Mercekler 10. sınıf Fizik


Kategoriler: 10. Sınıf Fizik, Fizik, Optik

Mercek Türleri ve Merceklerde Özel Işınlar

Günlük hayatta sık karşılaştığımız cisimlerdir mercekler. Gözlük kullanan bir arkadaşınızla karşılaştığınızda merceklerle karşılaşırsınız. Çünkü gözlüklerde kullanılan camlar mercektir.



Merceklerin orta noktasına optik merkez denir. Aynalarda olduğu gibi merceklerde de asal eksen ve odak noktası vardır.

Işınları asal eksene yaklaştıran merceklere yakınsak mercek, asal eksenden uzaklaştıran merceklere ıraksak mercek denir. Hava ortamında ince kenarlı mercekler yakınsak, kalın kenarlı mercekler ıraksaktır. Şekildeki ince kenarlı mercekte ışın kesikli çizgilerle gösterilen yolu izlemeyip asal eksene yaklaşmıştır. Kalın kenarlı mercekte ise ışın kesikli çizgilerle gösterilen yolu izlemeyip asal eksenden uzaklaşmıştır.



Bir Merceğin Odak Uzaklığı

Bir merceğin asal eksenine paralel gelen ışık ışınlarının toplandığı noktanın merceğe uzaklığı, odak uzaklığı olarak tanımlanır.

Bir merceğin odak uzaklığı (f) merceğin kırıcılık indisine, ortamın kırıcılık indisine ve merceğin yüzeylerinin eğrilik yarıçaplarına bağlıdır.

  • Merceğin ışığı kırma indisi arttıkça, merceğin odak uzaklığı azalır.
    Örneğin şekildeki merceğin odak noktası, ışın I yolunu izlediğinde K noktası iken merceğin kırıcılık indisi (nM) artırıldığında ışın II yolunu izler ve odak noktası L olacağından f azalır.
  • Ortamın ışığı kırma indisi artarsa, merceğin odak uzaklığı artar.
    Örneğin şekildeki merceğin odak noktası K iken merceğin bulunduğu ortamın ışığı kırma indisi artırılırsa kırılma azalır ve ışın II yolunu izler. Böylece odak noktası L olacağından fartar.
  • Merceğin yüzeylerinin eğrilik yarıçapları artarsa, odak uzaklığı da artar.
    İnce kenarlı mercekler genelde yakınsak merceklerdir ve odak uzaklıkları (+) dır. Kalın kenarlı mercekler ise genelde ıraksak merceklerdir ve odak uzaklıkları (-) dir.

Bir merceğin ışığı kırma indisi, bulunduğu ortamın ışığı kırma indisinden büyükse mercek kendi türünde davranır. Yani ince kenarlı ise yakınsak olarak, kalın kenarlı ise ıraksak olarak davranır. Eğer merceğin ışığı kırma indisi bulunduğu ortamın ışığı kırma indisinden küçük olursa mercek tür değiştirir. İnce kenarlı ise ıraksak olarak, kalın kenarlı ise yakınsak olarak davranır.



Merceklerde Özel Işınlar

A – Yakınsak Mercekte Özel Işınlar



B – Iraksak Mercekte Özel Işınlar

Iraksak mercekteki özel ışınlar, tümsek aynadaki özel ışınlara benzer. Aynalardaki ışınlar yansırken merceklerdeki ışınlar kırılır. Merceklerde kırılmayan tek ışın, optik merkeze gelen ışındır. Optik merkeze gelen ışınlar kırılmadan yollarına devam ederler.

Merceklerde Görüntü

Yakınsak Mercekte Görüntü Özellikleri

Bir noktanın mercekteki görüntüsü aynalarda olduğu gibi, o noktadan merceğe iki ışın gönderilerek bulunur. Küresel aynalarda olduğu gibi merceklerde de asal eksen üzerindeki cisimlerin görüntüleri asal eksen üzerindedir. Görüntülerin yerleri de pratik olarak özel ışınlarla bulunabilir.



Iraksak Mercekte Görüntü Özellikleri

Merceklerin Özellikleri ve Mercek Çeşitleri

Mikroskoptan gözlüğe, kameradan teleskoba kadar pek çok optik sistemde kullanılan mercekler, genellikle camdan ya da saydam plastikten yapılan optik araçlardır. Işığın kırılması sonucunda ışık ışınlarını bir noktada toplayabilen ya da bir noktadan saçılıyormuş gibi dağıtan en az bir yüzü küresel iki yüzey arasında kalan saydam ortamlara mercek denir. Mercekler, yüzeylerinin şekline göre ince ve kalın kenarlı olmak üzere ikiye ayrılır. Saydam ortamın mercek olabilmesi için

  • Yüzeylerinden en az biri küresel olmalıdır.
  • İki küresel yüzeyi bulunan saydam yüzeylerin mercek oluşturabilmesi için eğrilik merkezlerinin çakışık olmaması gerekir.

Saydam iki küresel yüzeyin ya da bir düzlem ile küresel bir yüzeyin kesişmesi sonucunda oluşan uç kısımları orta kısmına göre daha ince olan merceklere ince kenarlı mercek denir. İnce kenarlı mercekler üzerine gelen bütün ışınları her iki yüzeyden kırarak merceğin orta noktasından geçen eksene yaklaştıracak şekilde yönlendirir. Bu nedenle ince kenarlı merceklere yakınsak mercek de denir. Kesişmeyen küresel yüzeyler arasında kalan ortamın saydam madde ile doldurulmasıyla oluşan uç kısımları orta kısmına göre daha kalın olan merceklere kalın kenarlı mercek denir.

Kalın kenarlı mercekler üzerine gelen ışığı her iki yüzeyden kırarak merceğe dik ve merceğin orta noktasından geçen eksenden uzaklaştıracak şekilde yönlendirir. Bu nedenle kalın kenarlı merceklere ıraksak mercek de denir. Eğrilik yarıçapları R1 ve R2 olan küresel yüzeylerin geometrik merkezlerine merceklerin eğrilik merkezleri denir. M1 ve M2 ile gösterilen noktalar küresel yüzeylerin merkezleridir. M1 ve M2 merkezlerinin birleştirilmesiyle elde edilen doğruya merceğin asal ekseni denir. Merceğin tam orta noktasında ve asal ekseni üzerindeki noktaya optik merkez denir. Optik merkez O ile gösterilir. Tek renkli ışık ışınları, kırılma indisi bulunduğu ortamın kırılma indisinden büyük ince kenarlı merceğin asal eksenine paralel geldiğinde, merceği geçtikten sonra asal eksen üzerindeki bir noktada toplanır. Bu noktaya ince kenarlı merceğin odak noktası (F) denir. Odak noktasının optik merkeze uzaklığına merceğin odak uzaklığı (f) denir. Bir merceğin her iki tarafında birer tane olmak üzere iki tane odağı bulunur. Kırılma indisi bulunduğu ortamın kırılma indisinden büyük kalın kenarlı merceğin asal eksenine paralel gelen ışınlar merceği geçtikten sonra asal eksen üzerindeki bir noktadan geliyormuş gibi kırılır. Bu noktaya kalın kenarlı merceğin odak noktası (F) denir.
Bir merceğin odak uzaklığı;
• Merceğin yapıldığı maddenin kırılma indisine,
• Ortamın kırıcılık indisine,
• Merceğin kırılma yarıçapına,
• Işığın rengine bağlıdır.

Diğer değişkenler sabit kalmak şartıyla merceğin yapıldığı maddenin kırılma indisi arttıkça odak uzaklığı küçülür. Ortamın kırılma indisi ve merceğin eğrilik yarıçapı arttıkça odak uzaklığı büyür. Çevrede görülen birçok cisim, mercek gibi davranabilmektedir. Örneğin cisimlerin üzerinde bulunan su damlacıkları, şişelerin ve cam bardakların tabanları ile yan bölümleri, içerisinde sıvı bulunan cam ya da pet şişe gibi birçok cisim mercek görevi görür.

Temel Yeterlilik Sınavı (TYT)
13 Haziran 2020 Cumartesi