Toplayan
ve dağıtan
cam
Aynada ışık yansıyordu, mercekte kırılıyor. Sonuç şaşırtıcı biçimde benzer: ince kenarlı mercekler çukur ayna, kalın kenarlı mercekler tümsek ayna ile benzer özellik gösteriyor.
Yüzeylerden en az biri küresel olan iki yüzey arasında kalan saydam ortama mercek denir.
İki küresel yüzeyi bulunan saydam yüzeylerin mercek oluşturabilmesi için eğrilik merkezlerinin çakışık olmaması gerekir.
Şekillerde bu iki merkez M₁ ve M₂, yarıçapları da R₁ ve R₂ ile gösterilir.
Asal eksene paralel gelen tek renkli ışınlar, ince kenarlı merceği geçtikten sonra asal eksen üzerindeki bir noktada toplanır. Kalın kenarlı merceklerde ise ışın asal eksen üzerinde bir noktadan geliyormuş gibi kırılır. Bu noktaya merceğin odak noktası (F) denir.
Bir merceğin her iki tarafında birer tane olmak üzere iki tane odağı bulunur.
Gelen ışığı optik eksene doğru toplayan merceklere ince kenarlı mercek denir.
İnce kenarlı mercekler çukur ayna ile benzer özellik gösterir.
Gelen ışığı asal eksenden uzaklaştıracak şekilde kıran merceğe kalın kenarlı mercek denir.
DİKKAT: Kalın kenarlı merceğin odak uzaklığı –f dir.
Kalın kenarlı mercekler tümsek ayna ile benzer özellik gösterir.
Küresel aynada odak uzaklığı yalnız yarıçapa bağlıydı; ortam ve renk fark etmiyordu. Mercekte durum tam tersi: üç faktör birden etkiliyor.
| Karşılaştırma | Küresel ayna | Mercek |
|---|---|---|
| Işık ne yapar? | Yansır | Kırılır |
| Ortamın cinsi odağı etkiler mi? | Hayır (ortamın cinsine bağlı değil) | Evet; yoğunluk farkı arttıkça odak uzaklığı azalır |
| Işığın rengi odağı etkiler mi? | Hayır (ışığın rengine bağlı değil) | Evet; en fazla mor, en az kırmızı kırılır |
| Eğrilik yarıçapı | f = r/2 | Yarıçap azalınca odak uzaklığı azalır |
| Kaç odak var? | Bir | İki (her iki tarafta birer tane) |
"Ayna suya batırıldı" sorusunda odak uzaklığı değişmez; "mercek suya batırıldı" sorusunda değişir. Sebebi basit: aynada olay yansıma, mercekte kırılma. Kırılma iki ortamın indisine bağlı olduğu için ortam değişince mercek de değişir. Aynı mantıkla renkler de yalnızca mercekte fark yaratır: FM < FK, yani morun odağı merceğe daha yakındır.
Düğmelere bas: her özel ışının tanımı, çizimi ve onu diğerlerinden ayıran ipucu birlikte geliyor.
| Gelen ışın | Kırıldıktan sonra |
|---|---|
| Asal eksene paralel gelen ışın | F den geçer |
| Odaktan gelen ışın | Asal eksene paralel geçer |
| 2F ten gelen ışın | 2F den geçer |
| Optik merkeze gelen ışın | Kırılmadan yoluna devam eder |
| Odakla optik merkez arasından gelen ışın | Uzantısı asal ekseni keserek geçer |
| 2F dışından gelen ışın | F ile 2F arasından geçer |
Gelen ışığı asal eksenden uzaklaştıracak şekilde kıran merceğe kalın kenarlı mercek denir. Odak uzaklığı –f olduğu için çizimlerde kesikli uzantılar kullanılır.
| Gelen ışın | Kırıldıktan sonra |
|---|---|
| Asal eksene paralel gelen ışın | Uzantısı F den geçecek şekilde kırılır |
| Uzantısı odaktan geçecek şekilde gelen ışın | Asal eksene paralel kırılır |
| Uzantısı 2F den geçecek şekilde gelen ışın | Kırıldıktan sonra uzantısı 2F den geliyormuş gibi gider |
| Asal ekseni keserek gelen ışın | Kırıldıktan sonra uzantısı F ile mercek arasından geçer |
| Optik merkezden geçecek şekilde gelen ışın | Kırılmadan yoluna devam eder |
Optik merkeze gelen ışın kırılmadan yoluna devam eder. Bu ışın hem ince hem kalın kenarlı mercekte aynı davranır; çizime başlamak için en güvenli ışın budur.
Kalın kenarlı mercekte özel ışın adları uzantı üzerinden kurulur: "uzantısı odaktan geçecek şekilde gelen" ile "asal eksene paralel gelen" ışınları karıştırmamak için şu soruyu sor: odaktan geçen şey gelen ışının uzantısı mı, kırılan ışının uzantısı mı? İlkinde çıkış paralel olur, ikincisinde giriş paraleldi.
Rastgele gelen "kırıldıktan sonra ne oluyor" ifadesini oku, gelen ışının hangisi olduğunu seç.
Mercek, günde en çok baktığın optik parça.
Çünkü gelen ışığı optik eksene doğru toplayan merceklere ince kenarlı mercek denir ve ince kenarlı mercekler çukur ayna ile benzer özellik gösterir. Yazıyı büyütmek için toplayıcı bir mercek gerekir.
O bir kalın kenarlı mercektir: gelen ışığı asal eksenden uzaklaştıracak şekilde kırar ve odak uzaklığı –f dir. Böylece göze giren ışınlar biraz dağıtılır.
Her biri yüzeylerden en az biri küresel olan saydam ortam, yani mercek. Sensöre net görüntü düşürmek için asal eksene paralel gelen ışınların odakta toplanması kullanılır.
Güneş ışınları paralel gelir ve ince kenarlı merceği geçtikten sonra asal eksen üzerindeki bir noktada toplanır. Kâğıdı tam o noktaya, yani odağa tutman gerekir.
Çünkü gözünün ön yüzeyi (kornea) kırıcı gücünün neredeyse tamamını havayla arasındaki büyük fark sayesinde kazanır. Suya girince o fark azalır — su, gözün içindeki sıvıya çok benzer bir yoğunluktadır. Fark azalınca kırılma azalır, odak uzaklığı uzar ve görüntü ağ tabakanın arkasına düşer; bu yüzden bulanık görürsün. Deniz gözlüğü gözünle su arasına hava koyarak farkı geri getirir ve netlik döner.
Beyaz ışık demeti merceğe gönderildiğinde en fazla mor en az kırmızı ışık kırılır. Buna göre de FM < FK olur. Her renk farklı noktada odaklandığı için kenarlarda renk saçakları görünür.
Yarıçapı küçük olduğu için çok güçlüdür: merceklerin eğrilik yarıçapları azalınca odak uzaklığı da azalır. Küçük boncuğu yazıya çok yaklaştırman gerekir.
Optik merkeze gelen ışın kırılmadan yoluna devam eder. İki mercek türünde de aynı davrandığı için çizime bununla başlamak en güvenlisi; ikinci ışın olarak asal eksene paralel geleni ekle.
Cevap iki: bir merceğin her iki tarafında birer tane olmak üzere iki tane odağı bulunur. Aynada tek odak vardı; mercekte ışık geçtiği için iki taraf da simetriktir.
30 sorudan oluşan bu test ile "Merceklerin Özellikleri ve Merceklerde Özel Işınlar" ünitesini ne kadar kavradığını gör. Her sorudan sonra anında geri bildirim alacaksın.
Yüzeylerden en az biri küresel olan iki yüzey arasında kalan saydam ortama mercek denir.
İki küresel yüzeyi bulunan saydam yüzeylerin mercek oluşturabilmesi için eğrilik merkezlerinin çakışık olmaması gerekir.
Paralel gelen ışınlar ince kenarlı mercekte bir noktada toplanır, kalın kenarlıda o noktadan geliyormuş gibi kırılır; bu noktaya odak noktası denir.
Bir merceğin her iki tarafında birer tane olmak üzere iki tane odağı bulunur.
Gelen ışığı optik eksene doğru toplayan merceklere ince kenarlı mercek denir; çukur ayna ile benzer özellik gösterir.
Gelen ışığı asal eksenden uzaklaştıracak şekilde kıran merceğe kalın kenarlı mercek denir; tümsek ayna ile benzer özellik gösterir.
Kalın kenarlı merceğin odak uzaklığı –f dir.
Ortamlar arasındaki yoğunluk farkı arttıkça kırılma artar, odak uzaklığı azalır.
Merceklerin eğrilik yarıçapları azalınca odak uzaklığı da azalır.
Beyaz ışık demeti merceğe gönderildiğinde en fazla mor en az kırmızı ışık kırılır.
Asal eksene paralel gelen ışın kırıldıktan sonra F den geçer.
Odaktan gelen ışın kırıldıktan sonra asal eksene paralel geçer.
2F ten gelen ışın kırıldıktan sonra 2F den geçer.
Optik merkeze gelen ışın kırılmadan yoluna devam eder.
Odakla optik merkez arasından gelen ışın kırıldıktan sonra uzantısı asal ekseni keserek geçer.
2F dışından gelen ışın kırıldıktan sonra F ile 2F arasından geçer.
Asal eksene paralel gelen ışın, uzantısı F den geçecek şekilde kırılır.
Uzantısı 2F den geçecek şekilde gelen ışın, kırıldıktan sonra uzantısı 2F den geliyormuş gibi gider.
Asal ekseni keserek gelen ışın kırıldıktan sonra uzantısı F ile mercek arasından geçer.