1590'lardan önce, Romalılar ve Vikinglere kadar uzanan basit lensler sınırlı büyütmeye ve basit gözlüklere izin veriyordu. Zacharias Jansen ve babası mikroskoplar yapmak için basit büyüteçlerden lensleri birleştirdi ve oradan mikroskoplar ve teleskoplar dünyayı değiştirdi. Merceklerin odak uzaklığını anlamak, güçlerini birleştirmek için çok önemliydi.
Lens Çeşitleri
İki temel mercek türü vardır: dışbükey ve içbükey. Dışbükey merceklerin orta kısımları kenarlara göre daha kalındır ve ışık ışınlarının bir noktada birleşmesine neden olur. İçbükey merceklerin kenarları orta kısımlara göre daha kalındır ve ışık ışınlarının birbirinden uzaklaşmasına neden olur.
Dışbükey ve içbükey lensler farklı konfigürasyonlarda gelir. Plano-dışbükey mercekler bir tarafta düz ve diğer tarafta dışbükey iken, iki dışbükey (çift dışbükey olarak da adlandırılır) mercekler her iki tarafta dışbükeydir. Plano-içbükey mercekler bir tarafta düz ve diğer tarafta içbükey iken iki içbükey (veya çift içbükey) mercekler her iki tarafta içbükeydir.
İçbükey-dışbükey mercekler olarak adlandırılan birleştirilmiş içbükey ve dışbükey merceğe daha yaygın olarak pozitif (yakınlaşan) menisküs merceği denir. Bu mercek bir tarafta dışbükey, diğer tarafta içbükey bir yüzey ve içbükey taraftaki yarıçap, dışbükey tarafın yarıçapından daha büyüktür.
Dışbükey-içbükey mercek adı verilen birleştirilmiş dışbükey ve içbükey merceğe daha yaygın olarak negatif (ıraksak) menisküs merceği denir. Bu mercek, içbükey-dışbükey mercek gibi, içbükey ve dışbükey tarafa sahiptir, ancak içbükey yüzeydeki yarıçap, dışbükey taraftaki yarıçaptan daha küçüktür.
Odak Uzaklığı Fiziği
Bir lensin odak uzaklığıfbir mercekten odak noktasına olan mesafedirF. Bir dışbükey veya bir içbükey-dışbükey merceğin optik eksenine paralel hareket eden ışık ışınları (tek frekanslı) odak noktasında buluşacaktır.
Dışbükey bir mercek, paralel ışınları pozitif odak uzaklığına sahip bir odak noktasına yakınsar. Işık merceğin içinden geçtiği için, pozitif görüntü mesafeleri (ve gerçek görüntüler) merceğin nesneden zıt tarafındadır. Görüntü, gerçek görüntüye göre ters çevrilir (yukarı aşağı).
Bir içbükey mercek, paralel ışınları bir odak noktasından uzaklaştırır, negatif odak uzaklığına sahiptir ve yalnızca sanal, daha küçük görüntüler oluşturur. Negatif görüntü mesafeleri, merceğin nesne ile aynı tarafında sanal görüntüler oluşturur. Görüntü, orijinal görüntüyle aynı yönde (sağ taraf yukarı) yönlendirilecek, sadece daha küçük olacaktır.
Odak Uzaklığı Formülü
Odak uzaklığını bulmak, odak uzaklığı formülünü kullanır ve orijinal nesneden merceğe olan mesafeyi bilmeyi gerektirir.senve mercekten görüntüye olan mesafev. Mercek formülü, nesneden uzaklığın tersi ile görüntüye olan mesafenin tersinin odak uzaklığının tersine eşit olduğunu söyler.f. Denklem matematiksel olarak şöyle yazılır:
\frac{1}{u}+\frac{1}{v}=\frac{1}{f}
Bazen odak uzaklığı denklemi şu şekilde yazılır:
\frac{1}{o}+\frac{1}{i}=\frac{1}{f}
neredeÖnesneden merceğe olan mesafeyi ifade eder,benmercekten görüntüye olan mesafeyi ifade eder vefodak uzaklığıdır.
Mesafeler, nesneden veya görüntüden merceğin kutbuna ölçülür.
Odak Uzaklığı Örnekleri
Bir merceğin odak uzunluğunu bulmak için mesafeleri ölçün ve sayıları odak uzaklığı formülüne yerleştirin. Tüm ölçümlerin aynı ölçüm sistemini kullandığından emin olun.
örnek 1: Objektiften cisme ölçülen mesafe 20 santimetre ve mercekten görüntüye olan mesafe 5 santimetredir. Odak uzaklığı formülünün tamamlanması şunları sağlar:
\frac{1}{20}+\frac{1}{5}=\frac{1}{f} \\ \text{veya}\; \frac{1}{20}+\frac{4}{20}=\frac{5}{20} \\ \text{Toplamı azaltmak }\frac{5}{20}=\frac{1} verir {4}
Bu nedenle odak uzaklığı 4 santimetredir.
Örnek 2: Objektiften nesneye ölçülen mesafe 10 santimetre ve lensten görüntüye olan mesafe 5 santimetredir. Odak uzaklığı denklemi şunları gösterir:
\frac{1}{10}+\frac{1}{5}=\frac{1}{f} \\ \text{Sonra}\; \frac{1}{10}+\frac{2}{10}=\frac{3}{10}
Bunu azaltmak şunları sağlar:
\frac{3}{10}=\frac{1}{3.33}
Lensin odak uzaklığı bu nedenle 3.33 santimetredir.