GEOMETRİK OPTİK GÖZ VE OPTİK AYGITLAR

Fotoğraf Makinesi Fotoğraf makinesi şekilde görüldüğü gibi temel olarak bir ince kenarlı mercek ve arka tarafta bulunan ve üzerine görüntü düşürülen filmden oluşur. Makinenin ön tarafı merceğin odaklamasını sağlamak için eski tip makinelerde uzayıp kısalabilen bir aparattan oluşmaktadır. Odak uzaklığı ayarlamasının gerekliliği görüntüsü alınacak cismin makineye olan uzaklığının değişmesinden kaynaklanır. Merceğin arkasındaki objektif kapağı (shutter), poz süresi denilen belirli zaman aralıkları için açılan mekanik bir aygıttır. Kısa poz süreleri kullanılarak hareketli cisimler ya da uzun poz süreleri kullanarak karanlık manzaralar fotoğraflanabilirler. Bu ayarlama yapılamıyorsa anlık fotoğraf çekmek mümkün değildir. Fotoğraf makinesinin hızlı hareketler sırasında sarsılması bulanık fotoğraflara neden olur. Bunu gidermek için ya kısa poz süreleri ya da makineyi sabit tutmak için tripod olarak adlandırılan üç ayaklar kullanılır.

Daha ayrıntılı fotoğraf makinelerinde filme ulaşan ışık şiddetini daha fazla kontrol etmek için çapı ayarlanabilir açıklıklara sahiptirler. Daha küçük çaplı bir delik kullanıldığında, sadece merceğin merkezi kesiminden gelen ışık filme ulaşı; küresel hata bu şekilde azaltılır. Filme ulaşan ışığın şiddeti I, merceğin alanı ile orantılıdır. Bu alan D mercek çapının karesiyle orantılı olduğu için şiddet ile mercek çapı arasında Işık şiddeti görüntünün birim alnı başına film tarafından enerjinin alınma hızının bir ölçüsüdür. Görüntü alanı q^2 ile orantılıdır ve q, f odak uzaklığına eşit kabul edildiğinde (p>>f için). Bu durumda ışık şiddeti ile odak uzaklığı arasında İlişkisi vardır.

Film üzerinde oluşturulan görüntünün parlaklığı ışık şiddetine bağlıdır. Öyleyse görüntü parlaklığı odak uzaklığına ve merceğin çapına bağlıdır. Buna göre film üzerine gelen ışık şiddeti f - numarası genelde mercek hızını ifade eder. f/ numara şeklinde gösterilirler. Örnek: f/4, f/2,8 gibi…

Göz Göz bir kamera gibi ışığı odaklar ve keskin bir görüntü oluşturur. Gözün geçirilen ışık miktarını kontrol etme ve düzgün bir şekilde odaklanmış görüntüleri oluşturmak için ayar mekanizmaları oldukça karmaşıktır. Anlaşılması güç ve en karmaşık kameralarınkinden daha verimlidir. Şekilde insan gözünün temel parçaları görülmektedir. Göze giren ışık önce kornea tabakasından geçer. Daha sonra sıvı salgı olarak adlandırılan bir bölgeyi geçer. Sıvıyı geçerken irisi ve irisin ortasında bulunan göz bebeği olarak adlandırılan genişliği değişebilen yarığı geçer Kırılmanın çoğu korneada gerçekleşir. Mercekte kırılma azdır. Çünkü merceğin de temas halinde bulunduğu sıvı salgı merceğinkine yakın bir kırılma indisine sahiptir.

Gözün renkli kısmı olan iris göz bebeği açıklığını kontrol eden kaslardan oluşan bir diyaframdır. İris düşük ışık koşullarında iris açıklığını genişleterek ve yüksek ışık koşullarında iris açıklığını daraltarak göze giren ışık miktarını ayarlar. Gözün f – numarası f/2,8 den f/16 ya kadar değişir. Kornea mercek sistemi ışığı çubuk ve koni olarak adlandırılan milyonlarca duyarlı algılayıcıdan oluşan retinaya odaklar. Bu algılayıcılar tarafından algılanan ışık uyarımı optik sinirler tarafından görüntü olarak algılanır. Göz uyum adı verilen bir süreç ile esnek kristal merceğin şeklini değiştirerek cisim üzerine odaklanır. Uyumun en önemli bileşeni merceğin kenarı etrafında bulunan zonul (Ciliary muscle) adı verilen kaslardır. Zonulların sıkışması ve gevşemesi ile kristal merceğin odak uzaklığı cismin konumuna göre değişir.

Retinadaki üç koni türünün yaklaşık renk duyarlılığı

Kornea-mercek sistemini geçen ışığın retina üzerine düşmesi gözün uzunluğu ile kornea-mercek sistemi arasındaki ilişkiye bağlıdır. Bu ilişkinin düzgün olmadığı durumlarda göz kusurları oluşur. Hipermetrop (Farsightedness) Miyop (Nearsightedness)

Hipermetrop ve miyop dışında en bilinen göz kusurları arasında, Presbitlik: Yaşlılıkta görememe olarak da adlandırılan odaklama gücü ile göz uzunluğu arasındaki uyumsuzluktan kaynak bir göz kusurudur. Yaşlılık nedeniyle yakının iyi görülememesi şeklinde ortaya çıkar. Astigmatiz: Bir nokta kaynaktan gelen ışık retinada çizgisel bir görüntü oluşturur. Bu durum kornea ya da mercek veya her ikisi de tam olarak simetrik olmadığında ortaya çıkar. Astigmatizm, karşılıklı olarak dik yönlerde farklı eğriliklere sahip merceklerle düzeltilebilir.

Basit Büyüteç Basit büyüteç tek bir yakınsak mercekten ibarettir. Retinada oluşan cismin boyutu gözde cisim tarafından görülen açıya bağlıdır. Cisim göze daha fazla yaklaşınca açı artar ve cisim daha büyük gözlenir. Fakat normal bir göz, yaklaşık 25 cm’ den daha yakında bulunan bir cismi odaklayamaz. Cismin görülen açısal boyutunu daha da arttırmak için cisim merceğin odak noktası içerisinde kalacak şekilde gözün önüne bir yakınsak mercek konulabilir. Burada büyütme oranı

Görüntü gözün yakın noktasında iken açısal büyütme maksimumdur. Bu görüntü mesafesine karşılık gelen cisim mesafesi, Burada f, cm cinsinden büyütecin odak uzaklığıdır. Küçük açı yaklaşımını kullanırsak, Buradan büyütme oranı,

Bileşik Mikroskop Basit bir büyüteç bir cismin, ayrıntılarını incelemede sınırlı kalır. Daha büyük büyütme şekilde verilen birleşik mikroskop aygıtı ile gerçekleştirilebilir. Sistem çok kısa odak uzakığına sahip (f0<1cm) bir mercek (objektif) vebirkaç cm odak uzaklığına sahip (fe) bir mercekten (oküler) oluşur. İki mercek birbirinden L kadar uzaktadır. L uzaklığı objektif ve okülerin odak uzaklıklarından daha büyüktür.

Cisim objektifin odak uzaklığında iken I1 de gerçek ve ters bir görüntü oluşur. Bu görüntü okülerin (göz merceğinin) odak noktasında veya yakınında oluşur. Basit bir büyüteç gibi çalışan oküler I2 de I1 in sanal ve ters bir görüntüsünü oluşturur. Birinci görüntünün M1 büyütmesi q1 yaklaşık olarak L ye eşittir ve cisim objektifin odak noktasına çok yakındır. Yani, Böylece objektifin boyca büyütmesi olur.

Okülerin odak noktasında bulunan (I1 deki görüntüye karşılık gelen) bir cisim için okülerin açısal büyütmesi, denkleminde olduğu gibi, şeklini alır. Birleşik mikroskobun tüm büyütmesi boyca büyütme ve açısal büyütmenin çarpımı olarak,

Teleskop İki farklı tür teleskop vardır. Bunlar mercekler kombinasyonundan oluşan kırıcı teleskop, Eğrisel bir ayna ile mercek kullanılarak elde edilen yansıtıcı teleskoptur. Şekilde kırıcı teleskobun şekli görülmektedir. Bu teleskop da birleşik mikroskop gibi bir objektife ve okülere (Göz merceği) sahiptir. Objektif okülerin odak noktasına çok yakın mesafede, uzak cismin gerçek, ters görüntüsünü oluşturur. Cisim sonsuzda olduğu için I1 in oluştuğu nokta objektifin odak noktasıdır.

Bu durumda iki mercek, teleskop tüpünün uzunluğuna karşılık gelen f0+fe kadar mesafe olur. Bu durumda oküler I2 de I1 deki görüntünün büyütülmesi ile ters bir görüntüsü görüntü oluşur. Teleskobun açısal büyütmesi şeklindedir.

Cisim şeklin solunda çok uzakta olsun Cisim şeklin solunda çok uzakta olsun. Objektifteki cisim tarafından görülen açı objektifteki birinci görüntü tarafından görülen açının (objektifin sağındaki açı) aynısıdır. burada negatif işaret görüntünün ters olduğunu gösterir. Gözde son görüntü tarafından görülen açı I1 in tepesinden gelen ve asal eksene paralel olarak ilerleyen bir ışının mercekten geçtikten sonra asal eksenle yaptığı açı ile aynıdır. Bu durumda

Son görüntü ters olmadığı için negatif işaret kullanılmaz. I2 görüntüsünü oluşturan cisim I1 dir. Teleskobun açısal büyütmesi,

Yansıtıcı teleskop