İlginizi Çekebilir
IMG-20180127-WA0023.jpg
  1. Ana Sayfa
  2. AYT Fizik

Mercekler ve Aydınlanma

featured
+ - 0

Mercekler

Mercekler mikroskop­tan gözlüğe, kameralardan teleskoplara kadar pek çok optik araçta kullanılır. Mercekler genelde camdan ya da sert plastikten yapılan en az bir yüzü küresel araçlardır.

Cisimlerin görüntüleri­ni büyütme, küçültme özelliğine sahip, su, cam ya da mika gibi saydam maddelerden yapılmış araçlara mercek adı verilir.

Ortası kalın, kenarları ince olan merceklere ince ke­narlı (yakınsak) mercekler adı verilir. İnce kenarlı merceği basitçe temsil etmek için çift ta­raflı ok kullanılır.

Kenarları kalın ortası ince olan merceklere kalın ke­narlı (ıraksak) mercekler adı verilir. Kalın kenarlı merceği basitçe temsil etmek için aşağıdaki gibi ok uçları içeri dönük bir şekilde gösterilir.

mercekler

Paralel ışın demeti merceğe gönderildiğinde, mercek ince kenarlıysa, ışınlar bir noktada toplanır, mercek ka­lın kenarlıysa ışınlar bir noktadan dağılıyormuş gibi kı­rılır. Bu noktaya merceğin odak noktası adı verilir.

İnce kenarlı mercekler ışığı toplar, kalın kenarlı mer­cekler ışığı dağıtır. Bundan dolayı yakınsak ve ıraksak mercek tabirleri de kullanılabilir. Bu durum merceğin kırılma indisinin ortamın kırılma indisinden büyük ol­ması halinde mümkündür.

Odak noktasının merceğe olan uzaklığına ise odak uzaklığı denir. Fakat burada odak uzaklığı küresel yüzeylerin yarıçapının yarısı kadar değildir. Eğer merceğin iki küresel yüzeyi de aynı eğrilikte ise hem sağından gelen ışınlar, hem de solundan gelen ışınlar her iki yüzeyde de eşit miktarda kırıldıkları için mercekten eşit uzaklıklarda odaklanırlar. Yani merceğin her iki tarafında olan odak noktaları merceğe eşit uzaklıkta olur.

İnce Kenarlı Mercekte Özel Işınlar

İnce kenarlı mercekte özel ışın ve görüntüler çukur ay­nanın aynısıdır. Sadece aynada yansıma, mercekte de kırılma olayı vardır. Şimdi ışınları teker teker 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 mesafeden (2F) gelen ışın, yine odak uzaklığının iki katı mesafeden geçe­cek şekilde kırılır.
  4. Merceğin optik merkezinden geçecek şekilde ge­len ışın doğrultu değiştirmeden gider.

ince kenarlı class=

Herhangi Bir Işının Yolu

Herhangi bir ışının davranışını bulmak için ışığa paralel ve optik merkezden geçen bir yardım­cı eksen çizilir. Sonra gerçek eksenin odağından dik­me çıkılır. Yardımcı odak bulunur ve ışık bu odaktan geçirilir.

ince kenarlı class=

Ya da ince kenarlı mercek asal eksene doğru, kalın ke­narlı mercek de asal eksenden uzaklaştıracak şekilde kırar. Bu bilgiyi ve özel ışınları dikkate alarak yardımcı eksen çizmeden de herhangi bir ışının izleyeceği yol bulunabilir.

Kalın Kenarlı Mercekte Özel Işınlar

Kalın kenarlı mercekteki özel ışınlar ve görüntü çizimleri tümsek aynadaki özel ışınlar ve görüntü çizimlerinin aynısıdır. Sadece onlarda yansıma, merceklerde ise kırılma neticesinde görüntüler oluşur.

  1. Asal eksene paralel gelen ışın uzantısı odaktan ge­çecek şekilde kırılır.
  2. Uzantısı odaktan geçecek şekilde gelen ışın asal eksene paralel gidecek şekilde kırılır.
  3. Uzantısı 2F noktasından geçecek şekilde gelen ışın yine uzantısı 2F noktasından geçecek şekilde kırılır.
  4. Optik merkeze gelen ışın doğrultu değiştirmeden gider.

kalın kenarlı class=

İnce Kenarlı Mercekte Görüntü Oluşumu

İnce kenarlı mercek­le odak uzaklığı için­deki cisimlere baktığı­mızda cisimleri oldu­ğundan büyük ve düz görebiliriz. Bu amaçla kullanılan ince kenarlı merceğe büyüteç de­nir. Eğer cisim merceğin odak uzaklığının dışında ise ters görünür. Odağın dı­şındaki cisim merceğe yaklaştıkça görüntü büyüyerek mercekten uzaklaşır. Odaktaki cismin görüntüsü son­suzda olacağı için görünmez.

Cisim merceğe yaklaştıkça görüntü de büyüyerek mercekten uzaklaşır. Cisim odaktan sonra merceğe yaklaştıkça zahiri görüntü küçülerek merceğe yaklaşır.

Kalın Kenarlı Mercekte Görüntü Çizimi

Kalın kenarlı mercekle cisimlere bakıldığında ci­simlerin daima küçük ve düz görüntüleri görülür. Cisim nerede olursa ol­sun görüntü her zaman cismin olduğu taraftaki odakla mercek ara­sında düz, zahiri ve c boyu cismin boyun­dan küçük olur.

Cisim merceğe yak­laştıkça görüntü de merceğe yaklaşır ve boyu büyür. Cisim sonsuzda iken gö­rüntü odakta olur.

Aydınlanma

Işık Şiddeti (I)

Bir ışık kaynağından birim zamanda yayımlanan görünür foton (tanecik) sayısına Işık şiddeti denir. Işık şiddetinin birimi mum veya candela (cd) dır.

Işık Akısı (ΦΦ)

Bir ışık kaynağından birim zamanda yayımlanan görünür ışık enerjisine ışık akısı denir. Birimi lümen dir.

1Lümen

1metreyarıçaplı kürenin merkezine konulan 1 cd şiddetindeki noktasal bir ışık kaynağının, kürenin 1m2’Iik yüzeyine birim zamanda gönderdiği ışık akısına 1Iümen denir.

Kürenin yüzey alanı

A=4πr2A=4πr2

r=1metre ise

A=4πA=4π olur.

1cd şiddetindeki kaynağın yayımladığı ışık akısı;

Φ=4πΦ=4π lümen ise I şiddetindeki kaynağın yayımladığı ışık akısı;

Φ=4πIΦ=4πI olur.

Aydınlanma Şiddeti:

Birim yüzeye dik olarak düşen ışık akısına denir. Birimi lux (Lüks) tür.

E=ΦSE=ΦS

E=4πI4πr2E=4πI4πr2

E=Ir2E=Ir2

bağıntısı ile hesaplanır.

A noktası çevresindeki aydınlanma şiddeti

E=Id2E=Id2

A noktası çevresindeki aydınlanma şiddeti

E=Id2CosαE=Id2Cosα

EA=EB=EC=Id2EA=EB=EC=Id2

Fotometreler:

İki farklı ışık kaynağından birinin ışık şiddeti biliniyorsa, fotometreler yardımıyla diğerinin ışık şiddeti bulunabilir. Ortasında yağ lekesi olan yarı saydam bir ekran kullanılır. İki taraftaki kaynakların yağ lekesi üzerinde oluşturdukları aydınlanma eşit olduğunda yağ lekesi görünmez olur.

O noktası çevresindeki aydınlanma şiddetleri eşit olduğunda yağ lekesi görünmez ve

E1=E2E1=E2

olur.

Yorum Yap