Konu anlatımı
Gözlükler, büyüteçler, fotoğraf makineleri ve mikroskoplar merceklerle çalışır. Bu alt başlıkta mercek çeşitlerini, merceklerdeki özel ışınları, cismin konumuna göre görüntünün özelliklerini ve merceklerin kullanım alanlarını nitel olarak göreceksin. TYT'de merceklerle ilgili hesap yapılmaz ve görüntü çizimi istenmez.
Mercek çeşitleri ve odak
En az bir yüzü küresel olan saydam cisimlere mercek denir. Ortası kenarlarından kalın olan merceklere ince kenarlı mercek denir; havadaki ince kenarlı mercek paralel ışınları bir noktada topladığı için yakınsak mercek olarak da adlandırılır. Kenarları ortasından kalın olan merceklere kalın kenarlı mercek denir; paralel ışınları dağıttığı için ıraksak mercek olarak da adlandırılır. Merceğin odak uzaklığı, yüzeylerinin ne kadar bombeli olduğuna ve merceğin kırıcılığının bulunduğu ortamın kırıcılığına göre ne kadar büyük olduğuna bağlıdır: daha bombeli bir mercek ışığı daha çok kırar ve odak uzaklığı kısalır. Odak uzaklığı için matematiksel model verilmez.
Özel ışınlar ve görüntüler
İnce kenarlı mercekte asal eksene paralel gelen ışın kırıldıktan sonra öbür taraftaki odaktan geçer; odaktan geçerek gelen ışın asal eksene paralel çıkar; merceğin merkezinden geçen ışın doğrultusunu değiştirmez. Kalın kenarlı mercekte asal eksene paralel gelen ışın, uzantısı geldiği taraftaki odaktan geçecek biçimde dağılır. İnce kenarlı mercekte cisim odak uzaklığının iki katından (2F noktasından) uzaktaysa görüntü gerçek, ters ve küçük; tam 2F noktasındaysa gerçek, ters ve aynı boyda; 2F ile odak arasındaysa gerçek, ters ve büyük; odak ile mercek arasındaysa sanal, düz ve büyüktür. Cisim odaktaysa görüntü oluşmaz. Kalın kenarlı mercekte görüntü her zaman sanal, düz ve küçüktür.
Kullanım alanları
İnce kenarlı mercekler büyüteçlerde, hipermetrop gözlüklerinde, fotoğraf makinelerinde, projeksiyon cihazlarında, mikroskoplarda ve dürbünlerde kullanılır; gözümüzdeki göz merceği de ince kenarlıdır. Kalın kenarlı mercekler miyop gözlüklerinde ve kapı dürbünlerinde kullanılır. Ormanlara atılan cam şişeler ve cam kırıkları ince kenarlı mercek gibi davranarak güneş ışığını bir noktada toplayabilir ve yangınlara yol açabilir; doğayı temiz tutmak bu yüzden de önemlidir.
Çözümlü örnekler
Örnek 1. Bir öğrenci ince kenarlı bir merceği büyüteç olarak kullanıyor. Cisim mercekten hangi uzaklıkta olmalıdır? Oluşan görüntünün özellikleri nelerdir?
Çözüm. İnce kenarlı mercek büyüteç olarak kullanılırken cisim, merceğin odak noktası ile mercek arasına konur. Bu durumda görüntü cisimle aynı tarafta oluşur; sanal, düz ve cisimden büyüktür. Cisim odağın dışına çıkarsa görüntü ters dönüp gerçek olur ve mercek artık büyüteç gibi kullanılamaz.
Örnek 2. Kalın kenarlı bir merceğin önündeki cisim merceğe yaklaştırılıyor. Görüntünün özellikleri nasıl değişir? Miyop gözlüklerinde neden bu mercek kullanılır?
Çözüm. Kalın kenarlı mercekte cisim nerede olursa olsun görüntü cisimle aynı tarafta, sanal, düz ve küçüktür; cisim yaklaştıkça görüntü büyür, ama hiçbir zaman cisimden büyük olmaz. Miyop gözde uzaktaki cisimlerden gelen ışınlar ağ tabakanın önünde odaklanır. Kalın kenarlı mercek ışınları göze girmeden önce biraz dağıtarak odaklanmanın ağ tabakanın üzerinde olmasını sağlar ve uzağı net görmeyi kolaylaştırır.
Sık yapılan hatalar
- Kalın kenarlı mercekle büyük görüntü elde edilebileceğini sanmak.
- Büyüteçte cismin odağın dışında olması gerektiğini düşünmek; cisim odak ile mercek arasında olmalıdır.
- Miyop ve hipermetrop gözlüklerindeki mercekleri karıştırmak: miyopta kalın kenarlı, hipermetropta ince kenarlı mercek kullanılır.
- İnce kenarlı mercek yakınsak, kalın kenarlı mercek ıraksaktır.
- Kalın kenarlı mercekte görüntü her zaman sanal, düz ve küçüktür.
- Büyüteçte cisim odak ile mercek arasındadır; görüntü sanal, düz ve büyüktür.