Aynanın kullanımı, suyun karanlık bir kaseye veya kaba konulduğu M.Ö. 4000 yıllarına kadar uzanmaktadır. Lensin ilk kullanımı ise 1888 yılına kadar uzanmaktadır ve görüşü düzeltmek için kullanılmıştır. Bugün bile aynalar ve mercekler birçok alanda kullanım alanı bulmaktadır.
İhtiyaçlara ve isteklere bağlı olarak farklı şekillerde ve boyutlarda yapılırlar. Kendimize bakmak için her gün bir ayna kullanırız. Teleskoplarda mercek kullanılır. Uzayı ve evreni anlamamıza yardımcı olur. Bunların yardımıyla evrenin birçok sırrını ortaya çıkarabildik.
Ayna ve Lens Arasındaki Farklar Nelerdir?
Ayna ve mercek arasındaki temel fark, aynanın yansıma prensibine göre, merceğin ise kırılma prensibine göre çalışmasıdır. Aynaların çoğu daha iyi yansıma için opaktır, oysa yapılan birçok lens görüntü oluşumu için şeffaftır.
Yansıma yasası bir aynanın nasıl görüntü oluşturduğunu açıklar. Işık opak bir maddeye çarptığında ve geri yansıdığında, yansıma açısının gelen ışına eşit olduğunu ve bu derecelerin merkezinde dik bir standart olduğunu iddia eder.
Herkes her gün şu ya da bu şekilde bir mercek kullanır. Bir büyüteçle bir kitaptaki küçük harfleri okumak, görüntüleri büyütmek veya küçültmek ve bulanık görüntüleri odak haline getirmek için kullanılabilirler. Mercek, farklı şekillerde bulunan ve ışığı belirli bir şekilde bükmek için kullanılan şeffaf bir araçtır. Bu, ışınların belirli bir noktadan uzaklaştığı veya birleştiği anlamına gelebilir.
Ayna ve Lens Arasındaki Karşılaştırma Tablosu
| Karşılaştırma Parametreleri | Ayna | Lens |
| Prensip | Yansıma prensibi üzerine çalışır | Kırılma prensibine göre çalışır |
| Görüntü oluşturma formülü | 1/v+1/u=1/f | 1/v-1/u=1/f |
| İnşaat | Işık yansıması için çoğunlukla opak | Görüntü oluşumu için çoğunlukla şeffaf |
| Odak noktaları | Bir düzlem aynanın odak noktası yoktur | F ve 2F odak noktalarına sahiptir |
| Nesnenin uzaklığı | Kutuptan ölçülmüştür (P) | Optik merkezden ölçülmüştür |
| Şekil | Bir ayna kullanıma bağlı olarak hem kavisli hem de düzlemsel olabilir | Lens elipsoid, bikonveks şekildedir. Elipsoid, küreye benzer ancak zeytin gibi uzatılmıştır ve bikonveks, her iki tarafta da dışa doğru yuvarlatılmış olduğu anlamına gelir. |
Ayna Nedir?
Bir ayna tarafından görüntü oluşumu yansıma yasası ile anlaşılabilir. Işık opak bir yüzeye çarptığında ve yansıdığında, yansıma açısının gelen ışına eşit olduğunu ve bu açıların ortasında dik bir normal olduğunu belirtir.
Gelen Işın- Aynanın opak yüzeyine doğru hareket eden ve üzerine düşen ışık ışınıdır.
Yansıyan ışın – Aynanın opak yüzeyine çarptıktan sonra geri yansıyan ışık ışınıdır. Gelen ışın ve yansıyan ışın, normalin her iki tarafında normalden eşit açılar oluşturur.
Üç ana ayna türü vardır:
- Düzlem ayna-Bu en yaygın kullanılan aynadır. Bunlara çarpan ışık ışını 90°’lik bir açıyla geri yansır. Aynada gördüğünüz görüntü tersine çevrilmiştir. Bu, sağ tarafın sol taraf olarak göründüğü ve solun sağda göründüğü anlamına gelir.Buna ayna görüntüsü denir.
- Dışbükey ayna-Bu ayna sanal bir görüntü oluşturur ve dışa doğru olarak adlandırılır.
- İçbükey ayna-Hem gerçek hem de sanal görüntü oluşturulabilir. Dışa doğru bükülür. Görüntü sonsuza yerleştirilirse, oldukça azalmış ancak gerçek bir görüntü oluşur. Nesne odak ile kutup arasına yerleştirilirse, oluşan görüntü oldukça büyütülmüş ve sanaldır. Bu, tıraş aynalarında uygulama alanı bulur.
Fizikte kullanılan diğer bazı aynalar şunlardır:
- Dönen aynalar
- Eğik aynalar
- Küresel aynalar
Bir ayna tarafından oluşturulan görüntünün konumunu tahmin etmek için kağıt üzerinde ışın diyagramları da oluşturulabilir. Diyagramlar ayrıca görüntünün şeklini, boyutunu ve uzaklığını ve ayrıca gerçek mi yoksa sanal mı olacağını tahmin etmek için de kullanılabilir.
Mercek Nedir?
Lens her gün birçok şekilde kullanılmaktadır. Bazı örnekler kamera lensleri, prime lensler, telefoto lensler, gözlük lensleri ve kontakt lenslerdir.
Mercekler plastik veya camdan yapılır ve yapıldıkları şekil, içinden geçen ışığın uzaklaşmasına veya yakınlaşmasına karar verir.
Yasa, daha düşük bir kırılma indisinden daha büyük bir kırılma indisine, örneğin havadan suya doğru hareket edildiğinde, ışık ışınının yüzeyin normali yönünde yansıyacağını ve bunun tersinin de doğru olduğunu söyler. Gerçek hayatta, ışık ışınının lens boyunca hangi yönde hareket ettiğini anlamak zor olabilir.
Işın diyagramları, ışığın hareket yönünü ve ayrıca merceğin ve nesnenin konumuna bağlı olarak görüntünün oluşacağı yeri belirlemek için kullanılabildiğinden, bu durumlarda son derece yararlı hale gelir.
Bu, Snell’in kırılma yasası kullanılarak yapılır. Bir mercek tarafından oluşturulan görüntüler, gerçek görüntü ve sanal görüntü olmak üzere iki türde olabilir.
Gerçek görüntü, mercekten gelen ışık ışınları gerçekten bir noktada birleştiğinde ve çıplak gözle görülebildiğinde oluşur. Bu, görüntünün insan gözünün reseptörlerinde oluştuğu ve ışığa duyarlı hücrelerin bunu gerçekten algıladığı anlamına gelir.
Mercekten geçen ışık ışınları sanal görüntüden geliyormuş gibi göründüğünde sanal bir görüntü oluşur. Bu, ışık yarışını geriye doğru takip ederseniz, hepsinin birleştiği noktaya ulaşacağınız anlamına gelir. Gerçekte bu ışınlar bu noktada birleşmez ve bu noktaya bir ekran yerleştirilirse görüntü görünmez.
Ayna ve Lens Arasındaki Temel Farklar
- Mercekler kırılma prensibine göre çalışırken, aynalar yansıma kanunlarına göre çalışır.
- İdeal bir ayna ve mercek durumunda ışığın %100’ü sırasıyla yansıtılır ve kırılır.
- Merceğin başlıca 6 farklı türü bulunurken, ayna sadece geniş içbükey ve dışbükey aynalar olarak mevcuttur.
- Bir düzlem ayna 0 odak noktasına sahipken, mercek 2 odak noktasına sahiptir.
- 1/v-1/u=1/f bir mercek tarafından görüntü oluşumu için formüldür. Öte yandan, 1/v+1/u=1/f bir ayna tarafından görüntü oluşumunun formülüdür.
Sonuç
Mercek, farklı şekillerde bulunan ve ışığı belirli bir şekilde bükmek için kullanılan şeffaf bir araçtır. Bu, ışınların belirli bir noktadan uzaklaştığı veya birleştiği anlamına gelebilir. Mercekler plastik veya camdan yapılır. Yapıldıkları şekil, içinden geçen ışığın sapacağına ya da birleşeceğine karar verir. Işın diyagramları, ışık ışınlarının hareketini ve yönünü izlemek için kullanılır. Bunlar bize görüntünün oluştuğu yeri ve ışık ışınlarının birleştiği yeri anlamamızı sağlar.
Görüntülerin neden her ikisi de düz olan duvarda değil de aynada göründüğünü hiç merak ettiniz mi? Bunun nedeni mikroskobik seviyedeki yüzeyin çok pürüzsüz olmasıdır. Duvarın yüzeyi pürüzlüdür ve ışık her yönde yansıyarak dağınık bir yansımaya neden olur. Aynadan meydana gelen yansıma speküler yansıma olarak bilinir.
Referanslar
