Merceklerde Görüntü Oluşumu 11. Sınıf Fizik
🪄 Test ve Çalışma Kağıdı Hazırla
Konunu yaz; MEB uyumlu test ve özetler saniyeler içinde hazırlansın. 🖨️ Ücretsiz PDF indir!
Merceklerde bir noktanın görüntüsünü bulmak için cismin tepe noktasından merceğe en az iki özel ışın gönderilir; kırılan ışınların kendilerinin veya uzantılarının kesiştiği yerde görüntü oluşur. Kırılan ışınların kendileri kesişirse gerçek ve ters, uzantıları kesişirse sanal ve düz görüntü elde edilir.
1. İnce Kenarlı Mercekte Görüntü Oluşumu
İnce kenarlı mercek, görüntü özellikleri bakımından çukur ayna ile birebir benzerlik gösterir.
| Cismin Konumu | Görüntünün Konumu | Görüntünün Boyu | Özellikleri |
| Sonsuzda | Karşı taraftaki odakta ($F$) | Noktasal | Gerçek |
| $2F$‘nin dışında ($3F$) | Karşı tarafta $F – 2F$ arasında ($1{,}5F$) | Cisimden küçük ($h/2$) | Ters, Gerçek |
| $2F$ noktasında | Karşı tarafta $2F$ noktasında | Cisimle eşit ($h$) | Ters, Gerçek |
| $F – 2F$ arasında ($1{,}5F$) | Karşı tarafta $2F$‘nin dışında ($3F$) | Cisimden büyük ($2h$) | Ters, Gerçek |
| Odak noktasında ($F$) | Sonsuzda | — | Işınlar paralel kırılır |
| Odak ile Mercek arasında ($F/2$) | Cisimle aynı tarafta ($F$ mesafesinde) | Cisimden büyük ($2h$) | Düz, Sanal |
Büyüteç İlkesi: İnce kenarlı mercekte sanal görüntü yalnızca cisim odak ile optik merkez arasına ($F-O$) konulduğunda oluşur. Bu görüntü daima düz ve cisimden büyüktür.
2. Kalın Kenarlı Mercekte Görüntü Oluşumu
Kalın kenarlı mercek, görüntü özellikleri bakımından tümsek ayna ile birebir örtüşür.
-
Genel Kural: Cisim merceğin önünde nerede olursa olsun görüntüsü daima cisimle aynı tarafta, mercek ile odak noktası ($O – F$) arasında, cisme göre düz, sanal ve cisimden küçüktür.
-
Yaklaşma Durumu: Cisim merceğe doğru yaklaştırıldıkça, görüntüsü de merceğe yaklaşır ve boyu büyür (fakat cismin kendi boyuna asla ulaşamaz).
-
Özel Durum ($F$ kuralı): Cisim mercekten $F$ kadar uzakta ise görüntüsü $F/2$ mesafesinde ve boyu cismin boyunun yarısı ($h/2$) kadar olur.
Boy ve Uzaklık Orantısı
Merceklerde cismin boyu ile görüntünün boyu arasındaki oran, bunların merceğin optik merkezine olan uzaklıkları oranına eşittir:
5 Çözümlü Test Sorusu
Soru 1
Odak uzaklığı $f$ olan ince kenarlı bir merceğin asal ekseni üzerinde, mercekten $3f$ uzaklıkta $16\text{ cm}$ boyunda bir cisim bulunmaktadır.
Buna göre cismin mercekte oluşan görüntüsünün merceğe uzaklığı ve boyu nedir?
| Görüntünün Uzaklığı | Görüntünün Boyu | |
| A) | $1{,}5f$ | $8\text{ cm}$ |
| B) | $1{,}5f$ | $32\text{ cm}$ |
| C) | $2f$ | $16\text{ cm}$ |
| D) | $3f$ | $16\text{ cm}$ |
| E) | $0{,}5f$ | $8\text{ cm}$ |
Çözüm:
İnce kenarlı mercekte $3f$ noktasındaki cismin görüntüsü karşı tarafta $1{,}5f$ noktasında oluşur. Boy oranı uzaklık oranıyla doğrudan orantılıdır:
Doğru Cevap: A
Soru 2
Hava ortamında bulunan bir merceğin önüne konulan bir cismin görüntüsünün düz ve cisimden büyük olduğu tespit ediliyor.
Buna göre;
I. Kullanılan mercek ince kenarlıdır.
II. Görüntü sanaldır.
III. Cisim merceğin odak noktası ile optik merkezi arasındadır.
yargılarından hangileri kesinlikle doğrudur?
A) Yalnız I
B) I ve II
C) I ve III
D) II ve III
E) I, II ve III
Çözüm:
Kalın kenarlı mercekte oluşan tüm görüntüler cisimden küçüktür. Düz ve büyük görüntü yalnızca ince kenarlı mercekte, cisim odak ile optik merkez arasına ($F-O$) konulduğunda elde edilir (I ve III doğru). İnce kenarlı mercekte düz olan görüntüler kırılan ışınların uzantılarının kesişmesiyle oluştuğu için sanaldır (II doğru).
Doğru Cevap: E
Soru 3
Kalın kenarlı bir merceğin asal ekseni üzerinde bulunan bir cisim ok yönünde merceğe doğru yaklaşmaktadır.
Bu süreçte cismin mercekte oluşan görüntüsü için aşağıdakilerden hangisi söylenebilir?
A) Mercekten uzaklaşır, boyu büyür.
B) Merceğe yaklaşır, boyu küçülür.
C) Merceğe yaklaşır, boyu büyür.
D) Mercekten uzaklaşır, boyu küçülür.
E) Konumu ve boyu değişmez.
Çözüm:
Kalın kenarlı mercekte görüntü daima odak ile optik merkez arasındadır. Cisim sonsuzdan merceğe yaklaştıkça, odaktaki noktasal görüntü de merceğe doğru yaklaşır ve cismin boyuna doğru yaklaşarak büyür.
Doğru Cevap: C
Soru 4
İnce kenarlı bir merceğin asal ekseni üzerindeki $2F$ noktasında bulunan bir mum, merceğin odak noktasına ($F$) doğru sabit hızla taşınmaktadır.
Bu hareket boyunca mumun görüntüsünün özellikleri nasıl değişir?
A) Merceğe yaklaşır ve boyu küçülür.
B) Mercekten uzaklaşır ve boyu büyür.
C) Mercekten uzaklaşır, sanal hâle gelir.
D) Merceğe yaklaşır, boyu büyür.
E) Boyu değişmez, ters kalmaya devam eder.
Çözüm:
Cisim $2F$‘de iken görüntüsü karşı tarafta $2F$‘dedir. Cisim $2F$‘den $F$‘ye yaklaştıkça kırılan ışınlar eksenden açılarak karşı tarafta $2F$‘den sonsuza doğru ilerler; yani görüntü mercekten uzaklaşır. Merceğe olan mesafe arttığı için görüntünün boyu da sürekli büyür. Cisim odak noktasını geçmediği sürece görüntü ters ve gerçek kalır.
Doğru Cevap: B
Soru 5
Fizik laboratuvarında yapılan bir deneyde bir ekran üzerine mum alevinin net bir görüntüsü düşürülmüştür.
Buna göre bu optik düzenekle ilgili aşağıdaki ifadelerden hangisi yanlıştır?
A) Kullanılan mercek ince kenarlıdır.
B) Ekran üzerindeki görüntü gerçektir.
C) Ekrandaki görüntü muma göre terstir.
D) Mum merceğin odak noktası ile optik merkezi arasındadır.
E) Mum $2F$ noktasına konulursa ekrandaki görüntü mumla eşit boyda olur.
Çözüm:
Bir görüntünün ekran veya perde üzerine düşürülebilmesi için gerçek olması şarttır. Kalın kenarlı mercek yalnızca sanal görüntü oluşturur; dolayısıyla ekran üzerinde görüntü elde etmek için kesinlikle ince kenarlı mercek kullanılır (A ve B doğru). Gerçek görüntüler daima terstir (C doğru). Mum odak ile optik merkez arasına konulursa görüntü sanal olur ve ekrana düşürülemez; ekran arkasında gözle görülür. Bu yüzden D seçeneğindeki ifade hatalıdır.
Doğru Cevap: D