Mercek nedir özellikleri ve Bilgiler

Mercek Nedir?

Kırılma olayı sonucunda ışığı toplamaya ya da dağıtmaya yarayan saydam cisimlere
MERCEK denir 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.


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 yakınsayarak 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 gelirler.

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 toplayarak 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.







ÖSS de Çıkmış Mercek Soru ve Yanıtları

1. Şekilde, ince kenarlı merceğe gelen bir K ışını görülmektedir.
F ve F merceğin havadaki odak noktaları olduğuna göre, K ışını mercekten geçtikten sonra, su içinde hangi yolu izler?


A) I B) II C) III D) IV E) V
(1986 - ÖSS)


Merceğin yapıldığı maddenin kırılma indisi ile, içinde bulunduğu ortamın kırılma indisi arasındaki fark ne kadar fazla ise ışık o kadar çok, ne kadar az ise, ışık o kadar az kırılır.
nhava = 1, nsu = 1,33, ncam = 1,5 olduğundan, merceğin bir tarafına su doldurduğumuzda ışın daha az kırılır ve III ışını gibi gider.

Ayrıca, bir merceğin odak uzaklığı formülü,

olduğundan, odak uzaklığı nb bağıl kırılma indisi ile ters orantılıdır. Yani merceğin suya göre odak uzaklığı, havaya göre odak uzaklığından daha büyüktür.


2. Odak uzaklıkları f olan bir çukur ayna ile bir ince kenarlı mercek şekildeki gibi yerleştirilmiştir.
KL cisminin yalnız ayna ve yalnız mercek ile oluşan görüntüleri arasındaki uzaklık nedir?


A) Sıfır B) f C) 2f D) 3f E) 4f
(1987 - ÖSS)

Ayna ile merceğin odak uzaklığı f olduğundan cismin bulunduğu yer, çukur aynanın merkezi ve merceğin de 2F noktasıdır.
Çukur aynanın merkezindeki bir cismin görüntüsü, yine merkezde ve cisme göre terstir. Merceğin 2F noktasındaki bir cismin görüntüsü ise, merceğin diğer 2F noktasında ve cisme göre terstir.
Dolayısıyla bu görüntüler arasındaki uzaklık 4f dir.

3. İnce kenarlı özdeş iki mercek, şekildeki gibi yerleştirilmiştir. F odak noktasına konulmuş K cisminin, bu sistemdeki görüntüsünün boyu h, cisme uzaklığı d dir.
Sistemdeki I. mercek kaldırıldığında h ve d için ne söylenebilir? (f ; odak uzaklığıdır.)

A) İkisi de büyür.
B) İkisi de değişmez.
C) h değişmez, d büyür.
D) h değişmez, d küçülür.
E) h küçülür, d değişmez.
(1990 - ÖSS)

K cisminin görüntüsünün yeri özel ışınlar çizilerek şekillerdeki gibi bulunur. I. mercek kaldırılırsa, d büyür, h ise değişmez.


4.
Şekildeki çukur aynaların odak noktaları O noktasında çakışıktır.
I. aynanın asal eksenine paralel gelen K ışını aynalarda yansıyarak, ince kenarlı mercekten geçtikten sonra nasıl bir yol izler?

(1988 - ÖSS)

Çukur aynanın asal eksenine paralel olarak gelen ışık odaktan, odaktan gelen ışık ise asal eksene paralel yansır.
İnce kenarlı mercekte ise, asal eksene paralel olarak gelen ışık kırılarak odaktan geçer. Buna göre, K ışını şekildeki yolu izleyerek en son merceğin F odak noktasından geçer.


5. Düşey kesiti şekilde verilen düzenekte mercek, aynanın M merkezinde, aynanın tepesi de merceğin sıvıdaki F odak noktasındadır. Merceğe gelen I1, I2 ve I3 ışınları kırılma ve yansımalardan sonra mercekten çıkıyorlar.
Düzenekten çıkış doğrultusu, düzeneğe giriş doğrultusuyla çakışık olan ışınlar hangileridir?

A) Yalnız I1 B) Yalnız I3 C) I1 ve I3

D) I2 ve I3 E) I1, I2 ve I3
(1991 - ÖSS)


DÜZLEM AYNALAR
Yansıma:
Saydam ortamda hareket eden ışığın herhangi bir yüzeye çarpıp geri dönmesine Yansıma denir.Yansıma olayında ışığın hızı, frekansı, rengi vs. hiçbir özelliği değişmez.Sadece hareket yönü değişir.

Bir yüzeyle 90 derecelik açı yapan dikmeye yüzeyin normali denir.Gelen ışınla normal arasındaki açıya gelme açısı (a), yansıyan ışınla normal arasındaki açıya yansıma açısı (b) denir.

Yansımanın 2 yasası vardır:
1-) Gelen ışın, normal ve yansıyan ışın aynı düzlemdedir.
2-) Gelme açısı yansıma açısına eşittir.

Yüzeye gelen ışın demeti, yüzeyden de paralel olarak yansıyorsa bu yansımaya düzgün yansıma denir.
Yüzeye gelen ışın demeti, yüzeyden paralel olarak yansımıyorsa bu yansımaya dağınık yansıma denir.

Görüntü Oluşumu:

Herhangi bir cismi görebilmek için, cisimden yayılan ışınların göze gelmesi gerekir.Cisimden çıkan ışınlar doğrudan göze gelirse cisim görülür.Eğer cisimden çıkan ışınlar, yansıma veya kırılma sonucu göze gelirse algılanan şey cismin görüntüsü olur.

Görüntünün Özellikleri
1-) Noktasal bir cismin görüntüsünün oluşması için en az iki ışın gereklidir.
2-) Cisimden çıkan ışınlar (ayna,mercek) optik sistemlerde yansıdıktan sonra kesiştikleri yerde görüntüleri oluşur.
3-) Yansıyan veya kırılan ışınların kendileri kesişirse görüntü gerçek, uzantıları kesişirse görüntü zahiri(sanal) olur.
4-) Gerçek görüntüler ancak perde ya da ekran üzerine düşürüldüğünde görünürler.Zahiri görüntüler ise optik araçlarda görünen görüntülerdir.




AYNALAR

Üzerlerine düşen ışığın tamyasaklı yakınını yansıtabilen yüzeylere AYNA denir.Aynalar yansıtıcı yüzeyin şekline göre adlandırılırlar.Yansıtıcı yüzeyleri düz olan aynalara düzlem ayna, yansıtıcı yüzeyi çukur olan aynalara çukur ayna, yansıtıcı yüzeyleri tümsek olan aynalara tümsek ayna denir.

Düzlem Aynada Görüntü ve Özellikleri

Cisimden çıkan ışınlar, düzlem aynadan yansıyor ve uzantılarının kesiştiği yerde görüntü oluşuyor ise Görüntü ;

ü Zahiridir
ü Aynaya olan uzaklığı, cismin aynaya olan uzaklığına eşittir.
ü Boyu cismin boyuna eşittir.
ü Cisme göre sağlı solludur Sağ elimiz görüntümüzün sol elidir
ü Aynaya göre simetriktir.

Düzlem Aynada Özel Durumlar
1-) Düzlem aynada gerçek cismin görüntüsü her zaman zahiridir.Cismin aynaya uzaklığı görüntünün aynaya olan uzaklığına cismin boyuda görüntünün boyuna eşittir.,
2-) Aynaya paralel duran bir cisim v hızıyla yaklaşırsa görüntü aynaya -v hızıyla yaklaşır.
3-) Bir düzlem aynaya gelen ışığın doğrultusu değiştirilmeden, ayna a açısı kadar döndürülürse yansıyan ışın 2a kadar döner.
4-) Bir düzlem ayna yaklaştıkça gelme açısı, dolayısıyla yansıma açısı da büyür.Bu da yansıyan ışınlar arasındaki alanın büyümesi demektir.Ayna gözden uzaklaştıkça görüş alanı azalır.
5-) Kesişen iki düz ayna arasındaki açı a kadar ise aynalar arasında meydana gelen görüntü sayısı n= (360 / a )-1 tane olur.
6-)Paralel iki düzlem ayna arasındaki görüntü sayısı sonsuzdur.

KÜRESEL AYNALAR
Çukur Aynada Işınların Yansıması
Yansımanın en önemli şartı gelme açısının yansıma açısına eşit olmasıdır.Merkezden aynaya çizilen doğrular, küresel aynaların normalidir.Çünkü bu doğrular aynaya diktir.Özel ışınlar ;

1-) Asal eksene paralel gelen ışınlar yansıdıktan sonra odaktan geçer.Gelen ışığın normalle yaptığı açı, yansıyan ışığın normalle yaptığı açıya eşittir.
2-) Odaktan aynaya gelen ışınlar asal eksene paralel gidecek şekilde yansır.
3-) Merkezden gelen ışınlar yine merkezden geçecek şekilde yansır.Çünkü normal üzerinden gelen ışınlar, aynaya dik çarptıklarından kendi üzerlerinden geri yansırlar.
4-) Tepe noktasına gelen ışınlar, asal eksenle eşit açı yapacak şekilde yansırlar.Çünkü asal eksen de merkezden geçtiği için normaldir.






Çukur Aynada Görüntü;
1-) Cisim sonsuzda ise sonsuzdan gelen ışınlar asal eksene paralel geleceğinden, paralel gelen ışınlar ise yansıdıktan sonra odakta toplanırlar.Görüntü, odakta gerçek ve nokta halinde oluşur.

2-)Cisim merkezin dışında ise görüntü odak ve merkez arasında ters, gerçek ve boyu cismin boyundan küçüktür.
3-) Cisim merkezde ise görüntü merkezde ters gerçek ve boyu cismin boyundan büyüktür.
4-) Cisim odakta merkez arasında ise görüntü merkezin dışında ters, gerçek ve boyu cismin boyundan büyüktür.
5-) Cisim odakta ise yansıyan ışınlar birbirlerine paralel olduğundan, görüntü sonsuzda ve belirsizdir.
6-) Cisim ayna ile odak arasında ise görüntü aynanın arkasında düz, zahiri, boyu cismin boyundan büyüktür.

Tümsek Aynalarda Özel Işınlar

Tümsek aynada da çukur aynada olduğu gibi merkezden geçen bütün doğrular normaldir.Tümsek aynada odak noktası aynanın arkasında olduğu için zahiridir.Çünkü odak ışığın toplandığı noktadır.Tümsek aynada ışık toplanmaz.Sadece uzantıları odaktan geçer, kendileri geçemez.Bu ışınları ayrı ayrı inceleyelim;

1-) Asal eksene paralel gelen ışınlar, uzantıları odaktan geçecek şekilde yansırlar.
2-) Uzantıları odaktan geçecek şekilde gelen ışınlar, asal eksene paralel gidecek şekilde yansırlar.
3-)Uzantıları odaktan geçecek şekilde gelen ışınlar kendi üzerinden geri dönecek şekilde yansırlar.
4-)Tepe noktasına gelen ışınlar, asal eksenle eşit açı yapacak şekilde yansırlar.

Tümsek Aynada Görüntü Çizimi
Bir tümsek aynada cisim nerede olursa olsun görüntü her zaman ayna ile odak noktası arasında, düz, zahiri ve boyu cismin boyundan küçüktür.Cisim sonsuzda iken görüntü odakta nokta halinde olur.Cisim aynaya yaklaştıkça görüntünün boyu büyüyerek aynaya yaklaşır.

Küresel Aynada Bağlantılar
1-) HC / HG = DC / DG

2-) (+,-) 1 / f = 1 / DC (+,-) 1 / DG

DC : Cismin aynaya olan uzaklığı
DG : Görüntünün aynaya olan uzaklığı
HC : Cismin boyu
HG : Görüntünün boyu
(f): Odak uzaklığı
Bağıntıda, görüntü gerçek ise DG uzaklığı (+), zahiri ise (-) alınır.Odak uzaklığı çukur ayna için (+), tümsek ayna için (-) alınır.



Küresel Aynalarda Herhangi Bir Işığın İzlediği Yol :

Çukur aynaya özel ışınların dışında herhangi bir ışın gönderildiğinde, ışının aynaya değme noktasına merkezden geçen normal çizilir.Gelen ışın normal ile eşit açı yapacak şekilde yansır.Ayrıca asal eksen üzerinde ışığın geldiği yerde cisim yansıyan ışığın asal ekseni kestiği yerde de görüntü varmış gibi düşünülebilir.


Özel Durumlar
Ayna formülleri kullanılarak özel konumlu cisimlerin görüntülerinin yerleri tesbit edilir.

1-) Cisim çukur aynanın merkezinden f, aynadan 3f kadar uzakta ise görüntü odakta merkezin tam ortasında; yani aynadan 3/2f kadar uzaklıkta olur.Görüntünün boyu cismin boyunun yarısı kadar olur.

2-) Cisim çukur aynadan 3/2f kadar uzaklıkta ise, görüntü aynadan 3f kadar uzaklıkta ve boyu cismin boyunun 2 katı kadar olur.

3-) Cisim çukur ayna ise odağın tam ortasında, yani aynadan f/2 kadar uzaklıkta ise zahiri görüntü aynadan f kadar uzakta olur ve boyu cismin boyunun iki katı kadar olur.

4-) Cisim tümsek aynadan f kadar uzakta ise, görüntü, ayna ise odak noktasının tam ortasında, yani aynadan f/2 kadar uzakta olur ve boyu cismin boyunun yarısı kadar olur.


MERCEKLER
İnce Kenarlı Mercekte Özel Işınlar

İnce kenarlı mercekte özel ışın ve görüntüler çukur aynanın aynasıdır.Sadece aynada yansıma, mercekte de kırılma olayı vardır.Şimdi ışınları 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 mesafede gelen ışın, yine odak uzaklığının 2 katı mesafeden geçecek şekilde kırılır.

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

Kalın Kenarlı Mercekte Özel Işınlar

Kalın kenarlı mercekte özel ışınlar ve görüntü çizimleri tümsek aynadaki özel ışınlar ve görüntü çizimlerinin aynısıdır.Sadece onlarda 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 gider.

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

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




Merceklerde Bağıntılar
Merceklerdeki bağıntılar aynalardaki bağıntıları aynısıdır.Bu bağıntıların hepsi benzerlikten elde edilir.
1-) HC / HG = DC / DG

2-) (+,-) 1 / f = 1 / DC (+,-) 1 / DG

DC : Cismin aynaya olan uzaklığı
DG : Görüntünün aynaya olan uzaklığı
HC : Cismin boyu
HG : Görüntünün boyu
(f): Odak uzaklığı
Bağıntıda, görüntü gerçek ise DG uzaklığı (+), zahiri ise (-) alınır.Odak uzaklığı çukur ayna için (+), tümsek ayna için (-) alınır.

Özel Durumlar

1-) Cisim ince kenarlı mercekten 3f kadar uzakta ise görüntüsü mercekten 3/2f kadar uzaklıkta olur.Görüntünün boyu cismin boyunun yarısı kadar olur.

2-) Cisim ince kenarlı mercekten 3/2f kadar uzaklıkta ise, görüntüsü mercekten 3f kadar uzaklıkta ve boyu cismin boyunun 2 katı kadar olur.

3-) Cisim ince kenarlı mercekten, f/2 kadar uzaklıkta ise görüntüsü cisimle aynı tarafta, mercekten f kadar uzakta, görüntünün boyu cismin boyunun 2 katı olur.

4-) Cisim ince kenarlı mercekten f kadar uzakta ise, görüntü, mercekten f/2 kadar uzakta olur ve boyu cismin boyunun yarısı kadar olur.


Işık nedir ? Nasıl Yayılır?

Çevremizdeki cisimleri sahip olduğumuz beş duyu organımızla tanıyıp algılamaya çalışırız.Bu organlarımızın en önemlilerinden biriside gözümüzdür.Çünkü etrafımızda meydana gelen bir çok şeyi görerek tanır ve onlar hakkında fikir ediniriz.Görme olayı ise tamamen ışıkla gerçekleşir.Etrafımızdaki cisimlerden bir kısmı ışık yayarak görünürler. (güneş, yıldızlar, yanan kibrit, lamba vs.) Ayrıca ışık yaymadıkları halde ışık kaynaklarından yayılan ışığı yansıtarak görünen cisimlerde vardır.(çiçekler, ev, masa, vs.) İşte cisimleri görmemizi sağlayan, göze gelerek bize algılatan enerjiye IŞIK diyoruz.

Işık Kaynakları

Hangi ortamda olursa olsun, gece ve gündüz kendiliğinden ışık yayarak görülebilen cisimlere Işık Kaynağı denir.Işık kaynakları, yapılarına göre sıcak(akkor) ışık kaynakları ve soğuk (akkor olmayan) ışık kaynakları olmak üzere ikiye ayrılır.

Sıcak ışık kaynakları, ısı yoluyla ışık yayan (Güneş, mum, ampul ve kızgın metaller gibi) kaynaklardır.Soğuk ışık kaynakları ise, elektrik ve manyetik etkilerle ışık veren (Flouresan, ateş böceği gibi kaynaklardır.

Üzerine düşen ışığı geçirip geçirmemelerine göre maddeler üç kısımda incelenir.Üzerlerine düşen ışığı tamamıyla geçirebilen, cam, su ve hava gibi maddelere saydam maddeler denir.Üzerlerine düşen ışığın bir kısmını geçiren maddelere yarı saydam madde denir.Buzlu cam, yağlı kağıt gibi ortamlar da yarı saydam maddelerdir.Bir de ışığı hiç geçirmeyen bakır, kitap, duvar gibi maddeler vardır ki, bunlara saydam olmayan maddeler denir.

Işık Nasıl Yayılır ?

Işık kaynaklarından yayılan ışınlar homojen ortam içerisinde doğru boyunca ilerler.Işığın ilerlemesi için ortama ihtiyaç yoktur.Işık homojen saydam ortam içerisinde sabit hızla yayılır ve ışık hızı ortama göre değişir.Işığın boşlukta yayılma hızı yaklaşık olarak c=3.108m/s ve ışık ışınlarının bir yılda gittikleri 9,46.1012km uzaklığa bir ışık yılı denir.


Tam Gölge - Yarı Gölge

Kaynaklardan yayılan ışınlar, ortamda ilerlerken saydam olmayan cisimler üzerine düşerlerse, cisimleri geçemediklerinden dolayı, cisimlerin arka tarafında karanlık bölgeler oluşur.Meydana gelen bu karanlık bölgeye gölge denir.Gölgenin şekli, saydam olmayan cismin şeklinin en büyük kesiti gibidir.Bunun sebebi, noktasal ışık kaynağından çıkan ışığın doğrusal olarak yayılmasıdır.Kare, küp şeklindeki cisimlerin gölgesi kare; daire ve küre şeklindeki cisimlerin gölgeleri de şekildeki gibi dairesel olur.







Ay ve Güneş Tutulması

Üzerinde yaşadığımız dünya, güneş ve kendi ekseni etrafında olmak üzere iki türlü dönme hareketi yapar.

Dünyanın, kendi etrafında dönmesi ile gece ve gündüzler, güneş etrafında dönmesi ile de mevsimler oluşur.Dünyanın bu dönüşü sırasında kutuplarından geçen eksen dönme ekseni ile 23o27ı açı yapacak şekilde olur.

Dünya, güneş etrafında dönerken ay ile güneş arasına girdiğinde dünyanın gölgesi, ay üzerine güneş ışınlarının gelmesini engeller.Güneşten ışık alamayan ay görünmez.Bu olaya ay tutulması denir.

DÜZLEM AYNALAR
Yansıma:
Saydam ortamda hareket eden ışığın herhangi bir yüzeye çarpıp geri dönmesine Yansıma denir.Yansıma olayında ışığın hızı, frekansı, rengi vs. hiçbir özelliği değişmez.Sadece hareket yönü değişir.

Bir yüzeyle 90 derecelik açı yapan dikmeye yüzeyin normali denir.Gelen ışınla normal arasındaki açıya gelme açısı (a), yansıyan ışınla normal arasındaki açıya yansıma açısı (b) denir.

Yansımanın 2 yasası vardır:
1-) Gelen ışın, normal ve yansıyan ışın aynı düzlemdedir.
2-) Gelme açısı yansıma açısına eşittir.

Yüzeye gelen ışın demeti, yüzeyden de paralel olarak yansıyorsa bu yansımaya düzgün yansıma denir.
Yüzeye gelen ışın demeti, yüzeyden paralel olarak yansımıyorsa bu yansımaya dağınık yansıma denir.

Görüntü Oluşumu:

Herhangi bir cismi görebilmek için, cisimden yayılan ışınların göze gelmesi gerekir.Cisimden çıkan ışınlar doğrudan göze gelirse cisim görülür.Eğer cisimden çıkan ışınlar, yansıma veya kırılma sonucu göze gelirse algılanan şey cismin görüntüsü olur.

Görüntünün Özellikleri
1-) Noktasal bir cismin görüntüsünün oluşması için en az iki ışın gereklidir.
2-) Cisimden çıkan ışınlar (ayna,mercek) optik sistemlerde yansıdıktan sonra kesiştikleri yerde görüntüleri oluşur.
3-) Yansıyan veya kırılan ışınların kendileri kesişirse görüntü gerçek, uzantıları kesişirse görüntü zahiri(sanal) olur.
4-) Gerçek görüntüler ancak perde ya da ekran üzerine düşürüldüğünde görünürler.Zahiri görüntüler ise optik araçlarda görünen görüntülerdir.


Mercekler
Alışılagelen anlamda bir mercek ara yüzeylerden en az biri eğrisel olan, iki ya da daha fazla kırıcı yüzeyden oluşan saydam maddeden yapılmış optik aletlerdir.
Bir mercek, kontrollü olarak dalga cephelerini yeniden şekillendirmek için kullanılan ışığı kırıcı bir alettir.

Mercekler kullanım alanlarına uygun olarak tasarlanır. Işığın çok kırılması istenen durumlarda, merceğin geometrik şeklinin yanında, kalınlığı ve kırılma indisinin seçimine göre mercek tasarlanır.

Mercekler kalın ya da ince olup olmamasına, yani kalınlığının gerçekten ihmal edilip edilmemesine göre sınıflandırılmaktadırlar.


İnce Mercekler
Merceğin kalınlığının artması ile kırıcılığı da artmaktadır.

Bu nedenle mercekler kalınlıklarına göre ince mercekler ve kalın mercekler olarak sınıflandırılmaktadır.

Optik alet veya sistemlerde kullanılan mercekler genelde ince merceklerdir.

Eğer merceğin kalınlığı eğrilik yarıçaplarının yanında ihmal edilebilecek kadar küçük ise bu tür merceklere ince mercekler denir.

İnce mercekler optik sektöründe inceltilmiş mercekler veya yüksek kırılma indisli mercekler olarak adlandırılmaktadır.

Işığın geldiği tarafına merceğin ön yüzeyi, ışığın kırıldığı tarafına da merceğin arka yüzeyi denir.

Asal eksene paralel gelen ışınların mercekte kırılarak merceğin arkasında odaklandıkları noktaya (F2) arka odak noktası denir.

Merceğin ön yüzeyine gelen ışınlar mercekte kırılıp asal eksene paralel olarak yollarına devam ediyorlarsa ışınların geldiği noktaya (F1) ön odak noktası denir.

İnce merceklerde ön ve arka odak uzaklıkları birbirine eşit olur.

Bu şekildeki merceklere ince kenarlı ince (yakınsak, konveks) mercek adı verilir.

Bu merceklerden kırılan ışınlar asal eksene yaklaştığından yakınsak mercekler olarak da adlandırılır.

Asal eksene paralel gelen ışınlar ince mercekte kırıldıktan sonra, uzantıları birinci odakta kesişecek şekilde ıraksayan merceklere de kalın kenarlı ince (ıraksak, konkav) mercek denir.

İster kalın kenarlı, ister ince kenarlı olsun; ince merceklerde ön ve arka odak uzaklıkları birbirlerin eşit olup kısaca merceğin odak uzaklığı denilecektir.


Merceğin eğrilik yarıçaplarına göre merkez kalınlığı (d) kalınlığı ihmal edilebilecek kadar küçük ise, bu mercekler ince mercekler olup kısaca yakınsak ve ıraksak mercek olarak adlandırılır.

İnce merceklerde küresel kırıcı yüzeyler gibi eğrilik yarıçaplarının işaretleri belirlenmektedir.

Eğrilik merkezi ışığın geldiği tarafta ise eğrilik yarıçapı negatif.

Eğrilik merkezi ışığın kırıldığı tarafta ise eğrilik yarıçapı pozitiftir.

İnce Mercek Bağıntısı
Küresel bir merceğin birinci yüzeyine küresel kırıcı yüzeylere uygulanan bağıntı kullanılırsa.

Burada n1 ortamın kırılma indisi, n2 merceğin kırılma indisi, x1 cismin birinci yüzeye olan uzaklığı, x2 görüntünün birinci yüzeye olan uzaklığı olmak üzere;

İkinci yüzey için birinci yüzeyden oluşan görüntü cisim görevi yapar.

Bu görünür (sanal) cismin ikinci yüzeye uzaklığı x2;olur, böylece ikinci yüzey için;

Bu iki eşitliğin toplanmasıyla;

Mercek yeterince inceyse (d0), sağ taraftaki son terim sıfıra gider.

Ayrıca her terim n1'e bölünerek ve ve değişiklikleri yapılarak;

Bu formüle mercekçi formülü denilmektedir.

Yakınsak merceklerde her iki tarafın odak uzaklığı birbirine eşit olup;

Herhangi bir ortamda merceğin odak uzaklığı elde edilir.

Bir mercek üzerine gelen tüm paralel ışın demetleri arka odak düzlemi denilen bir yüzey üzerinde odaklanır.

Bu yüzey asal eksene dik bir düzlem olarak alınır.

Buna göre asal eksene dik küçük düzlemsel bir cisim, yine bu eksene dik küçük düzlemsel bir bölgede görüntülenir.

Asal eksene dik küçük bir cismin, bir mercekte oluşturulan son görüntüsü, bu eksene dik küçük bir görüntüdür.


İnce Merceklerde Görüntü Oluşumu
Özel Işınlar merceğin merkezine gelen ışın sapmadan geçer, odaktan gelip mercekte kırıldıktan sonra asal eksene paralel giden ışın ve asal eksene paralel gelen ışın mercekte kırılarak odaktan geçen ışındır.

Bu ışınlardan herhangi ikisi veya uzantısı cisim üzerindeki bir noktanın görüntüsünü verir.

Yakınsak mercek gerçek, büyük ve ters bir görüntü verir.

Iraksak mercek görünür, küçük ve düz bir görüntü vermektedir.

Cisimle aynı yöndeki görüntüler düz, cisimle zıt yöndeki olanlar ise ters görüntü denilmektedir.

Yakınsak mercek cisim ve görüntünün yerlerinden yararlanarak görüntü özelliklerini tanımlanabilir.

İnce merceklerde boyca büyütme, görüntünün boyunun cismin boyuna oranı olup;

M pozitif olduğunda görüntü düz, negatif olduğunda görüntü terstir.

Optik eksen boyunca odak noktalarından cisim ve görüntüye olan uzaklıklar ve olmak üzere;

Bu bağıntıya Newton bağıntısı denir.

Newton'un boyca büyütme bağıntısı;

Merceklerde genel olarak işaret anlaşması şu şekildedir:

x: Cisim ışığın geldiği taraftaysa pozitif (gerçek cisim), kırıldığı taraftaysa negatif (görünen cisim) tir.

x': Görüntü ışığın kırıldığı taraftaysa pozitif (gerçek görüntü), geldiği taraftaysa negatif (görünen görüntü) tir.

f: Odak uzaklığı pozitif ise yakınsak (ince kenarlı) mercek, negatif ise ıraksak (kalın kenarlı) mercek olur.

M: Boyca büyütme oranı pozitif ise düz, negatif ise ters görüntüdür.


İnce Merceklerin Birleştirilmesi
Teleskop, mikroskop gibi optik sistemlerde birden çok mercek kullanılmaktadır ve mercekler arasında da ihmal edilemeyecek büyüklükte mesafeler bulunmaktadır.

İki ince kenarlı mercek arasındaki mesafe L olup ihmal edilemeyecek büyüklüktedir.

Bu durumda birinci mercekten oluşan görüntü;

Birinci mercekten oluşan görüntü ikinci mercek için cisim görevi yapar ve buradan olur.

Buda ikinci mercek için kullanılırsa;

Burada düzenleme yapılarak son görüntünün yeri;

Merceklerin boyca büyütme oranlarına sırasıyla M1 ve M2 denirse, toplam boyca büyütme, merceklerin ayrı büyütmelerinin çarpımı olarak;

Eğer mercekler birbirlerine değdirilerek (L--->0), bir araya getirilirse bir f etkin odak uzaklığı;

Bu şekilde n tane merceğin birbirine değdiği mercek sisteminin etkin odak uzaklığı;


Kalın Mercekler
Merceklerin kalınlığını ihmal etmeyerek bunların görüntü oluşumunda etkileri göz önüne alınmalıdır.

Kalın merceğe odak noktasından gelen ışınların izledikleri yol.

Asal eksene paralel gelerek kalın mercekte kırıldıktan sonra odak noktasında birleşmeleri görülmektedir.

Merceğe gelen ve çıkan ışınların uzantılarının kesiştikleri noktaların geometrik yeri merceğin içinde veya dışında olabilen bir eğrisel yüzey oluştururlar.

Yakın eksenel (optik eksene yakın) bölgede bu yüzey bir düzlem şeklindedir ve asal düzlem olarak adlandırılır.

Birinci ve ikinci asal düzlemlerin asal ekseni kestiği H1 ve H2 noktalarına birinci ve ikinci asal noktaları denilmektedir.

Gelen ve çıkan ışınların uzantılarının asal ekseni kestiği noktalara da düğüm noktaları denilmektedir.

Merceğin her iki yanı da aynı ortam (örneğin hava) olduğunda düğüm ve asal noktaları çakışıktır. Mercek çok kalın olmadığı ve kırılma indisi (1,5) olduğunda, asal noktalar merceğin kalınlığını üç eşit parçaya böler.


Bir mercekte iki odak, iki asal ve iki düğüm noktasından oluşan noktalara sistemin ana noktaları da denilmektedir.

Şekilde görüldüğü gibi asal düzlemler merceğin tamamen dışında da bulunabilmektedir.

Aynı güçteki farklı biçimli mercekler takımının mercek eğilimini temsil etmektedir.


Görüntü Oluşumu

Herhangi bir cismi görebilmek için, cisimden yayılan ışınların göze gelmesi gerekir. Cisimden çıkan ışınlar doğrudan göze gelirse cisim görülür.

Eğer cisimden çıkan ışınlar, yansıma veya kırılma sonucu göze gelirse algılanan şey cismin görüntüsü olur.


Şekildeki K noktasal cisminin görüntüsünü bulmak için iki ışın kullanmak yeterlidir.
Bu ışınlar yansıma kurallarına göre yansıtılır. Yansıyan ışınların uzantılarının kesiştiği yerde görüntü oluşur. Bu görüntü aynaya dik gönderilen ışının uzantısı üzerinde olmak zorundadır.

Eğer cisim şekildeki gibi ise K ve L noktalarının ayrı ayrı görüntüleri bulunur ve bu K', L' görüntü noktaları birleştirilerek K, L cisminin görüntüsü bulunur.

Görüntünün Özellikleri

Yansıyan veya kırılan ışınların kendileri kesişirse görüntü gerçek, uzantıları kesişirse görüntü zahirî (sanal) olur.

Zahiri görüntüler her zaman görünen görüntülerdir. Gerçek görüntüler ise, perde üzerine düşürülerek, değişik noktalardan görülebildiği gibi, gerçek görüntüden göze gelen ışınlar nedeniyle de perde olmadan da görülebilirler.



Düz Aynada Görüntü ve Özellikleri

Şekildeki gibi noktasal bir cisimden çıkan ışınlar, düzlem aynada yansıyor ve uzantılarının kesiştiği yerde görüntü oluşuyor.



Buna göre, düz aynada oluşan görüntü;

Zahirîdir.

Aynaya olan uzaklığı, cismin aynaya olan uzaklığına eşittir.

Boyu, cismin boyuna eşittir.

Cisme göre sağlı solludur. Sağ elimiz, görüntümüzün sol elidir.

Aynaya göre simetriktir.


Yukarıdaki şekilde cismin aynaya dik uzaklığı yoksa aynanın uzantısı alınır. K cisminin bu uzantıya göre simetriği olan K' görüntüsü bulunur.


Düz Aynada Özel Durumlar

Düzlem aynada gerçek cismin görüntüsü her zaman zahirîdir. Cismin aynaya uzaklığı, görüntünün aynaya uzaklığına, cismin boyu da görüntünün boyuna eşittir.

Bir düzlem aynaya gelen ışının doğrultusu değiştirilmeden, ayna a açısı kadar döndürülürse, yansıyan ışın 2a kadar döner.

Bir düzlem ayna ışık kaynağına yaklaştıkça gelme açısı, dolayısıyla yansıma açısı da büyür. Bu da yansıyan ışınlar arasındaki alanın büyümesi demektir. Kısacası düzlem ayna göze yaklaştıkça görüş alanı artar. Ayna gözden uzaklaştıkça görüş alanı azalır. Veya düzlem aynaya yaklaştıkça görüş alanı artar, uzaklaştıkça görüş alanı azalır.


Kesişen iki düzlem ayna arasındaki açı a ise aynalar arasında meydana gelen görüntü sayısı,


Paralel iki düzlem ayna arasındaki görüntü sayısı sonsuzdur.

KÜRESEL AYNALAR

Yarıçapı R olan bir kürenin tümsek kısmı parlatılıp ayna yapılırsa tümsek ayna, çukur kısmı parlatılıp ayna yapılırsa çukur ayna elde edilmiş olur. Aynanın tam ortasından ve merkezinden geçen eksene asal eksen denir. Aynanın asal eksenle çakıştığı noktaya tepe noktası (T) denir.



Tepe ile merkez noktalarının tam ortasındaki noktaya da odak noktası (F) denir. Odak noktasının aynaya veya merkeze uzaklığına da odak uzaklığı (f) denir.

Odak uzaklığı ile aynanın ® yarıçapı arasında
R = 2f bağıntısı vardır.



Kürenin merkezinden geçen bütün doğrular kürenin yüzeyine dik olduğundan, küresel aynalarda merkezden geçen bütün doğrular normal olarak kabul edilebilir.






Çukur Aynada Işınların Yansıması

Yansımanın en önemli şartı gelme açısının yansıma açısına eşit olmasıdır. Merkezden aynaya çizilen doğrular, küresel aynaların normalidir. Çünkü bu doğrular aynaya diktir.



Asal eksene paralel gelen ışınlar yansıdıktan sonra odaktan geçer. Gelen ışığın normalle yaptığı açı, yansıyan ışığın normalle yaptığı açıya eşittir.


Odaktan aynaya gelen ışınlar asal eksene paralel gidecek şekilde yansır. Bir önceki ışının tam tersidir.

Merkezden gelen ışınlar yine merkezden geçecek şekilde yansır. Çünkü normal üzerinden gelen ışınlar, aynaya dik çarptıklarından kendi üzerlerinden geri yansırlar.



Tepe noktasına gelen ışınlar, asal eksenle eşit açı yapacak şekilde yansırlar. Çünkü asal eksen de merkezden geçtiği için normaldir.



Çukur Aynada Görüntü Çizimleri

Oluşan görüntünün yerini bulmak için en az iki tane ışın kullanmak gereklidir. Işınlar nerede kesişirse görüntü orada oluşur.

Cisim sonsuzda ise; sonsuzdan gelen ışınlar asal eksene paralel gelirler. Paralel gelen ışınlar ise yansıdıktan sonra odakta toplanırlar. Görüntü, odakta gerçek ve nokta halinde oluşur.

Cisim merkezin dışında ise; görüntü, odak ve merkez arasında, ters gerçek ve boyu cismin boyundan küçüktür. Hatırlanacağı gibi ışınların kendisi kesişirse görüntü gerçek, uzantıları kesişirse görüntü zahirî olur.



Cisim merkezde ise; görüntü, merkezde ters gerçek ve boyu cismin boyuna eşit olur.



Cisim merkezde ise; görüntü, merkezde ters gerçek ve boyu cismin boyuna eşit olur.



Cisim odakla merkez arasında ise; görüntü merkezin dışında ters, gerçek ve boyu cismin boyundan büyüktür.



Cisim odakta ise; yansıyan ışınlar birbirlerine paralel olduğundan, görüntü sonsuzda ve belirsizdir.

Cisim ayna ile odak arasında ise; görüntü aynanın arkasında, düz, zahirî ve boyu cismin boyundan büyüktür. Çizimlerden de görüldüğü gibi cisim veya görüntüden aynaya yakın olanın boyu daha küçüktür.



Tümsek Aynalarda Özel Işınlar

Tümsek aynada da çukur aynada olduğu gibi merkezden geçen bütün doğrular normaldir. Tümsek aynada odak noktası aynanın arkasında olduğu için zahirîdir. Çünkü odak, ışığın toplandığı noktadır. Tümsek aynada ışık toplanmaz. Sadece uzantıları odaktan geçer, kendileri geçemez.


Asal eksene paralel gelen ışınlar, uzantıları odaktan geçecek şekilde yansırlar.



Uzantıları odaktan geçecek şekilde gelen ışınlar, asal eksene paralel gidecek şekilde yansırlar.



Uzantıları merkezden geçecek şekilde gelen ışınlar, kendi üzerlerinden geri dönecek şekilde yansırlar.




Tepe noktasına gelen ışınlar, asal eksenle eşit açı yapacak şekilde yansırlar.



Tümsek Aynada Görüntü Çizimi

Bir tümsek aynada cisim nerede olursa olsun görüntü her zaman ayna ile odak noktası arasında, düz, zahirî ve boyu cismin boyundan küçüktür. Cisim sonsuzda iken görüntü odakta nokta halinde olur. Şekilde görüldüğü gibi cisim aynaya yaklaştıkça görüntünün boyu büyüyerek aynaya yaklaşır.


Çukur Aynada Görüntü Oluşumu
Bir çeşit küresel ayna olan çukur aynada cismin bulunduğu yere göre görüntünün yeri ve boyunda değişiklikler olur. Cismin yer ve büyüklüğü ile görüntünün yer ve büyüklüğü arasında birtakım matematiksel bağıntılar da çıkarılabilir.



İnce Kenarlı Mercekte Görüntü Oluşumu
Karşılıklı iki yüzeyi birer küre parçası olan saydam cisimlere mercek denir. İnce kenarlı mercekler, üzerine gelen paralel ışık demetini bir noktada topladığından bu merceklere aynı zamanda yakınsak mercek te denilebilir.




SIR ISAAC NEWTON

Isaac Newton, 25 Aralık 1642'de Woolsthrope'de doğdu.Babası daha o doğmadan ölmüştü.Annesi, Newton henüz ikisine bastığında tekrar evlendi.Çocukken çeşitli ağaç modelleri yaparak el becerisini geliştirdi.Çocukluğunun büyük kısmını büyükannesinin yanında geçirdi.Grantham'da okula başladı.Eğitimini 1661'den itibaren Combridge'de sürdürdü.Ama bu arada pek hevesli olmadığı çiftlik işleriyle uğraştı

Newton,Combridge 'de çok başarılıydı.1667'de Trinity College'de öğretim üyesi oldu.1668'de asil öğretim üyesi oldu.1669 yılında henüz yirmi altısındayken Lucasian Matematik Kürsüsüne seçildi.

Üniversite 1665'deki büyük veba salgını nedeniyle kapatılınca Newton annesinin Woolsthrope'deki evine çekildi.Böylelikle hastalıktan kaçabilmeyi başarabildi.Bir sonraki yıl yaşamının en verimli dönemi oldu.

Günümüzde mekanik biliminin dayanağını oluşturan hareketle ilgili üç yasa, önemli, buluşlarının ilkidir.ilk yasa, dışardan bir kuvvet etki etmedikçe hareketsiz bir cisim hareketsiz kalacağını ve düzgün doğrusal hareketli bir cismin de düzgün doğrusal hareketini sürdüreceğini söyler.İkinci yasada, kuvvetin cisimlerde ivmeye neden olması kavramlarını açıklar.Üçüncü yasada da , kuvvetin her etkinin ters yönde eşit bir tepki doğuracağı yer alır.Üçüncü ilke günümüzde jet motorların da ve roketlerde yaygın olarak kullanılmaktadır.

Bu yasaları ortaya koymasından kısa bir süre sonra sıradan bir olay Newton'un en büyük buluşlarından birini yapmasına yol açtı.Meyve bahçesinde otururken ağaçtan düşen bir elma dikkatini çekti ve elmanın neden düştüğünü düşünmeye başladı . Acaba o güne kadar varlığı bilinmeyen bir kuvvet tarafından mı dünyaya çekilmişti ? Eğer varsa , böyle bir kuvvetin bütün cisimleri , hatta gezegenleri bile etkileyebileceğini düşündü . Bu düşüncelerini kullanarak ve yeni bulduğu hareket yasalarını uygulayarak evrendeki tüm cisimlerin aralarındaki uzaklıkla ters orantılı bir kuvvetle birbirlerini çektikleri kuramını geliştirdi . Bu yeni kuvvete 'ÇEKİM' adını verdi . Gezegenlerin hareketini meleklere ve şeytanlara bağlayan inanışlara kesin bir biçimde son verdi.Yeryüzündeki olayları biçimlendiren yasaların gökyüzündeki cisimler içinde geçerli olduğun düşüncesini yerleştirdi .

Newton'un 1665'deki buluşları mekanikle sınırlı kalmamıştır .Optikle ilgili çalışmalarını sonunda beyaz ışığın cam bir prizmadan geçince renklere ayrıştığını ve bunların ikinci bir prizmadan geçince yeniden birleşerek beyaz ışığa dönüştüğünü buldu renk tayfı üzerindeki çalışmaları zamanında kullanılan kırılmalı teleskop türü araştırmalarına yol açtı o zamanlarda teleskoplarda kullanılan merceklerin oluşturdu görüntüler camdaki kusurlar yüzünden renkli çizgilerle gölgeleniyordu .Newton mercek yerine ayna kullanmaya karar verdi , çeşitli deneylerden sonra , uzaktaki cisimlerin büyütülmüş görüntülerini oluşturan içbükey aynalar sistemini geliştirdi.Newton'un ilk yansıtmalı teleskopu bulması , astronomlara kırılmalı teleskopun yerine koydukları çok değerli bir alet sağladı.

Newton Woolstherpe'deyken çalışmalarıyla ilgili pek az açıklama yapmıştır . Hareket yaşatan ve genel çekim kuramını ilk olarak 1687'de yayınlanan 'Doğa Biliminin Matematik İlkeleri' adlı kitabında , ışıkla ilgisini sürdüren Newton , 1704 yılında , ' Optik ' adlı ikinci büyük kitabını yayınladı . Kitapta , prizmalar yaptığı deney görülmüştür . Bu kitap şimdiye kadar yazılmış bilimsel kitapların en büyüklerinden sayılır . Kuramların ve kanıtların matematiksel gösterimleri , Newton'un çekimle ilgili düşüncelerini açıklıkla belirtebilmesi için yeni bir matematik tekniğine gereksinmesi olduğunu gösterir . Bulduğu bu yeni teknik bugün diferansiyel ve integral hesaplar diye bilinir .Bu hesap biçimlerinin bulunuşu , bilime başlı başına yapılmış çok büyük bir katkıdır . Bu hesap yöntemleri olmasaydı son üç yüzyıldaki ilerlemelerin çoğu gerçekleşmezdi . Bu hesapların , çalışmaları arasında , yalnızca geliştirdiği , bilimsel ilkelerin gerektirdiği yardımcı bilgiler olarak yer alması , Newton'un büyüklüğünün ölçüsüdür .

Işığın yapısıyla ilgili tartışmalar ve ışığın kırılmasını açıklayan kuramlar yer alıyordu . Işığın , küçük ve ışıklı zerreciklerin akışından olduğu görüşünü de ortaya atmıştır . Bu kavram bu günde ışığın yapısıyla ilgili düşünceler arasında yer almaktadır.

Newton'un çevresiyle olan ilişkileri tatsızlıklarla doluydu.Pek az yakın arkadaşı vardı . Kinci ve sinirli bir yapısı vardı . Bu yüzden iki kez sinir krizi geçirdi . Birincisi annesinin ölümü yüzünden oldu altı yıl süreyle herkesten uzak yaşadı . Bütün bu kendini beğenmişliğinin yanı sıra Newton , Galilei 'le başlayan bilimsel ilerlemeye olan borcunu hiç bir zaman yadsımamıştır . Bir keresinde ' diğer insanlardan daha iyi görebiliyorsam bu devlerin omuzlarında durduğum içindir' diye yazmıştır.
Newton 1688'de Avam Kamarasına Combridge üyesi olarak seçildi . Bu olay onun ilgi alanının değişmesine yol açtı . Bu tarihten sonra bilimsel araştırmayı bırakmış , bir üst düzey yönetici olmaktan , halk tarafından tanınan bir kişi olmaktan hoşlanmaya başlamıştı. Kraliyet Darphanesi'nin başına geçti . Söylendiğine göre örnek başarıyla görevini yürüttü. Yaşamı boyunca ilahiyat konularına yoğun ilgi gösterdi .Yaşlandığında bile Tevrat'ta geçen olayların zaman diziniyle ilgili sorunları çözmeye çabaladı .1727'de öldüğü zaman hiçbir bilim adamının sahip olmadığı bir üne sahipti.



Fizik Nedir? 
Madde ve madde bileşenlerini inceleyen, aynı zamanda bunların etkileşimlerini açıklamaya çalışan bir bilim dalıdır. Fizik genellikle cansız varlıklarla uğraşan, fakat çok zaman canlılarla ilgilenen bilimlere de yardımcı olan bir bilim kolu olaraktan anılır.

Fizik kelimesi yunanca ''Doğa'' anlyasaklı gelen terimlerden kaynaklanmaktadır. Bu nedenle yakın zamana kadar fiziğe ''Doğa felsefesi'' gözüyle bakılıştır. Astronomi, Kimya, Biyoloji, Jeoloji,.....v.s. de birer doğa bilimi olmalarına rağmen, fiziğin en temel doğa bilimi ve aynı zamanda bu doğa bilimlerinin en önemli yardımcıları olduğu gerçektir. Diğer taraftan Tıp, Mühendislik...v.s. gibi uygulamalı bilimlerde çok kullanılan ve bazılarının temelini oluşturan Fizik, ilk bakışta hiç ilgisi olmadığı düşünülen arkeoloji, psikoloji, tarih...v.s. konularında da önemli bir yardımcıdır. Ancak konusu bakımından Fiziğe en yakın, hatta Fizikle içiçe olan bilim öncelikle kimyadır.

O halde Fizik hemen hemen tüm bilimlerin gelişmesine yardımcı olmakta ve bir çok konuda onlarla iş birliği yapmaktadır. Bu işbirliğinden şüphesiz Fizikte yararlanmakta ve gelişmektedir. Fiziğin en yakın yardımcısı ise Matematiktir. Matematik bilimi kısaca Fiziğin dilidir.

Temel doğa bilimi olan Fizik, evrenin sırlarını, madde yapısını ve bunların arasındaki etkileşimlerini açıklamaya çalışırken Fiziğin başlıca iki metodu vardır; bunlar gözlem ve deneydir. Doğa olaylarının çeşitli duyu organlarını etkilemeleri sonucu Fizikte çeşitli kolların gelişmesi sağlanmıştır. Bu sebeple görme duyusunu uyandıran ışıkla beraber Fiziğin bir kolu olan optik gelişmiştir. Aynı şekilde işitme ile akustik, sıcak soğuk duygusu ile termodinamik...v.s. fizik konuları ortaya çıkmıştır.Bunların yanı sıra elektromagnetima gibi doğrudan duyu organlarını etkilemeyen kolların da gelişmiştir. Fiziğin 19. yüzyılın sonuna kadar geçirdiği aşamalarda geçirdiği aşamalarda her ne kadar mekanik temel ise de, birbirinden bağımsız olarak incelenen Fizik konuları klasik fizik altında toplanabilir. 20. yüzyılın başından itibaren klasik fizik kurallarından daha değişik, ancak çok daha mantıklı ve mükemmel sonuçlar elde edilmiştir. Bu tür modellerle olayı açıklayan Fizik kolları ise Modern Fizik adı altında toplanmıştır. Fizik eğitimi bugünde gerçeğe çok yakın sonuçlar veren Klasik Fizikle başlamaktadır.

Evrenin Genleşmesi « Evren ve Dünya

1920'lerde, Edwin Hubble, Wilson Dağı Gözlemevi'ndeki 100" lik yeni inşa edilmiş teleskopu kullanarak, birkaç nebuladaki (bulutsu) değişen yıldızları, doğası astronomi çevrelerinde hararetli bir tartışma konusu olan, dağınık cisimleri ortaya çıkarmıştır. O'nun Sefeid Değişkenleri olarak adlandırılan bir yıldızlar sınıfına benzeyen karakteristik bir kalıba sahip bu değişen yıldızlar için keşfi devrimyaratmıştır.

Daha önceden, Harvard Koleji Gözlemevi'nde çalışan bir kadın astronomlar grubunun üyesi, Henrietta Levitt, bir Sefeid Değişken Yıldız'ın bu periyotları ve bunun parlaklığı arasında yoğun bir korelasyon olduğunu göstermişti. Bu yüzden, Hubble, bu yıldızların ve akılarının periyodunu ölçerek, bu nebulaların kendi galaksimiz içindeki bulutlar olmadığını, fakat kendi galaksimizin kıyısının çok ötesinde dış galaksiler olduklarını gösterebilmişti.

Hubble'ın ikinci devrimsel keşfi, O'nun Sefeid'e dayalı galaksi mesafe belirlemeleri ve bu galaksilerin göreli hızlarının ölçümleri planıdır. Daha uzak galaksilerin bizden daha hızlı bir şekilde uzaklaştıklarını göstermiştir: Evren statik değildir, ancak genleşmektedir. Bu keşif, modern kozmoloji çağının başlangıcını belirlemiştir.

Bugün, Sefeid Değişkenleri, galaksilere olan uzaklıkları ölçmek için en iyi metot olarak kalmıştır ve bunlar genleşme oranı ve Evren'in yaşını belirlemede çok önemlidir.

Sefeid Değişkenleri Nedir?

Güneş ve Sefeid Değişen Yıldızlar dahil, bütün yıldızların yapısı yıldızdaki maddenin donukluğu (opaklığı) ile belirlenir. Eğer madde çok donuksa, o zaman fotonların yıldızın sıcak merkezinden dışa dağılması uzun sürecektir ve güçlü sıcaklık ve basınç eğimleri yıldızın içinde gelişebilir.

Eğer madde neredeyse saydam ise, o zaman fotonlar yıldızın içinde kolaylıkla hareket ederler ve herhangi bir sıcaklık eğrisini silerler. Sefeid Yıldızlar, iki hal arasında salınırlar: Yıldız, yoğun haldeyken, atmosferindeki bir tabakadaki helyum tek başınaiyonlaşır. Fotonlar, tek başına iyonlaşmış helyum atomlarındaki bağlı elektrondan dışa saçılırlar, bu yüzden, tabaka çok donuktur ve tabaka boyunca büyük sıcaklık ve basınç eğimleri oluşur.

Bu büyük basınçlar, tabakanın (ve tüm yıldızın) genleşmesine sebepolur. Yıldız, genleşmiş haldeyken, tabakadaki helyum iki kat iyonlaşır, böylece tabaka ışınıma daha geçirgen olur ve tabaka boyunca daha zayıf basınç eğimleri olur. Yıldızı çekim gücüne karşı destekleyecek basınç eğimi olmaksızın, tabaka ve (tüm yıldız) büzülür ve yıldız sıkıştırılmış haline geri döner.

Sefeid Değişken Yıldızlar, beş ila yirmi Güneş kütlesi arasında kütlelere sahiptirler. Daha kütleli yıldızlar, daha parlaktırlar ve daha genişlemiş kaplamalara sahiptirler. Kaplamaları daha genişlemiş olduğundan ve kaplamlarındaki yoğunluk daha düşük olduğundan, tabakadaki yoğunluğun ters kare köküne orantılı olan değişebilirlik periyotları daha uzundur.

Sefeidleri Kullanmadaki Zorluklar

Sefeidleri mesafe belirteçleri olarak kullanmakla birlikte, çok sayıda zorluk da olmaktadır Yakın geçmişe kadar, astronomlar, yıldızlardan gelen akıları ölçmek için fotoğraf klişeleri kullanmışlardır. Klişeler, yüksek derecede doğrusal değildi ve sıklıkla hatalı akış ölçümleri ortaya çıkıyordu.

Kütleli yıldızlar, daha kısa ömürlü olduklarından, daima kendi tozlu doğum yerlerinin yakınında konumlanmış olurlar. Özellikle çoğu fotoğraf görüntüsünün çekildiği mavi dalga boylarındaki toz ışığı emer ve eğer uygun bir şekilde düzeltilemezse, bu toz emilmesi hatalı parlaklık belirlemelerine yol açabilir.

Sonuç olarak, uzak galaksilerdeki Sefeidleri, yerden tespit etmek çok zor olmaktadır: Yerküre'nin dalgalanan atmosferi, bu yıldızları ana galaksilerinin yayılan ışığından ayırmayı imkansız hale getirmektedir.

Sefeidleri, mesafe belirteçleri olarak kullanmaktaki bir diğer tarihi zorluk, yakınındaki bir Sefeid modeline olan mesafeyi belirleme problemi olmuştur. Son yıllarda, astronomlar kendi Samanyolu Galaksimizin uydu galaksilerinden ikisi olan Büyük Magellan Bulutu (LMC) ve Küçük Magellan Bulutu'na (SMC) mesafeleri belirlemede, birkaç çok güvenilir ve bağımsız metot geliştirmişlerdir. LMC ve SMC büyük sayıda Sefeid içerdiğinden dolayı, bunlar mesafe ölçeğini ayarlamak için kullanılabilir.

Son Gelişmeler

Son teknolojik ilerlemeler, astronomların çok sayıdaki diğer eski zorluğun üstesinden gelmesini sağlamıştır. CCD'ler (şarj bağlı cihazlar) olarak adlandırılan yeni detektörler, doğru akı ölçümlerini mümkün kılmıştır. Bu yeni detektörler, aynı zamanda, kızılötesi dalga boylarında da hassastır. Toz, bu dalga boylarında çok daha fazla saydamdır. Çoklu dalga boylarındaki akıları ölçerek, astronomlar, toz etkilerini düzeltebilmiş ve çok daha doğru mesafe belirlemeleri yapabilmişlerdir.

Bu ilerlemeler, "Lokal Grup"tan oluşan yakın galaksiler üzerine doğru bir çalışmayı sağlamıştır. Astronomlar, Sefeidleri hem metal zengini M31 iç bölgesinde (Andromeda) hem de metali zayıf dış bölgede gözlemlemişlerdir. Bu çalışma, Sefeidlerin özelliklerinin hassas olarak kimyasal miktarlara bağlı olmadığını göstermiştir.

Bu ilerlemelere rağmen, astronomlar, Yerküre'nin atmosferi ile sınırlı olarak, sadece en yakın galaksilerin mesafelerini ölçebilmişlerdir. Evren'in genleşmesine bağlı olarak harekete ilaveten, galaksiler komşuların kütle çekimine bağlı olarak "izafi hareketlere" sahiptirler. Bu olağandışı hareketlerden dolayı, astronomların, Hubble Sabiti'ni belirleyebilmek için uzak galaksilere mesafeleri ölçmeleri gerekmektedir.

Evren'in daha derinlerine inmeye çalışırken, astronomlar, galaksilere izafi mesafeleri belirlemek için bir dizi yeni teknik geliştirmiştir: bu bağımsız izafi mesafe ölçekleri şu anda 10'dan daha iyisinde anlaşmışlardır. Örneğin, spiral galaksinin dönme hızı ve parlaklığı arasında Tully-Fisher Bağıntısı olarak adlandırılan, çok sıkı bir ilişki vardır.

Astronomlar aynı zamanda, bir beyaz cücenin patlayıcı yanmasına bağlı olduğu düşünülen, hepsi hemen hemen aynı tepe parlaklığına sahip, Tip Ia Süpernovası'nı bulmuşlardır. Bununla beraber, büyük sayılardaki prototip galaksilere mesafelerin doğru ölçümleri olmaksızın, astronomlar, bu izafi mesafe ölçümlerini ayarlayamazlardı. Bu yüzden, Hubble Sabiti'nin doğru belirlemelerini yapamamışlardır.

Geçen birkaç on yıl içinde, önde gelen astronomlar, farklı veri setlerini kullanarak, Hubble Sabiti için 50 km/sn/Mpc ila 100 km/sn/Mpc arasında değişen değerler rapor etmişlerdir. 1 faktör 2 belirsizliğe karşılık gelen bu farklılığı çözmek, gözleme dayalı Evren Bilim'deki göze çarpan en önemli problemlerden biridir.

Albert Abraham Michelson(1852-1931

)
Albert Abraham Michelson Strelno 'da 19 aralık 1852'de doğdu. Doğumundan iki yıl sonra ailesi Virginia City 'ye taşındı. Fakat daha sonra San Francisco'ya gittiler. Michelson burada 1969 yılında liseyi bitirdi. Başkan Grant tarafından U.S. Naval Academy (Denizcilik yüksekokulu) 'ye çağrıldı. Teğmen olarak mezun olduktan sonra iki yıl gemiyle gezdi. Daha sonra Amiral Sampson'un yanında akademide fizik ve kimya öğretmenliği yaptı.

1879'da Denizcilik almanak ofisinde çalıştı. Avrupa'ya gitti, orada Berlin Universite'si, Heidelberg, ve Paris' teki College de France and École Polytechnique okullarını ziyaret etti. 1883 'de deniz kuvvetlerinden istifa etti. Cleveland, Ohio' da uygulama okulu fizik profesörü oldu. 1890' da Clark University' Worcester, Massachusetts de aynı pozisyondaki görevi kabul etti. Ve 1892'de yeni kurulan Chicago Universite'sinde fizik profesörü ve bölüm başkanı oldu. I. dünya savaşı sırasında Deniz kuvvetlerine tekrar katıldı. 1918'de Chicago'ya geri döndü. Michelson, 1929 yılında Mount Wilson Observatory' de çalışmak üzere istifa etti.
Kariyeri boyunca fiziğin çeşitli dallarıyla ilgilendi. Onun özel bir yeteneği olduğu anlaşılan optikte başarı sağladı. Işığın hızını ilk olarak 1881 'de inanılmaz bir duyarlılıkla ölçtü. Dünyanın hareketinin, ışık hızının ölçümündeki etkisini ölçen interferometre'yi keşfetti. Profesör E. W. Morley' le birlikte interferometre'yi kullanarak ışığın bütün dahili sistemlerde aynı hızda ilerlediğini gösterdi. Interferometre ayrıca istenilen mesafeyi dalgaboyu cinsinden büyük bir duyarlılıkla ölçmek içinde kullanılıyordu. Uluslararası ağırlık ve ölçü birimleri komitesinin isteği üzerine standart metreyi Kadmiyum ışığının dalgaboyu cinsinden ölçtü. Echelon spectroscope'unu buldu ve savaş yıllarında deniz kuvvetlerindeki çalışmalarıyla burası için aletler geliştirdi. U.S. deniz kuvvetleri araç gereçleri arasında yer alan mesafe ölçeri(Rangefinder) bunlardan biridir. Sivil yaşama döndüğünde daha çok astronomi ile ilgilendi. 1920'de ışık girişimini kullanarak ve interferometre'nin gelişmiş şekliyle, Betelgeuse yıldızının çapını ölçtü. Bu ölçüm aynı zamanda ilk defa bir yıldızın büyüklüğünün doğru olarak tesbitidir.
Michelson'un birçok bilimsel dergide yazıları yayımlandı. Bunlardan bazıları Velocity of Light (1902) Light Waves and their Uses (1899-1903), ve Studies in Optics (1927) dir.
Michelson Amerika ve on Avrupa ülkesinde birçok etkili topluluğa üye olmuştur. O American Physical Society (1900) 'nin , American Association for the Advancement of Science (1910-1911)'ın, ve National Academy of Sciences (1923-1927) 'ın başkanlığınıda yaptı. Ayrıca Royal Astronomical Society, the Royal Society of London ve the Optical Society, an Associate of l'Académie Française'ninde bir üyesiydi. Aldıkları birçok ödül arasında Matteucci Medal (Societá Italiana), 1904; Copley Medal (Royal Society), 1907; Elliot Cresson Medal (Franklin Institute), 1912; Draper Medal (National Academy of Sciences), 1916; Franklin Medal (Franklin Institute) , Medal of the Royal Astronomical Society, 1923; ve Duddell Medal (Physical Society), 1929 yer alır.
Michelson Edna Stanton ile 1899'da evlendi. Bir oğlu ve 3 kızı vardı. 1931'de öldü.

Madde Fizik