Fizik

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

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 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 ışın ve görüntüler çukur ay­nanın aynısıdır. Sadece aynada yansıma, mercekte de kırılma olayı vardır. Şimdi ışınları teker teker inceleye­lim.

  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 mesafeden (2F) gelen ışın, yine odak uzaklığının iki katı mesafeden geçe­cek şekilde kırılır.
  4. Merceğin optik merkezinden geçecek şekilde ge­len ışın doğrultu değiştirmeden gider.

ince kenarlı mercek

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 onlarda yansıma, merceklerde ise kırılma neticesinde görüntüler oluşur.

  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 doğrultu değiştirmeden gider.

kalın kenarlı mercek

İnce Kenarlı Mercekte Görüntü Oluşumu

İnce kenarlı 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

Kalın kenarlı mercekle cisimlere bakıldığında ci­simlerin daima küçük ve düz görüntüleri görülür. Cisim nerede olursa ol­sun görüntü her zaman cismin olduğu taraftaki odakla mercek ara­sında düz, zahiri ve c boyu cismin boyun­dan küçük olur.

Cisim merceğe yak­laştıkça görüntü de merceğe yaklaşır ve boyu büyür. Cisim sonsuzda iken gö­rüntü odakta olur.

Göz Kusurları ve Merceklerle Düzeltilmesi

Miyop Göz Kusuru

Göz kusurlarından biri olan miyopluk yakını görüp uzağı net görememe durumudur. Yani miyop göz ku­suru olanlar yakındaki cisimleri görmede bir problem yaşamazken uzaktaki cisimleri net olarak göremezler. Miyop gözde görüntü mercekle retina tabakası arasın­da oluşur. Bu göz kusurunu düzeltmede kalın kenarlı mercek ya da lens kullanılır.

miyop göz kusuru

Kalın kenarlı mercek cisimden gelen ışınları dağıtarak kırdığı için göz merceği, görüntüyü retina tabakası üzerinde oluşturur.

Hipermetrop Göz Kusuru

Bir diğer göz kusuru olan hipermetropluk uzağı görüp yakını net görememe durumudur. Yani hipermetrop göz kusuru olanlar uzaktaki cisimleri görmede bir problem yaşamazken yakındaki cisimleri net olarak göremezler.

Bu göz kusurunu düzeltmede ince kenarlı mercek ya da lens kullanılır.

Mercekler ve Kullanım Alanları

İçinde mercek, prizma gibi araçlar bulunan ve ışıkla çalışan araçlar optik araçlar olarak adlandırılır.

Göz kusurlarının da düzeltilmesinde kullanılan lens ve gözlükler en bilinen optik araçlardandır.

En çok kullandığımız mercekli araçlar­dan biri de fotoğraf makineleridir. Fotoğraf makinelerinin görüntü alınan kısmı olan objektif içinde in­ce kenarlı mercek bu­lunur. Objektif ileri geri hareket ettirilerek maki­ne içindeki ekran üzerinde net gö­rüntü elde edilir.

Video kameralarında da ince kenarlı mercek vardır. Ob­jektifin hareketi ile net gö­rüntü elde edilmesi sağ­lanır.

Teleskoplar çok uzak mesa­felerdeki cisimleri gözlemle­mek için kullanılan ve yapısın­da ince kenarlı mercek bulunan optik araçlardır. Teleskopun objektif adını verdiğimiz kısmında, odak uzaklığı büyük ince kenarlı mercek; oküler adını verdiği­miz gözlemcinin baktığı kı­sımda ise odak uzaklığı küçük ince kenarlı mercek bulunur.

Mikroskop ve projeksiyon cihazlarının yapılarında da mercek bulunur.

Merceklerin Neden Olduğu Olaylar

Küçük cam parçaları, içi su dolu cam şişeler, içi su do­lu plastik şişeler ya da içi boş cam şişeler güneş ışığı­nı bir noktaya odaklayabilir.

Eğer bunlar kuru çayırların üzerinde bulunursa yangına sebep olabilir. Bu yüzden piknik yaptığımız yerlerde, çayır, ormanlık alanlarda içi dolu ya da boş şişeler bı­rakmamalı ve şişeleri kırıp etrafa atmamalıyız.