Mercek ya da lens ışığın yönünü değiştiren (kıran), ışık ışınlarını birbirine yaklaştıran ya da uzaklaştıran optik alet

PROJEKTÖRLER

Projektör belirli bir yöntemde ışık demetinin yaklaşık paralel ışınlarını etkili bir şekilde göstererek yansıtan ve genellikle çevresinde döndürülülebilir olarak tasarlanmış bir aygıttır.


Edison'un klasik projektör arabası.
Projektörler ilk olarak Birinci ve II. Dünya Savaşı'nda yapay ay ışığı yaratarak gece saldırısı fırsatlarını artırmak için kullanıldı. Yapay ay ışığı tarihçi ve tank teoristi Gen. J.F.C. Fuller tarafından icad edildi.

Projektörler yaygın bir şekilde II. Dünya Savaşı boyunca geceleri hava bombardımanı baskınlarına karşı savunma olarak kullanıldı. Yeni teknoloji olan radarlar yalnız erken uyarı amacıyla kullanılıyordu, uçaksavar silahları görsel olarak hedefi saptayabilme ihitiyacı duyuyordu, hedefi saptayabilmek için jenaratörler gökyüzünde uçakları aydınlatıyor böylece silahlar onları görebiliyordu, ayrıca kuvvetli ışıklar bombacıların görme alanlarını iki misli kısıtlıyordu.

II. Dünya Savaşı'nda projektörlere General Electric'in 1942-A projektörleri dahil oldu. Bu projektör 152 cm'lik çaptaki lambası ile 800,000,000 kandela üretebiliyordu. 45 ile 56 kilometreye kadar doğrudan görünürlük kabiliyeti vardı ve 15KW jeneratörle çalışıyordu.

Son zamanlarda jeneratörler sıklıkla reklamcılıkta kullanılmakta, örneğin otomobil satıcıları; ışık ışınları geniş alanlarada görünebilir ve (en azından teoiride) ilgilenen insanlar jeneratör ışıklarını satıcıların ve mağazaların ışınlarını takip ederek ışığın kaynağı olan mağazaları ve satıcıları bulabilirler. Hem de film prömiyerlerinde kullanıldı; dalgalanan jenaratörler ışınları 20th Century Fox movie studio'nun logosunda tasarımsal öğeler olarak halen görülmektedir.

KAYNAKÇA

1. 
   https://tr.wikipedia.org/wiki/Mercek
   
2. 
   http://www.fenbilimleri.org/component/k2/item/400-mercekler-ve-kullan%C4%B1m-alanlar%C4%B1.html
   
3. 
   http://efikinci032.blogspot.com.tr/p/genel-bilgiler.html
   

EKLER

MERCEKLER

İki küresel yüzey veya bir düzlemle bir küresel yüzey arasında kalan saydam ortamlara mercek denir.

Şekildeki gibi yüzeyler kesişiyorsa ince kenarlı mercek olur ki bu mercek üzerine gelen bütün ışınları her iki yüzeyden kırarak asal eksenine yaklaştırır. Mercekler yüzeylerin şekline göre iki tip olabilir.

Şekildeki gibi yüzeyler kesişmiyorsa bu merceklere kalın kenarlı mercek denir. Kalın kenarlı mercek ışığı her iki yüzeyden kırarak asal eksenden uzaklaştırır.

Kısacası ince kenarlı mercekler ışığı toplar, kalın kenarlı mercekler ışığı dağıtır.

Bu durum merceğin kırılma indisinin ortamın kırılma indisinden büyük olması halinde mümkündür.

i merceklerde  ışığın toplandığı nokta odak noktası ve bu noktanın merceğe uzaklığı odak uzaklığıdır. Fakat burada odak uzaklığı küresel yüzeylerin yarıçapının yarısı kadar değildir ve merceğin hem sağından gelen ışınlar hemde solundan gelen ışınlar her iki yüzeyde de eşit miktarda kırıldıkları için mercekten eşit uzaklıklarda odaklanırlar. Bir mercekte odak uzaklığı;

1. Merceğin yapıldığı maddenin ve içinde bulunduğu ortamın kırılma indisine
2. Merceğin yan yüzeylerinin eğirilik yarıçapının büyüklüğüne ve cinsine (Çukur veya tümsek)
3. Kullanılan ışığın cinsine (Camın bütün ışıklar için kırıcılık indisi farklıdır.) bağlıdır.

Merceğin havaya göre odak uzaklığı, suya göre odak uzaklığından daha küçüktür.

Merceğin bulunduğu ortamın kırılma indisi artarsa odak uzaklığı da artar ve ortamın kırılma indisi merceğin kırılma indisine eşit olduğunda, ışık hiç kırılmaz. İster ince, isterse kalın kenarlı mercek olsun. Eğer dış ortamın kırılma indisi merceğin kırılma indisinden büyük olursa, ince kenarlı mercek kalın kenarlı mercek gibi, kalın kenarlı mercek de ince kenarlı mercek gibi davranır.
Yani mercek karakter değiştirir.

Eğrilik yarıçapı büyük olan merceğin odak uzaklığı daha büyüktür. Aynı boydaki şişman merceğin odak uzaklığı zayıf merceğin odak uzaklığından daha küçüktür. Ayrıca bir mercek ortadan ikiye bölünürse, bölünen merceklerin odak uzaklıkları ilk durumdakine göre daha büyük olur.
Ortamların ışıklara karşı gösterdikleri kırılma indisi aynı değildir. Bunu prizmadan hatırlıyoruz.
nmor > .... > nkırmızı olduğundan odak uzaklığı ışığa göre de değişir.

Şekil (a) ve (b) de görüldüğü gibi merceğin kırmızı ışığa göre odak uzaklığı, mor ışığa göre odak uzaklığından daha büyüktür.
İnce Kenarlı Mercekte Özel Işınlar:
İnce kenarlı mercekte özel ışın ve görüntüler çukur aynanın aynısıdır. Sadece aynada yansıma, mercekte ise kırılma olayı vardır.

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 mesafede gelen ışın, yine odak uzaklığının iki katı mesafeden geçecek şekilde kırılır.

4. Merceğin optik merkezinden geçecek şekilde gelen ışın doğrultu değiştirmeden gider.

Herhangi bir ışının davranışını bulmak için şekildeki gibi ışına parelel ve optik merkezden geçen bir yardımcı eksen çizilir.

Sonra gerçek eksenin odağından dikme çıkılır. Yardımcı odak bulunur ve ışın bu odaktan geçirilir. Veya, 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 Görüntü Çizimi:

Şekilde görüldüğü gibi cisim nerede olursa olsun görüntü her zaman cismin olduğu taraftaki odakla mercek arasında düz, zahiri ve boyu cismin boyundan küçük olur. Cisim merceğe yaklaştıkça görüntü de merceğe yaklaşır ve boyu artar. Cisim sonsuzda iken görüntü odakta olur.

Kalın Kenarlı Mercekte Özel Işınlar:
Kalın kenarlı mercekteki özel ışınlar ve görüntü çizimleri tümsek aynadaki özel ışınlar ve görüntü çizimlerinin aynısıdır. Sadece tümsek aynada yansıma, merceklerde ise kırılma neticesinde görüntüler oluşacaktır.

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 kırılmadan gider.

İnce Kenarlı Mercekte Görüntü Çizimleri:

1. Cisim 2F noktasının dışında ise görüntü F ile 2F arasında ters, gerçek ve boyu cismin boyundan küçüktür.

2. Cisim 2F de ise görüntüsü 2F de ters, gerçek ve boyu cismin boyuna eşittir.

3. Cisim 2F ile F arasında ise görüntüsü 2F nin dışında, ters, gerçek ve boyu cismin boyundan büyüktür.

4. Cisim F de ise görüntüsü sonsuzda olur.

5. Cisim sonsuzda ise, görüntüsü F de, gerçek ve noktasaldır.

6. Cisim mercekle F arasında ise, görüntü cismin arkasında, düz, zahirî ve boyu cismin boyundan büyüktür.

Özel Durumlar

1. Cisim ince kenarlı mercekten 3f kadar uzakta ise, görüntüsü mercekten 3f/2 kadar uzakta olur ve boyu cismin boyunun yarısı kadar olur.

2. Cisim ince kenarlı mercekten 3f/2 kadar uzakta ise, görüntüsü mercekten 3f kadar uzakta olur ve görüntünün boyu cismin boyunun iki katı olur.

3. Cisim ince kenarlı mercekten f/2 kadar uzakta ise, görüntüsü cisimle aynı tarafta, mercekten f kadar uzakta ve görüntünün boyu cismin boyunun iki katı olur

4. Cisim kalın kenarlı mercekten f kadar uzakta ise görüntü mercekten f/2 kadar uzakta ve boyu cismin boyunu yarısı kadar olur.
http://yazarlikyazilimi.meb.gov.tr/materyal/mersin/kasim2008/mercekler/index.html

Merceklerin Kullanıldığı Yerler:

Dışbükey mercekler fotoğraf makinelerinde kullanılır. Fotoğraf makinesinde, merceğin hemen arkasında bir fotoğraf filmi bulunur. Fotoğraf makinesinin boyutları ve film ile mercek arasındaki uzaklık göz önünde tutlacak olursa, fotoğrafı çekilecek görüntünün makineye oldukça uzak olduğu kavranabilir. İşte mercek bu uzaktaki cisimlerden, insanlardan ya da manzartadan gelen ışık ışınlarını toplayarak ardındaki film üzerinde ödaklar ve burada görüntünün baş aşağı, yani ters bir resmini oluşturur. Refleks tipi makinelerde, birincisinin aynısı ikinci bir mercek daha bulunur; bu mercek, aynı görüntüyü arkadaki bir cam ekranın üzerine düşürerek fotoğrafçının odaklama ayarını iyi yapabilmesine ve çekeceği resmi tam olarak görebilmesini sağlar.

Zoom objektifliği makinelerde ise odak uzaklığının değişmesini sağlayan ayrı bir mercek sistemi bulunur.

Sinema filmi göstericilerinden  ya da slayt makinelerinde parlak biçimde aydınlatılmış filmden gelen ışık üzerine düşürmeye yarayan dışbükey mercekler kullanılır. Film yalnızca 35 mm genişliğindedir, ama ekran üzerine düşürülen görüntünün genişliği metrelerce olabilir.

 
Gözdeki Mercek :

Gözde de, görüntüyü oluşturan bir dışbükey mercek sistemi vardır. Öndeki kavisli, saydam katman (kornea) ile arasındaki suyumsu sıvı bir sıvı mercek oluşturur; gözbebeğinden (iristeki küçük delik ) göze giren ışık, ilk aşamada bu mercek tarafından odaklanır. Sonra ışık, gözbebeğinin ardında yer alan, içteki dışbükey göz merceğinden geçer. Bakılmakta olan cismin görüntüsünün odaklama ayarının yapılabilmesi için, küçük kaslar göz merceğinin eğriliğini ve biçimini değiştirebilir. Görüntü, gözün arkasında, ağtabaka denen ışığa duyarlı bir alanın üzerinde oluşur. Mercek  sistemi dışbükey olduğundan görüntü baş aşağı gelmiş durumdadır;görüntüyü doğru konuma getiren beyindir.

 
Merceğin Oluşturduğu Görüntü:

         Elinize dışbükey, yani yakınsak bir mercek alın ve merceği bir cisme iyice yaklaştırın; öyle ki, mercek ile cisim arasındaki uzaklık, merceğin odak uzaklığından daha küçük olsun. Bu durumda cismi doğal konumunda, am büyültülmüş olarak göreceksiniz. Daha sonra merceğin ardına, yani sizin baktığınız tarafına bir kart koyun; bu durumda, kartın üzerinde cismin görüntüsünün oluşmadığını fark edeceksiniz(oysa pencereye tutulan mercek örneğinde görüntü oluşmuştu ). Kart, film yada ekran üzerine düşürülebilen görüntülere “gerçek “ görüntü denir. Bu tür yüzeylerin üzerinde oluşturulamayan görüntülere de sanal görüntü adı verilir yada eski adıyla zahiri görüntü denir. Sanal görüntüler ancak merceğin içinden bakılarak görülebilir.

         Bir büyüteç ya da oyuncak bir teleskopla bakarken, gözlenen cismin çevresinde genellikle renkli saçakların oluştuğunu görürsünüz. Bunun nedeni farklı renklerden ışık ışınlarının mercekten geçerken farklı açılarla kırılmasıdır. Örneğin, mavi ışık ışınları kırmızı ışık ışınlarından daha büyük bir açıyla kırılmaya uğrar. Beyaz ışık, gökkuşağındaki bütün renklerin karışımından oluştuğu için, görüntünün çevresinde bir gökkuşağı saçağı oluşur. Bu saçağı gidermek için mercek, her biri ayrı tür camdan yapılmış iki katman halinde hazırlanır. Bu tip merceklere bileşik mercek denir. Bunların üretimi oldukça zor ve masraflıdır; kaliteli fotoğraf makinelerinin ve dürbünlerin pahalı olmasının nedeni de budur.
 
Merceklerin Yapımı ve Tarihi:

         Mercekler, cam bloklarının karborundum (silisyum karbür) ya da korindon (alüminyum oksit) gibi aşındırıcı bir tozla zımparalanmasından sonra, demir oksitli bir cila macunuyla perdahlanması(parlatılması) yoluyla hazırlanır. Bu işlemlerden bazıları makineyle gerçekleştirilir, ama gene de mercek yapımsüreci yavaş ve pahalıdır; son perdah işlemi ve merceğin sınanması büyük hüner ister. Günümüzde, gözlük camı, kontak lens ve büyüteç yapımında plastiklerden de yararlanılır; bu tür gözlük camlarına piyasada organik cam denir.

         Eski Yunanlılar ve Romalılar, güneş ışınlarını odaklıyarak ateş yakmak için bazen içi su dolu cam kaplardan yararlanırlardı. Gözlük ve büyüteç 1300’den önce; teleskop 1608’de icat edildi. Çok güçlü bir büyüteç türü olan MİKROSKOP;TELESKOP kendi maddelerinde ayrıntılı olarak işlenmiştir. Topluiğne başı büyüklüğündeki merceklerden, 1 metre çapındaki merceklere kadar çok değişik boyutlarada mercekler yapılabilir. ABD’de, Wisconsin’deki Yerkes Gözlemevi’nde bulunan büyük teleskopun objektif büyüklüğü 1 metredir.
 
TELESKOP

         Teleskop, çıplak gözle görülemeyecek kadar uzakta olan cisimlere bakmak için kullanılan bir aygıttır. Optik teleskoplar, uzaktaki cisimden gelen ışık ışınlarının toplanması ve bu ışınların cismin büyütülmüş bir görüntüsünü elde edecek biçimde odaklanması ilkesine dayalı olarak çalışır. Ama radyo dalgaları gibi başka ışınım türlerini toplayan teleskoplar da vardır. Örneğin; radyoastronomi alanında kullanılan radyoteleskoplar çok önemli aygıtlardır. Optik teleskopların en önemli kullanım alanı astronomidir; bunlardan ayrıca, karada ve denizde uzak cisimlerin görüntülerini büyültmekte, yerölçümü aygıtlarında ve sekstantlarda  da yararlanılır. Dürbünler aslında, yan yana getirilmiş iki teleskoptan başka bir şey değildir.(bkz.dürbün)

         Teleskopu kimin bulduğu kesin olarak bilinmemektedir. Bir söylentiye göre, 1608’de Hollanda’da Hans Lippershey adındaki Middelburglu bir gözlük yapımcısı, bir gün rastlantı sonucu, art arda duran iki mercekten bakmış ve yakındaki kilisenin rüzgargülünün çok büyük olarak görmüş, böylece de teleskopu keşfetmiştir. Ama bazılarına göre, teleskop 1608’den önce de bilinmekteydi.

         Teleskop bulunduktan sonra hızla başka ülkelere de yayıldı. İtalyan bilim adamı Galileo Galilei teleskopun astronomi   için çok yararlı olabileceğini fark etti. Galileo 1610’dan başlayarak kendisi için çeşitli teleskoplar yaptı ve bunlarla pek çok önemli astronomi keşfinde bulundu. Ay’daki dağları, Jupiter’in en büyük dört uydusunu, Venüs’ün evrelerini, Samanyolu Gökadası’ndaki yıldız alanlarını ve Güneş lekelerini de içine alan bu keşifler astronomi tarihinde bir dönüm noktası oluşturur.

         Önceleri bütün teleskoplar bir içbükey mercek (ortası uçlarından daha ince olan ıraksak mercek ) ile bir dışbükey mercekten (ortası uçlarından daha kalın olan ıraksak mercek ) yapılırdı. Bunlara Galileo teleskopu denirdi. Alman astronom Johannes Kepler, bir içbükey ve bir dışbükey mercek yerine iki dışbükey mercek kullanılarak daha iyi bir teleskop yapılabileceğini ileri sürdü ve bu türden ilk teleskop 1630 dolaylarında gerçekleştirildi. Kepler teleskopu denen bu tür bir teleskopun astronomi için Galileo teleskoplarından daha uygun olduğu  ortaya çıktı ve Kepler teleskopu kısa sürede yaygınlaştı.
 
Mercekli Teleskoplar:
 
         Galileo ve Kepler teleskoplarının her ikisi de mercekli teleskoptu ve ışık ışınlarının kırılması temeline dayalı olarak çalışıyordu. Objektif denen büyük mercek, uzaktaki cisimden gelen ışık ışınlarını kırılmaya uğratarak belirli bir odakta toplar. Gözlemci, göz merceği denen ve objektifin oluşturduğu görüntüyü büyütmeye yarayan daha küçük mercekten bakar. Mercekli teleskoplar ışığın kırılması ilkesine dayalı olarak çalıştığı için kırılmalı teleskop olarak da adlandırılır.
         Galileo bütün gözlemlerini, merceklerinin çapı 5 cm den daha kısa olan küçük teleskoplarla yapmıştı. Sonraki astronomlar, daha çok ışık toplayabilen daha büyük mercekler kullandılar.
         İlk mercekli teleskop yapımcılarının ve kullanıcılarının karşılaştığı en büyük sorunlardan biri, farklı renklerdeki ışığın farklı miktarlarda yada açılarda kırılması olgusuydu. Mavi ışığın kırmızı ışıktan daha çok  kırılması yada benzeri durumlar, ilk kırılmalı teleskop yada merceklerinin hafif bulanık bir görüntü vermesi ve görüntünün çevresinde bir renk saçağı oluşmasına neden oluyordu.