Merceklerde Görüntü Oluşumu: Yakınsak Mercek

Görüntü Nasıl Bulunur?

Merceklerde oluşan görüntülerin yeri ve özellikleri, merceğe gönderilen özel ışınlar ile bulunabilir. Cismin bir noktasından çıkan en az iki ışının mercekte kırıldıktan sonra kendilerinin ya da uzantılarının kesişme noktası, o noktanın mercekte oluşan görüntüsünün yerini belirler. Merceklerde cisim ve görüntünün boyları oranı, cisim ve görüntünün merceğe olan uzaklıkları oranına eşittir.

Gerçek Görüntü ve Sanal Görüntü

Mercekte kırılan ışınların kendilerinin kesişmesiyle oluşan görüntüye gerçek görüntü denir; bu görüntüler merceğin cisme göre karşı tarafında oluşur. Mercekte kırılan ışınların uzantılarının kesişmesiyle oluşan görüntüye sanal (zahirî) görüntü denir; bu görüntüler cismin bulunduğu tarafta oluşur.

Yakınsak Merceklerde Özel Işınlar

Yakınsak merceklerde görüntü bulmak için kullanılan dört özel ışın kuralı şöyledir:

1. Merceğin asal eksenine paralel olarak gelen ışın, merceğin diğer tarafındaki odak noktasından geçecek şekilde kırılır.
2. Merceğin odak noktasından geçecek şekilde gelen ışın, asal eksene paralel olacak şekilde kırılır.
3. Merceğin 2F noktasından geçecek şekilde gelen ışın, merceğin diğer tarafındaki 2F noktasından geçecek şekilde kırılır.
4. Merceğin optik merkezine gönderilen ışın kırılmadan yoluna devam eder.

Yakınsak Mercekte Cismin Konumuna Göre Görüntü (Tablo 3.8)

• Cisim sonsuzdaysa: Görüntü odak noktasındadır; nokta şeklinde ve gerçektir.
• Cisim sonsuz ile 2F arasındaysa: Görüntü 2F ile F arasındadır; cisme göre ters, gerçek ve cisimden küçüktür.
• Cisim 2F'deyse: Görüntü 2F noktasındadır; cisme göre ters, gerçek ve cisimle aynı boydadır.
• Cisim 2F ile F arasındaysa: Görüntü 2F ile sonsuz arasındadır; cisme göre ters, gerçek ve cisimden büyüktür.
• Cisim tam F'deyse: Görüntü sonsuzdadır (oluşmaz, ışınlar birbirine paralel kalır).
• Cisim mercek ile F arasındaysa: Görüntü cisimle aynı taraftadır; cisme göre düz, sanal ve cisimden büyüktür.

Bu altı durum, yakınsak merceğin cismin konumuna bağlı olarak hem büyültücü/küçültücü hem de gerçek/sanal görüntü verebilen çok yönlü bir optik araç olduğunu gösterir — tek istisna olan "mercek-F arası" konum, büyüteç ilkesinin temelidir.

Özet

• Görüntünün yeri, cismin bir noktasından çıkan en az iki özel ışının kesişme noktası (gerçek görüntü) ya da uzantılarının kesişme noktası (sanal görüntü) ile bulunur.
• Gerçek görüntüler cisme göre karşı tarafta, sanal görüntüler cisimle aynı tarafta oluşur.
• Yakınsak mercekte dört özel ışın kuralı vardır: eksene paralel gelen ışın F'den geçer, F'den geçen ışın eksene paralel çıkar, 2F'den geçen ışın karşı 2F'den geçer, optik merkeze gelen ışın kırılmadan geçer.
• Cisim sonsuz-2F-F arasında ilerledikçe görüntü ters/gerçek kalır ama büyüklüğü (küçük→eşit→büyük) değişir; cisim F'de görüntü oluşmaz.
• Cisim mercekle F arasına girdiğinde (büyüteç konumu) görüntü tek başına düz, sanal ve büyük hâle gelir.