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 (n_M) 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

Çözümlü Örnek Test Soruları

Mercekler, ışığı kırarak görüntü oluşturan optik araçlardır. İnce kenarlı (yakınsak) ve kalın kenarlı (ıraksak) mercekler olmak üzere iki temel mercek türü vardır. İnce kenarlı mercekler ışığı odak noktasında toplarken, kalın kenarlı mercekler ışığı dağıtır. Merceklerin optik özellikleri görüntünün büyüklüğü ve yönü üzerinde etkilidir.

1. İnce kenarlı merceklerin odak noktasında ışık ışınları nasıl davranır?

A) Işınlar birbirinden uzaklaşır
B) Işınlar odak noktasında toplanır
C) Işınlar yansıtılır
D) Işınlar kırılmadan geçer

Çözüm: İnce kenarlı (yakınsak) merceklerde, gelen paralel ışık ışınları merceğin odak noktasında toplanır.
Doğru cevap B şıkkıdır.

2. Kalın kenarlı merceklerin odak noktası ile ilgili hangisi doğrudur?

A) Işık ışınlarını toplar
B) Işık ışınlarını dağıtır
C) Işık ışınlarını yansıtır
D) Işık ışınlarını kırmadan geçirir

Çözüm: Kalın kenarlı (ıraksak) mercekler, gelen ışık ışınlarını dağıtır, yani odak noktasından uzaklaştırır.
Doğru cevap B şıkkıdır.

3. İnce kenarlı merceklerde cisim odak noktasının dışında yer aldığında, cismin görüntüsü nasıl oluşur?

A) Düz ve küçültülmüş
B) Ters ve büyütülmüş
C) Ters ve küçültülmüş
D) Düz ve aynı boyutta

Çözüm: İnce kenarlı merceklerde, cisim odak noktasının dışında olduğunda ters ve küçültülmüş bir görüntü oluşur.
Doğru cevap C şıkkıdır.

4. Kalın kenarlı bir mercekte oluşan görüntü nasıldır?

A) Düz ve küçültülmüş
B) Ters ve büyütülmüş
C) Düz ve büyütülmüş
D) Ters ve aynı boyutta

Çözüm: Kalın kenarlı merceklerde oluşan görüntü, daima düz ve küçültülmüş olur.
Doğru cevap A şıkkıdır.

5. İnce kenarlı bir merceğin odak noktasının önüne yerleştirilen bir cismin görüntüsü nasıldır?

A) Düz ve büyütülmüş
B) Ters ve küçültülmüş
C) Düz ve küçültülmüş
D) Ters ve büyütülmüş

Çözüm: İnce kenarlı merceğin odak noktasının önüne yerleştirilen cisim, düz ve büyütülmüş olarak görünür.
Doğru cevap A şıkkıdır.

6. Kalın kenarlı bir merceğin odak noktasına yerleştirilen bir cismin görüntüsü nasıl oluşur?

A) Cisim görünmez
B) Düz ve küçültülmüş
C) Ters ve küçültülmüş
D) Düz ve aynı boyutta

Çözüm: Kalın kenarlı merceklerde, cisim odak noktasında olduğunda, cismin görüntüsü düz ve küçültülmüş olur.
Doğru cevap B şıkkıdır.

7. Merceklerin odak uzaklığı neye bağlıdır?

A) Merceğin kalınlığına ve ışığın hızına
B) Merceğin şekline ve ışığın kırılma indislerine
C) Merceğin yüzey alanına ve ışığın rengine
D) Işığın dalga boyuna ve frekansına

Çözüm: Merceklerin odak uzaklığı, merceğin şekline ve kırılma indislerine bağlıdır.
Doğru cevap B şıkkıdır.

8. İnce kenarlı merceklerde odak uzaklığı arttıkça görüntü nasıl etkilenir?

A) Görüntü ters olur ve küçülür
B) Görüntü düz olur ve büyür
C) Görüntü ters olur ve büyür
D) Görüntü aynı boyutta kalır

Çözüm: İnce kenarlı merceklerde odak uzaklığı arttıkça, görüntü ters olur ve küçülür.
Doğru cevap A şıkkıdır.