Mercekler ve Özel Işınlar

Mercekler

Mercekler mikroskop­tan gözlüğe, kameralardan teleskoplara kadar pek çok optik araçta kullanılır. Mercekler genelde camdan ya da sert plastikten yapılan en az bir yüzü küresel araçlardır.

Cisimlerin görüntüleri­ni büyütme, küçültme özelliğine sahip, su, cam ya da mika gibi saydam maddelerden yapılmış araçlara mercek adı verilir.

Ortası kalın, kenarları ince olan merceklere ince ke­narlı (yakınsak) mercekler adı verilir. İnce kenarlı merceği basitçe temsil etmek için çift ta­raflı ok kullanılır.

Kenarları kalın ortası ince olan merceklere kalın ke­narlı (ıraksak) mercekler adı verilir. Kalın kenarlı merceği basitçe temsil etmek için aşağıdaki gibi ok uçları içeri dönük bir şekilde gösterilir.

mercekler

İnce kenarlı merceklerin  ortası kalın kenarları incedirler. Kalın kenarlı merceklerde ise durum tam tersidir .Yani kenarlar kalın orta kısım incedir.



Paralel ışın demeti merceğe gönderildiğinde, mercek ince kenarlıysa, ışınlar bir noktada toplanır, mercek ka­lın kenarlıysa ışınlar bir noktadan dağılıyormuş gibi kı­rılır. Bu noktaya merceğin odak noktası adı verilir.

İnce kenarlı merceklerde   obje odak noktasından daha uzakta olduğu sürece  görüntü gerçek ve terstir.Obje odak noktasından daha yakına geldiğinde  görüntü düz ve zahiri olur.

Iraksak merceklerde ise görüntü her zaman  düz zahiri ve objeyle lens arasındadır.

İnce kenarlı mercekler ışığı toplar, kalın kenarlı mer­cekler ışığı dağıtır. Bundan dolayı yakınsak ve ıraksak mercek tabirleri de kullanılabilir. Bu durum merceğin kırılma indisinin ortamın kırılma indisinden büyük ol­ması halinde mümkündür.

Odak noktasının merceğe olan uzaklığına ise odak uzaklığı denir. Fakat burada odak uzaklığı küresel yüzeylerin yarıçapının yarısı kadar değildir. Eğer merceğin iki küresel yüzeyi de aynı eğrilikte ise hem sağından gelen ışınlar, hem de solundan gelen ışınlar her iki yüzeyde de eşit miktarda kırıldıkları için mercekten eşit uzaklıklarda odaklanırlar. Yani merceğin her iki tarafında olan odak noktaları merceğe eşit uzaklıkta olur.

İnce Kenarlı Mercekte Özel Işınlar

İnce Kenarlı Mercekte Özel Işınlar:

İnce kenarlı mercekte özel ışın ve görüntüler çukur aynanın aynısıdır. Sadece aynada yansıma, mercekte ise kırılma olayı vardır.

1. Asal eksene paralel gelen ışın, odaktan geçecek şekilde kırılır.


2. Odaktan geçecek şekilde gelen ışın, asal eksene paralel gider.

3. Odak uzaklığının iki katı mesafede gelen ışın, yine odak uzaklığının iki katı mesafeden geçecek şekilde kırılır.


4. Merceğin optik merkezinden geçecek şekilde gelen ışın doğrultu değiştirmeden gider.

Herhangi bir ışının davranışını bulmak için şekildeki gibi ışına parelel ve optik merkezden geçen bir yardımcı eksen çizilir.

 Mercekler ; mikroskop,teleskop,dürbün,fotoğraf makineleri  gibi  birçok modern cihazın temelini oluştururlar.Optik fizikte  mercekler çok detaylı incelenmiş ve  formüller oluşturulmuştur Basitleştirilmiş formüller sayesinde görüntünün yerini boyunu ve tipi  öngörülebilmektedir.

 İnce kenarlı merceklerin temel özellikleri yakınsak mercek formülüyle belirlene bilinir.

.

Herhangi Bir Işının Yolu

Herhangi bir ışının davranışını bulmak için ışığa paralel ve optik merkezden geçen bir yardım­cı eksen çizilir. Sonra gerçek eksenin odağından dik­me çıkılır. Yardımcı odak bulunur ve ışık bu odaktan geçirilir.

ince kenarlı mercek


Ya da ince kenarlı mercek asal eksene doğru, kalın ke­narlı mercek de asal eksenden uzaklaştıracak şekilde kırar. Bu bilgiyi ve özel ışınları dikkate alarak yardımcı eksen çizmeden de herhangi bir ışının izleyeceği yol bulunabilir.

Kalın Kenarlı Mercekte Özel Işınlar

Kalın kenarlı mercekteki özel ışınlar ve görüntü çizimleri tümsek aynadaki özel ışınlar ve görüntü çizimlerinin aynısıdır. Sadece tümsek aynada yansıma, merceklerde ise kırılma neticesinde görüntüler oluşacaktır.

1. Asal eksene paralel gelen ışın uzantısı odaktan geçecek şekilde kırılır.


2. Uzantısı odaktan geçecek şekilde gelen ışın asal eksene paralel gidecek şekilde kırılır.

3. Uzantısı 2F noktasından geçecek şekilde gelen ışın yine uzantısı 2F noktasından geçecek şekilde kırılır.

4. Optik merkeze gelen ışın kırılmadan gider.

Yakınsak Mercekte Görüntü Oluşumu


Yakınsak mercekle odak uzaklığı içindeki cisimlere baktığımızda cisimleri olduğundan büyük ve düz görebiliriz. Bu amaçla kullanılan ince kenarlı merceğe büyüteç denir. Eğer cisim merceğin odak uzaklığının dışında ise ters görünür. Odağın dışındaki cisim merceğe yaklaştıkça görüntü büyüyerek mercekten uzaklaşır. Odaktaki cismin görüntüsü son­suzda olacağı için görünmez.

Cisim merceğe yaklaştıkça görüntü de büyüyerek mercekten uzaklaşır. Cisim odaktan sonra merceğe yaklaştıkça zahiri görüntü küçülerek merceğe yaklaşır.

Kalın Kenarlı Mercekte Görüntü Çizimi

Şekilde görüldüğü gibi cisim nerede olursa olsun görüntü her zaman cismin olduğu taraftaki odakla mercek arasında düz, zahiri ve boyu cismin boyundan küçük olur. Cisim merceğe yaklaştıkça görüntü de merceğe yaklaşır ve boyu artar. Cisim sonsuzda iken görüntü odakta olur.