Optik Aletler

 Işığın yansıması ve kırılması gibi geometrik optik yasalarına göre tasarlanmış optik aletler, astronomiden sağlığa kadar hayatımızın pek çok alanında kullanılmaktadır. 

1-Basit Büyüteç

Basit büyüteç, tek bir ince kenarlı mercekten oluşan optik aletlerin en temeli ve en basit olanıdır. Bu alet, bir cismi daha büyük görmek için kullanılır. Tek bir ince kenarlı mercekle, görüntünün netliği bozulmadan, gözün kırıcılık gücü arttırılır ve cisimin görüntüsünün yakına gelmesi sağlanır.

2-Bileşik Mikroskop

Mikroskop, çıplak gözle görülemeyecek küçüklükteki mikro boyutlu cisimlerin, mercekler kullanılarak görüntülerinin büyütülerek görülmesini sağlayan bir optik alettir. Pek çok mikroskop çeşidinin yanında, en yaygını ve il akla geleni ışık mikroskobudur.

İnsan gözü de doğal bir mikroskoptur. Çünkü uzaktaki cisimler küçük görünürken, yakınlaştıkça görüntüleri büyür ve detayları görülmeye başlar. Fakat gözün bir görme sınırı olduğundan, belli bir boyutun altını çıplak gözle görmemiz mümkün olmaz. Zaten mümkün olsaydı, bu korkulacak bir durum olurdu. Düşünsenize elinizdeki hücrelerdeki atomları veya havadaki virüsleri görebiliyor olsaydınız, muhtemelen hayat daha zor olurdu.

3-Teleskop

Teleskop, gök cisimlerini görüntülemek için kullanılan optik alettir. Teleskop, bir tüp içine yerleştirilen objektif ve oküler sistemdir. Objektif cinsine göre iki tür teleskop vardır. Teleskopa gelen ışınlar, teleskop içinde bir aynaya çarpmasının ardından bir prizmadan geçtikten sonra gözümüze ulaşıyorsa, bu tür teleskoplara aynalı teleskop denir. Gelen ışınlar tüp içindeki merceklerden doğrudan geçip gözümüze ulaşıyorsa, bu tür teleskoplara ise mercekli teleskop denir. 

Aynalı teleskoplar, bir ya da daha fazla küresel ayna kullanılan ve ışınları yansıtarak görüntü oluşturmaya yarayan teleskoplardır.

Mercekli teleskoplar, objektif mercekten oluşan teleskoplardır.

4-Dürbün

Dürbün, uzaktaki cisimleri yakınlaştırmaya yarayan optik alettir. Dürbün, birbirinin aynı olan iki takım mercekler grubunun, aynı noktaya odaklanacak şekilde yerleştirilmesi sistemine dayanır. Dürbünün çalışma prensibi, objektife giren ışınların, prizmalardan yön değiştirerek merceğe ulaşması ve okülerden geçerek gözümüze ulaşmasıdır. 

Cisimlere bakarken gözümüzün bir görüş açısı vardır. Cisme ne kadar uzaksak, görüş açımız da o derece küçülecektir. Yine de cisim ne kadar uzaklaşsa da, cisimden yansıyarak gözümüze ulaşan ve cismi görmemizi sağlayan ışınlar olacaktır. Fakat uzaklık arttıkça, görüntü gözümüzde daha az yer kaplayacak ve cisim küçük görülecektir. Küçük olmasının yanı sıra, cismin detaylarını görmemiz de zorlaşacaktır. Sonsuzdaki cisimler için görüş açısı 0 °C olacağından bu cisimleri göremeyiz. Uzaktaki cismi daha büyük ve detaylı görmek için, gözümüze cisimden gelen daha fazla ışına, yani daha büyük bir göze ihtiyacımız vardır. Yakınlaştırıcı optik aletlerin ilkesi de, gözümüze daha büyük bir göz eklemektedir. Böylece uzaktaki cisimler için görüş açımızı büyütebilir ve cisimleri daha büyük, yani yakındaymış gibi görebiliriz. Aletin büyük objektif lensi, cisimden gelen ışınlar için çıplak gözün topladığından daha fazla ışığı toplar. Bu lens ne kadar büyükse, uzaktaki cisimlerinden gelen ışığı toplama kapasitesi de o kadar fazladır. Okülerdeki küçük lensler ise, teleskoptaki toplanan bu görüntüyü daha da büyüterek göze iletir. Optik aletlerde görüntülerin en net halini yakalamak için, öncelikle oküler ayarı mutlaka yapılmalıdır. Çünkü herkesin göz yapısı birbirinin aynısı değildir. Bu nedenle optik aletlerle bakılan cisimlerin görüntülerindeki netlikler, kişiden kişiye değişir.

5-Fokometre

Gözlük camları ve kontak lensler gibi merceklerin diyoptrik güçlerini ve optik merkezlerini, ayrıca silindirik camların eksenlerini, prizmatik camların prizma diyoptrisini ve prizma taban yönünü bulmaya yarayan optik aletlere fokometre adı verilir. Fokometre, 1/f formülü ile çözümü yapılır. Optik alet olarak ele alındığında en önemli parçası objektiftir. Bu merceğin olmaması halinde 0.25 diyoptrilik bir merceği ölçebilmek için, D=1/f formülünden dolayı fokometrenin uzunluğunun 4m olması gerekliydi. Objektif sayesinde böyle bir zorunluluk ortadan kaldırılmıştır.

6-İğne Deliği Kamera

Lens kullanılmadan yapılan bir basit kamera yöntemidir. Dışarıdan içine ışık sızdırmayan bir kutunun ya da odanın bir kenarına, küçük bir delik açılır. Kutuya girecek tek ışık buradan olacaktır. Görüntü, delikten içeri giren ışık ile karşı duvarda ters olarak oluşacaktır. Cisimden yansıyarak etrafa yayılan ışınlar. kutu tarafına doğru da ilerleyecektir. Fakat bu ışınlar, kutunun duvarlarına çarptığı için, geçemeyeceklerdir. İğne deliğine denk gelen ışınlar bu delikten içeriye geçebileceklerdir.

7-Fotoğraf Makinesi

Fotoğraf makinesinde ön kısmında ışığın içeri girdiği bir objektif bulunur. Objektif, fotoğrafı çekilecek olan cisimden gelen ışığı toplar. Objektiften geçen ışığı arttırıp azaltmak için kullanılan, diyafram denilen disk biçiminde kanatlardan oluşan kısım ise, fotoğraf filmine ulaşacak ışığın miktarını ayarlar. Diyafram, işlev olarak göz bebeğine benzer. Diyafram ne kadar fazla açılırsa, arkasına o kadar fazla ışık geçirir. Buradan geçen ışık aynaya gelir ve aynadan yansıyarak beşgen prizmada yön değiştirerek gözümüze ulaşır. Yön değiştirmenin sebebi, cismin görüntüsünü düz hale getirmektedir. Bildiğimiz gibi, ince kenarlı lensten bakılan cisimlerin görüntüleri ters oluşur. Bu görüntüyü gözümüzle düz görebilmemiz için, bu prizmalı sisteme ihtiyaç vardır. Fotoğrafını çekeceğimiz cismin görüntüsünü netleştirip ayarladıktan sonra, deklanşöre basarız. Bu anda, ayna yukarı kalkar ve filmi örten kapak açılır ve cisimden gelen ışık, filme düşer. Böylece, cismin fotoğrafı çekilmiş olur. Örtücünün hızlı ya da yavaş açılıp kapanması, filme düşecek ışığın miktarının değişmesine yol açar.

8-Prizmalı Spektrometre 

Bir ışık demetinin içindeki çeşitli dalga boylarındaki ışınları birbirinden ayırmayı sağlar. Bir prizmalı spektrometre, prizma, mercekler ve bir yarıktan oluşmaktadır. Aydınlatma ile yarıktan giren ışık, mercek ve prizmada ayrılmalara uğrar. Kaynaktan yayılan ışık, ince bir tüpe girerek, ışınlar birbirini paralel hale getirir. Bu paralel hale gelmiş olan ışınlar, bir prizmaya girerek, kırılırlar. Farklı dalga boylarında kırılan ışınlar, prizmadan farklı açılarla çıkarlar. Prizma çıkışına yerleştirilen bir hareketli teleskop sisteminin döndürülmesi ile, istenilen dalga boyundaki ışınlar seçilir ve gözlenebilir. 

9-Refraktometre

Katı ve sıvı saydam maddelerin kırma indislerini ölçen alettir. Çalışma prensibi, yoğunluğu birbirinden farklı olan ortamlarda, ışığın bir ortamdan diğerine geçerken kırılması prensibine dayanır. Refraktometre aletinin içerisinde prizmalar kullanılır. Gönderilen ışınlar, kırıcılık indisi ölçülecek ortamdan geçerek prizmaya değişik açılarla gelir. Gelme açısı, sınır açısından küçükse, ışın diğer ortama geçebilir ve aydınlık bir görüntü oluşur. Fakat sınır açısından büyük açılarla gelmişse, ışınlar dışarı çıkamayacağından dolayı karanlık görüntü oluşur.

10-Polarimetre

Maddelerin optikçe aktifliklerini ölçen aletlere, polarimetre denir. Bu aletler, biri sabit olan, diğeri ise düşey bir düzlemde dönebilen iki kutuplayıcıdan meydana gelmiştir. Kutuplayıcı olarak genellikle kalsit kullanılır. Işık kutuplayıcıdan geçerek kutuplanır ve analizöre ulaşır. Kutuplayıcı ile analizör birbirlerine paralel iken, ışık analizörden geçebilir, dik iken ise geçemez, Diğer açılardan ise, geçen ışığın miktarı açıya bağlıdır. Birbirine dik konumlardaki kutuplayıcı ve analizör arasına, optikçe aktif bir malzeme yerleştirilirse, analizörden ışığın geçtiği görülür. Araya konan malzeme kutuplayıcıdan geçen ışığın kutuplanma yönünü döndürür. Bu döndürmenin miktarı, analizörü tekrar ışık geçmeyecek şekilde döndürerek bulunur.