olan iki silindir yüzeyle sınırlı mercekler de vardır

Mercek: Bir cisimden gelen ışık ışınlarını odakla***** cismin optik görüntüsünü oluşturmaya yarayan cam ya da bir başka saydam malzemeye denir Fotoğraf makinesi, gözlük, mikroskop, teleskop gibi aygıtlarda merceklerden yararlanılır Işık, merceğin içinde hava da olduğundan daha yavaş ilerler;

bu nedenle de ışık demeti hem merceğe girerken hem de mercekten çıkarken kırılır, yani aniden doğrultu değiştirir; merceklerin ışık ışınlarını odaklama etkisi de bu olgudan kaynaklanır

Merceklerde, duyarlı biçimde işlenmiş iki karşıt yüzey vardır; bu yüzlerin her ikisi de küresel olabileceği gibi, biri küresel öteki düzlemsel olabilir Mercekler, yüzeylerinin biçimine göre, çift dışbükey, düzlem dışbükey, yakınsak aymercek, çift içbükey, düzlem içbükey ve ıraksak aymercek olarak sınıflandırılır Merceğin eğri yüzeyi, gelen ışık demetindeki farklı ışınların farklı açılarla kırılmasına neden olur ve bu da, ışık demetindeki paralel ışınların tek bir noktaya doğru yönelmesine (yakınsama) ya da bu noktadan öteye doğru yönelmesine (ıraksama) yol açar Bu noktaya merceğin odak noktası ya da asal odağı denir Bir cisimden yayılan ya da yansı***** gelen ışık ışınlarının kırılması, bu ışınların farklı bir yerden geliyormuş gibi algılanmasına yol açar ve nitekim bu farklı yerde de cismin optik bir görüntüsü oluşur Bu görüntü gerçek (fotoğrafı çekilebilir ya da ekran yansıtılabilir) olabileceği gibi sanal da (mikroskopta olduğu gibi, ancak merceğin içinden bakılarak görülebilir) olabilir Cismin optik görüntüsü cismin kendisinden daha büyük ya da daha küçük olabilir; bu durum, merceğin odak uzaklığına ve cisim ile mercek arasındaki uzaklığa bağlıdır

Duyarlı ve net bir görüntü oluşturabilmek için genellikle tek bir mercek yetmez; bu nedenle de örneğin teleskoplarda, mikroskoplarda ya da fotoğraf makinelerinde, değişik mercek kombinasyonlarından yararlanılır Bu tür mercek gruplarındaki merceklerden bazıları dışbükey ve bazıları içbükey olabileceği gibi bunların bazıları kırma ya da ayırma gücü yüksek ve bazıları da kırma ya da ayırma gücü düşük camdan yapılmış olabilir Gruptaki mercekler, her birinin sapıncı (aberasyon) istenen düzeyde olacak ve net bir görüntü elde edilebilecek biçimde, duyarlılıkla saptanmış uzaklıklarda yerleştirilir ya da üst üste yapıştırılır Mercekler yerleştirilirken yüzeylerinin eğiklik merkezinin asal eksen ya da optik eksen denen düz bir hattın üzerinde bulunmasına özen gösterilir

Mercekler çok değişik çaplarda yapılabilir; örneğin mikroskoplarda 0,16 cm, teleskoplarda ise 100 cm’lik mercekler kullanılabilir Daha büyük teleskoplarda mercek yerine içbükey aynalardan yararlanılır

Mercek çeşitleri

Yüzlerinin durumuna ve biçimine göre, üçü ince kenarlı, üçü de kalın kenarlı olmak üzere altı tür mercek ayırt edilir Yüzlerin C1 ve C2 eğrilik merkezlerinden geçen doğruya merceğin ana ekseni adı verilir ( yüzlerden biri düzlemse, merkezlerden biri sonsuza gider) S1 S2 uzunluğu merceğin kalınlığıdır Kalınlık, yüzlerin eğrilik yarı çapı karşısında önemsiz kalıyorsa, mercek ince, karşıt bir durum söz konusu olduğunda da kalındır İnce kenarların bazı özellikleri, incelenmesi daha güç olan kalın merceklere de yaygınlaştırılabilir

İnce mercekler: İnce mercekler durumunda S1 ve S2 noktalarının, ana eksen üzerinde bulunan ve merceğin optik merkezi adı verilen bir O noktasında birbiriyle karşılaştıkları kabul edilir İnce mercekler ince kenarlı ya da kalın kenarlı olabilirler İnce kenarlılar yakınsak merceklerdir: Ana eksene paralel olan her ışın demeti bir F noktasında yakınsa***** görünür hale geçer Kalın kenarlılar söz konusu olduğundaysa mercek ıraksaktır Bu sonuçlar kırılma yasalarından kaynaklanır Bir merceğin, bir cismin tam belirgin (net) bir görüntüsünü vermesi için, cismin her noktasına görüntünün bir noktası denk düşmelidir: Bu durumda sisteme stigmatik adı verilir Bunu gerçekleştirmek çok güç, hatta büyük boyutlu cisimler söz konusu olduğunda olanaksızdır Bununla birlikte, görüntüyü oluşturmak üzere kullanılan ışınların ana eksen ile yaptıkları eğim az olduğu ve mercekten optik merkeze yakın geçtikleri zaman (Gauss koşulları) yeterli derecede iyi bir sonuç elde edilir

Bu durumda, ana eksene dik bir düz cisimden, eksene dik bir düz görüntü sağlanır Görüntü, bu noktaya yerleştirilmiş olan bir ekran üzerinde gözlenebiliyorsa buna gerçek görüntü, karşıt durumdaysa zahir görüntü adı verilir

Yakınsak mercekler: Ana eksene paralel ışınların yakınsama noktası olan F noktasına ana görüntü-odak adı verilir Bu odak ana eksen doğrultusunda, sonsuzdaki bir nesne-noktanın görüntüsüdür(uygulamada nesne-noktanın görüntüsünün tam F üzerinde olması için, bu noktanın OF uzunluğunun on katı kadar bir uzaklıkta bulunması çoğunlukla yeterli olur)

Öte yandan, ana eksen üzerinde öyle bir F noktası da belirlenebilir ki, F’ten çıkan ışınlar mercekten geçtikten sonra ana eksene paralel bir ışın demeti oluştururlar Söz konusu F noktasının görüntüsü bu durumda ana eksen üzerinde sonsuzda bulunur ve F noktasına ana nesne-odak adı verilir

OF ve OF’ uzunlukları sırasıyla merceğin nesne-odak uzaklığı ve görüntü-odak uzaklığı olarak adlandırılır Ana eksene eğik olarak gelen paralel bir ışın demeti, ana eksene F’ nokatasında dik olan bir düzlemde ki bir H’ noktasında (ikincil görüntü-odak) yakınsar; bu düzlem, görüntü-odak düzlemidir Aynı biçimde, ikincil nesne-odak ve nesne-odak düzlemi tanımlanabilir

BİR NESNENİN YAKINSAK BİR MERCEK ARACILIĞIYLA VERİLMİŞ GÖRÜNTÜSÜNÜN GEOMETRİK OLARAK ELDE EDİLMESİ Basit olarak bir AB doğru parçasıyla gösterilmiş olan düz bir nesne ve mercek konumu ve boyutları çizim yoluyla saptanabilen bir A’ B’ görüntüsü verir(Çizim kolaylığı için bazı noktalar ana eksenden uzaklaşmış olsalar bile, Gauss koşullarının gerçekliği kabul edilir) Merceğin ana ekseni üstünde bir A noktasıyla, bu eksene dik olan AB doğrusu seçilir Aranan görüntü, merceğin ana eksenine dik olan ve B noktasından B’ görüntüsü bilindiğinden tam olarak saptanan bir A’B’ doğru parçasıdır B’ elde etmek için, B’den çıkan demetin iki özel ışını göz önüne alınır(geometride, bir nokta, bilinen iki doğrunun kesişmesiyle tam olarak belirlenir);sözgelimi, F noktasından geçerek gelen ışınla, O optik merkezden geçerek gelen ışın kullanılabilir Bu iki ışının kesişme noktası, aranan B’ noktasıdır(B’den geçen ışınların tümü, mercekten geçtikten sonra B’ noktasındanda geçerler) Nesnenin konumuna göre görüntü gerçek yada zahiridir

Iraksak mercekler:Ana eksene paralel ışınlı bir demete F’ noktasından çıkıyormuş gibi olan ıraksak bir demet denk düşer; bu noktaya anagörüntü-odak denir Ana nesne-odak adı verilen birF noktasında, zahiri olarak yakınsayacak biçimde bir demetin mercek üstüne gönderilmesiyle, ana eksene paralel olarak ortaya çıkan bir demet elde edilir Yakınsak mercekteki gibi, ıraksak merceklerde de görüntü-odak ve nesne-odak düzlemleri ile görüntü-odak ve nesne-odak uzaklıkları’nın tanımı yapılır

BİR NESNENİN IRAKSAK BİR MERCEK ARACILIĞIYLA VERİLMİŞ GÖRÜNTÜSÜNÜN GEOMETRİK OLARAK ELDE EDİLMESİ Burada da yakınsak mercekler için yapılan işlemin aynısı gerçekleştirilir:B noktasından çıkan iki özel ışın (sözgelimi,biri O’ dan, öteki F’ den geçen ) kullanılır Birincisi sapmaz;ikincisiyse ana eksene paralel olarak çıkan bir ışın gibi sapar Bu iki ışının kesişme noktası, aranan B’ noktasıdır Nesnenin konumuna göre, görüntü gerçek yada zahiridir

Mercek Sapınçları:

Mercek Gauss koşullarına uygun olarak kullanılmadığı zaman, elde edilen görüntüler bozulur ve sapınç (aberasyon) diye adlandırılan olaylar görülür

Renkser Sapınç: Beyaz ışıkta aydınlanmış bir nesne, az ya da çok önemli renklenme gösteren bir görüntü verir Buna merceğin kırılma indisinin, ışığın dalga boyuyla birlikte değişmesi yol açar Beyaz ışık farklı renklerdeki belirli sayıda ışınımın üst üste gelmesi biçiminde ele alınırsa (tek bileşenli [tek renkli] ışınım) bu ışığın kırmızı ışınımları morunkilerle aynı noktaya yakınsamazlar Böylelikle farklı renklerde birçok görüntü elde edilir Bunlar ancak kısmen üst üste gelirlerKaynakwh: Mercek ve Aynalar

Geometrik Sapınç: Büyük açılımlı bir demet kullanıldığında bir nesne noktası, bir P’görüntü noktası verir; çünkü merceğin kenar bölgelerinden geçen ışınlar eksene yakın bölgeden geçenlere oranla daha çok parlar; yakınsak bir merceğin merkez bölgesine göre kenarları da yakınsak, ıraksak bir merceğin kenarları da daha ıraksaktır (küresel sapınma) Yukarıdaki bozulma düzeltilse bile, mercek, ana eksenin yakınında bulunan bir noktanın görüntüsünü, bu noktadan çıkan demet çok genişse normal biçiminde vermez Biçimi kuyruklu yıldızı (komet) anımsatan bir leke elde edilir; bu sapınca koma adı verilir

Dar demetlerin kullanılması, kusurlardan arınmış görüntülerin elde edilmesi için yeterli olmaz Gerçek merceğin ana eksenine çok eğimli olarak gelen ince bir ışık demetiyle nesne-noktanın iki ayrı görüntüsü meydana gelir Astigmatizm adı verilen bu sapınç bir dairesel yarı çaplarını aynı anda net bir görüntüsü elde edilmesinin olanaksızlaşmasından kaynaklanır: Yatay çap belirgin olunca dikey çap belirsizdir; bu durumun tersi de söz konusudur

Ayrıca bu kusurlar düzeltilse bile ana eksene dik olan geniş bir düzlemsel yüzeyin görüntüsü eğri bir yüzeydir Bu kusara alan eğriliği adı verilir

Yukarıda sözü edilen kusurlar giderildikten sonra başkaları ortaya çıkabilir; bunların sonucu olarak görüntülerin doğrusal büyümesi, merceğin ekseninden uzaklaştıkça artar Böylece, eksenden geçmeyen bir doğru çizgi içbükeyliği görüntünün merkezine doğru (fıçı biçiminde bükülme) ya da ters yönde (hilal biçiminde bükülme) dönmüş olan eğri bir çizgi verir

Bu sapınçların azaltılması sorunu çok güçtür, çünkü düzeltilmeleri için gerekli koşullar çoğu kez birbirine karşıttır Gözlükçüler, isteğe göre, çeşitli merceklerin biçimlerinden, maddelerinden ve karşılıklı yerlerinden yararlanmak amacıyla bir çok merceği bir arada kullanırlar

Özel Mercekler:

Silindirik mercekler, silindir bir yüzey ve bir düzlemle, küresel-silindirik mercekler bir küre ve silindirle sınırlandırılmıştır Bazı merceklerse yüzlerinden biri bir düzlem ya da bir küreyle değiştirilebilen, iki tor yüzeyiyle sınırlandırılmıştır; bu tor mercekler özellikle gözlerdeki astigmat durumunun düzeltilmesine yararlar Fresnel’in deniz fenerlerinde kullanılan kademeli mercekleri eksenin küresel sapıncının kısmen, ama yeterli olarak giderilmesini sağlar Merkez bölgesinin kalınlığının azaltılması, büyük çapta uygulamaların gerçekleştirilmesine olanak verir Böylelikle ısınma ve büyük enerji yitimi tehlikesi de azaltılmış olur

Merceklerin Kullanıldığı Yerler:

Dışbükey mercekler fotoğraf makinelerinde kullanılır Fotoğraf makinesinde, merceğin hemen arkasında bir fotoğraf filmi bulunur Fotoğraf makinesinin boyutları ve film ile mercek arasındaki uzaklık göz önünde tutlacak olursa, fotoğrafı çekilecek görüntünün makineye oldukça uzak olduğu kavranabilir İşte mercek bu uzaktaki cisimlerden, insanlardan ya da manzartadan gelen ışık ışınlarını topla***** ardındaki film üzerinde ödaklar ve burada görüntünün baş aşağı, yani ters bir resmini oluşturur Refleks tipi makinelerde, birincisinin aynısı ikinci bir mercek daha bulunur; bu mercek, aynı görüntüyü arkadaki bir cam ekranın üzerine düşürerek fotoğrafçının odaklama ayarını iyi yapabilmesine ve çekeceği resmi tam olarak görebilmesini sağlar

Zoom objektifliği makinelerde ise odak uzaklığının değişmesini sağlayan ayrı bir mercek sistemi bulunur

Sinema filmi göstericilerinden ya da slayt makinelerinde parlak biçimde aydınlatılmış filmden gelen ışık üzerine düşürmeye yarayan dışbükey mercekler kullanılır Film yalnızca 35 mm genişliğindedir, ama ekran üzerine düşürülen görüntünün genişliği metrelerce olabilir

Gözdeki Mercek :

Gözde de, görüntüyü oluşturan bir dışbükey mercek sistemi vardır Öndeki kavisli, saydam katman (kornea) ile arasındaki suyumsu sıvı bir sıvı mercek oluşturur; gözbebeğinden (iristeki küçük delik ) göze giren ışık, ilk aşamada bu mercek tarafından odaklanır Sonra ışık, gözbebeğinin ardında yer alan, içteki dışbükey göz merceğinden geçer Bakılmakta olan cismin görüntüsünün odaklama ayarının yapılabilmesi için, küçük kaslar göz merceğinin eğriliğini ve biçimini değiştirebilir Görüntü, gözün arkasında, ağtabaka denen ışığa duyarlı bir alanın üzerinde oluşur Mercek sistemi dışbükey olduğundan görüntü baş aşağı gelmiş durumdadır;görüntüyü doğru konuma getiren beyindir

Merceğin Oluşturduğu Görüntü

mercekler_23jpg

Elinize dışbükey, yani yakınsak bir mercek alın ve merceği bir cisme iyice yaklaştırın; öyle ki, mercek ile cisim arasındaki uzaklık, merceğin odak uzaklığından daha küçük olsun Bu durumda cismi doğal konumunda, ** büyültülmüş olarak göreceksiniz Daha sonra merceğin ardına, yani sizin baktığınız tarafına bir kart koyun; bu durumda, kartın üzerinde cismin görüntüsünün oluşmadığını fark edeceksiniz(oysa pencereye tutulan mercek örneğinde görüntü oluşmuştu ) Kart, film yada ekran üzerine düşürülebilen görüntülere “gerçek “ görüntü denir Bu tür yüzeylerin üzerinde oluşturulamayan görüntülere de sanal görüntü adı verilir yada eski adıyla zahiri görüntü denir Sanal görüntüler ancak merceğin içinden bakılarak görülebilir

Bir büyüteç ya da oyuncak bir teleskopla bakarken, gözlenen cismin çevresinde genellikle renkli saçakların oluştuğunu görürsünüz Bunun nedeni farklı renklerden ışık ışınlarının mercekten geçerken farklı açılarla kırılmasıdır Örneğin, mavi ışık ışınları kırmızı ışık ışınlarından daha büyük bir açıyla kırılmaya uğrar Beyaz ışık, gökkuşağındaki bütün renklerin karışımından oluştuğu için, görüntünün çevresinde bir gökkuşağı saçağı oluşur Bu saçağı gidermek için mercek, her biri ayrı tür camdan yapılmış iki katman halinde hazırlanır Bu tip merceklere bileşik mercek denir Bunların üretimi oldukça zor ve masraflıdır; kaliteli fotoğraf makinelerinin ve dürbünlerin pahalı olmasının nedeni de budur

mercekler_1jpg

Merceklerin Yapımı ve Tarihi

Mercekler, cam bloklarının karborundum (silisyum karbür) ya da korindon (alüminyum oksit) gibi aşındırıcı bir tozla zımparalanmasından sonra, demir oksitli bir cila macunuyla perdahlanması(parlatılması) yoluyla hazırlanır Bu işlemlerden bazıları makineyle gerçekleştirilir, ama gene de mercek yapımsüreci yavaş ve pahalıdır; son perdah işlemi ve merceğin sınanması büyük hüner ister Günümüzde, gözlük camı, kontak lens ve büyüteç yapımında plastiklerden de yararlanılır; bu tür gözlük camlarına piyasada organik cam denir

Eski Yunanlılar ve Romalılar, güneş ışınlarını odaklı***** ateş yakmak için bazen içi su dolu cam kaplardan yararlanırlardı Gözlük ve büyüteç 1300’den önce; teleskop 1608’de icat edildi Çok güçlü bir büyüteç türü olan MİKROSKOP;TELESKOP kendi maddelerinde ayrıntılı olarak işlenmiştir Topluiğne başı büyüklüğündeki merceklerden, 1 metre çapındaki merceklere kadar çok değişik boyutlarada mercekler yapılabilir ABD’de, Wisconsin’deki Yerkes Gözlemevi’nde bulunan büyük teleskopun objektif büyüklüğü 1 metredir

Kalın kenerlı mercek gelen ışınları dağıtarak yansıtır Işınların devamını arkaya doğru çizersek odak noktasını buluruz Mercek ile odak noktası arasına odak uzaklığı denir Gerçek gösteriminde uçlar kalındır göbek bölgesi incedir Sembolik gösterimde ise bir çizgi çizilir ve *>* işaretinin saat yönünde 90 derece döndürüldüğünde, o yaptığımız çizginin üzerine konur Böylece kalın kenerlı merceğin sembolik gösterimini elde etmiş oluruz

Miyop tedavisinde kuLLanıLan gözLükLerde bu mercek kuLLanıLır

Cisimlerin görüntüsünü oluşturmakta kullanılan, özel olarak biçimlendirilmiş cam ya da başka saydam madde parçalarına mercek denir Optik aygıtların pek çoğunda, örneğin fotoğraf makinesi, teleskop, büyüteç ve gözlükte mercek kullanılır Gözün kendisinde de doğal bir mercek sistemi bulunur

Mercek Nasıl Çalışır?

Işık, uzayda ya da havada düz bir çizgi üzerinde yol alır Bunu anlayabilmek için ortası delinmiş iki kart alın ve kartları gözünüzle elektrik ampulü arasında tutun Ampulü görebilmeniz için, ampul ile her iki karttaki deliklerin aynı hizada, yani düz bir çizgi üzerinde bulunması gerekir Işık, berrak suda ya da camda da doğrusal olarak yol alır Ama eğer, bir saydam maddeden bir başka saydam maddeye (örneğin, havadan suya ya da sudan havaya) geçerse kırılır, yani doğrultusunu değiştirir; ışık yeni maddenin yüzeyine tam dik açıyla (90°) gelmediği sürece bu kırılma olayı her zaman gerçekleşirKaynakwh: Mercek ve Aynalar

Işık, suda olduğu gibi camda da kırılmaya uğrar Havadan cama geçtiğinde kırılır, camdan havaya geçtiğinde gene kırılır Ama camın iki yüzeyi pencere camındaki gibi birbirine paralel değilse, ışığın cama giriş doğrultusu ile çıkış doğrultusu aynı olmaz Bu doğrultu değişikliklerinin nedeni ışığın camda ya da suda havadaki kadar hızlı yol alamamasıdır

Üçgen biçimli cam bloklarına prizma denir Işık, pencere camından geçerken nasıl kınlıyorsa, prizmanın içinden geçerken de öyle kınlmaya uğrar Eğer iki prizma, tabanlarından birleştirilirse, Güneş'ten ya da bir lambadan gelen ışık ışınlan, bu prizmalardan geçtikten sonra bir araya toplanır; ışık ışınlarının bir araya toplanması olayına yakınsama denir Ama eğer prizmalar tabanlanndan değil de tepe noktalanndan uç uca birleştirilirse tam tersi bir etki elde edilir, yani ışık ışınları prizmalardan geçtikten sonra bu kez birbirinden aynlarak dışan doğru yayılır; ışık ışınlarının bu birbirinden uzaklaşması olayına da ıraksama denir İşte bu birinci prizma düzeni (taban tabana birleşme) dışbükey merceklerin, ikinci prizma düzeni ise (uç uca birleşme) içbükey ya da ıraksak merceklerin temelini oluşturur Ama uygulamada mercekler, prizmada olduğu gibi köşeli değil, genellikle eğri yüzeyli olarak yapılır Dışbükey mercekler "dışa" doğru, içbükey mercekler ise "içe" doğru kavislidir Eğer merceğin bir yüzü düz, öteki yüzü kavisli ise, bu ya bir düzlem-dışbükey ya da düzlem-içbükey mercektir

Günlük yaşamdan bildiğimiz büyüteç, bir dışbükey, yani yakınsak mercektir Büyüteç, güneş ışınları mercek yüzeyine dik gelecek biçimde Güneş'e tutulursa, ışınlar elin ya da kâğıdın üzerinde küçük bir noktada toplanabilir Böylece, Güneş'in hem ışığı, hem de ısısı küçük bir alan üzerinde yoğunlaştığından, bu alan çok parlak ve sıcak olur Eskiden ateş yakmak için bu tür cam parçalarından yararlanılırdı Şişe kırığı ya da benzeri eğri bir cam parçası da böyle bir mercek işlevi görebilir ve bir rastlantı sonucu, örneğin bir orman yangının çıkmasına neden olabilir

Eğer pencereden gelen ışığa bir büyüteç tutulur ve büyütecin ardına beyaz bir kart konursa, kart ile mercek arasındaki uzaklık doğru olarak ayarlandığında kartın üzerinde pencerenin baş aşağı duran küçük bir görüntüsü oluşur Mercek ile kart arasındaki uzaklığa merceğin odak uzaklığı denir Ama bu mercekten uzaktaki cisimler için geçerlidir; oysa yakın cisimler için görüntü uzaklığı odak uzaklığına eşit değildir Odak uzaklığı ne kadar küçükse, merceğin büyütme gücü de o kadar büyük olur Eğer kart mercekten çok uzakta ya da ona çok yakın tutulursa, pencerenin görüntüsü bulanık olur Kart ile mercek arasındaki uzaklığı net bir görüntü ya da resim elde edebilecek biçimde ayarlamaya odaklama denir

Merceklerin Kullanıldığı Yerler

Dışbükey mercekler fotoğraf makinelerinde kullanılır Fotoğraf makinesinde, merceğin hemen arkasında bir fotoğraf filmi bulunur Fotoğraf makinesinin boyutları ve film ile mercek arasındaki uzaklık göz önünde tutulacak olursa, fotoğrafı çekilecek görüntünün makineye oldukça uzak olduğu kavranabilir

İşte mercek bu uzaktaki cisimlerden, insanlardan ya da manzaradan gelen ışık ışınlarını topla***** ardındaki film üzerinde odaklar ve burada görüntünün baş aşağı, yani ters bir resmini oluşturur Refleks tipi makinelerde, birincisinin aynısı ikinci bir mercek daha bulunur; bu mercek, aynı görüntüyü arkadaki bir cam ekranın üzerine düşürerek fotoğrafçının odaklama ayarını iyi yapabilmesini ve çekeceği resmi tam olarak görebilmesini sağlar

Zoom objektifli makinelerde ise, odak uzaklığının değişmesini sağlayan ayrı bir mercek sistemi bulunur

Sinema filmi göstericilerinde ya da slayt makinelerinde parlak biçimde aydınlatılmış filmden gelen ışık ışınlarını büyük bir ekranın üzerine düşürmeye yarayan dışbükey mercekler kullanılır Film yalnızca 35 mm genişliğindedir, ama ekran üzerine düşürülen görüntünün genişliği metrelerce olabilir

Gözdeki Mercekler

Gözde de, görüntüyü oluşturan bir dışbükey mercek sistemi vardır Öndeki kavisli, saydam katman (kornea) ile ardındaki suyumsu sıvı bir sıvı mercek oluşturur; gözbebeğinden göze giren ışık, ilk aşamada bu mercek tarafından odaklanır Sonra ışık, gözbebeğinin ardında yer alan, içteki dışbükey göz merceğinden geçer Bakılmakta olan cismin görüntüsünün odaklama ayarının yapılabilmesi için, küçük kaslar göz merceğinin eğriliğini ve biçimini değiştirebilir Görüntü, gözün arkasında, ağtabaka denen ışığa duyarlı bir alanın üzerinde oluşur Mercek sistemi dışbükey olduğundan görüntü baş aşağı gelmiş durumdadır; görüntüyü doğru konuma getiren beyindir

Merceğin Oluşturduğu Görüntü

Resimi büyültmek için tıklayın Orjinal Boyut: 738x357

Elinize dışbükey, yani yakınsak bir mercek alın ve merceği bir cisme iyice yaklaştırın; öyle ki, mercek ile cisim arasındaki uzaklık, merceğin odak uzaklığından daha küçük olsun Bu durumda cismi doğal konumunda, ama büyütülmüş olarak göreceksiniz Daha sonra merceğin ardına, yani sizin baktığınız tarafına bir kart koyun; bu durumda, kartın üzerinde cismin görüntüsünün oluşmadığını fark edeceksiniz (oysa pencereye tutulan mercek örneğinde görüntü oluşmuştu) Kart, film ya da ekran üzerine düşürülebilen görüntülere "gerçek" görüntü denir Bu tür yüzeylerin üzerinde oluşturulamayan görüntülere de "sanal" görüntü ya da eski adıyla "zahiri" görüntü denir Sanal görüntüler ancak merceğin içinden bakılarak görülebilir

Bir büyüteç ya da oyuncak bir teleskopla bakarken, gözlenen cismin çevresinde genellikle renkli saçakların oluştuğunu görürsünüz Bunun nedeni farklı renklerdeki ışık ışınlarının mercekten geçerken farklı açılarla kırılmasıdır Örneğin, mavi ışık ışınları kırmızı ışık ışınlarından daha büyük bir açıyla kırılmaya uğrar Beyaz ışık, gökkuşağındaki bütün renklerin karışımından oluştuğu için, görüntünün çevresinde bir gökkuşağı saçağı oluşur Bu saçağı gidermek için mercek, her biri ayrı tür camdan yapılmış iki katman halinde hazırlanır Bu tip merceklere bileşik mercek denir Bunların üretimi oldukça zor ve masraflıdır; kaliteli fotoğraf makinelerinin ve dürbünlerin pahalı olmasının nedeni de budur

Merceklerin Yapımı ve Tarihi

Mercekler, cam bloklarının karborundum (silisyum karbür) ya da korindon (alüminyum oksit) gibi aşındırıcı bir tozla zımparalanmasından sonra, demir oksitli bir cila macunuyla perdahlanması (parlatılması) yoluyla hazırlanır Bu işlemlerden bazıları makineyle ger çekleştirilir, ama gene de mercek yapım süreci yavaş ve pahalıdır; son perdah işlemi ve merceğin sınanması büyük hüner ister Günümüzde, gözlük camı, kontak lens ve büyüteç yapımında plastiklerden de yararlanılır; bu tür gözlük camlarına piyasada "organik" cam denir

Eski Yunanlılar ve Romalılar, güneş ışınlarını odakla***** ateş yakmak için bazen içi su dolu cam kaplardan yararlanırlardı Gözlük ve büyüteç 1300'den önce; teleskop 1608'de icat edildi Topluiğne başı büyüklüğündeki merceklerden, 1 metre çapındaki merceklere kadar çok değişik boyutlarda mercekler yapılabilir ABD'de, Wisconsin'deki Yerkes Gözlemevi'nde bulunan büyük teleskopun objektif büyüklüğü 1 metredir