6. BÖLÜM MERCEKLER MODEL SORU - 1 DEKİ SORULARIN ÇÖZÜMLERİ 4. I 1. • I asal eksen • X F F • Z 2F • Y 2F •O • • • f 3F • . • asal eksen • x 2f • Kalın kenarlı merceğin asal eksenine paralel gelen Ι ışın uzantısı odaktan geçecek şekilde kırılır. İnce kenarlı merceğe 2f den gelen ışın 2f (merkezden) geçecek şekilde kırılır. Bu durumda ayna ile mercek arasındaki uzaklık x = f olur. Şekilde görüldüğü gibi, I ışık ışını ince kenarlı merceğe 3F noktasından geldiğinden kırıldıktan sonra asal ekseni YZ arasında keser. CEVAP B CEVAP D 5. • 2. . x •O • x 1 •O x asal eksen 2 I . I K • • O1 • O2 f1 f1 asal eksen Her aralığa x diyelim. d f2 f1 f2 f1 = x f2 f2 = 3x K noktası her iki merceğin odak noktasıdır. f1 x 1 olur. = = f2 3x 3 Şekilde görüldüğü gibi, mercekler arasındaki d uzaklığı, d = f2 – f1 olur. CEVAP A CEVAP B 6. 1 2 3 . 3. asal eksen I . • x •O x • I 1 f1 • • O1 2f1 • • O2 asal eksen d f1 x •O x • 2 x f2 •O x • 3 x • x • x • f3 Her aralığa x diyelim. f1 = x f2 f2 = 2x Şekilde görüldüğü gibi, mercekler arasındaki d uzaklığı, d = f2 – 2f1 olur. CEVAP A f3 = 2x olur. Buna göre, f2 = f3 > f1 olur. CEVAP C OPTİK 261 7. I • MODEL SORU - 2 DEKİ SORULARIN ÇÖZÜMLERİ x • • x O x T • asal eksen • x 1. • f2 K •3 •F 2F f1 ıı K K •O •F asal eksen • 2F ı Her aralığa x diyelim. Şekilde görüldüğü gibi, noktasal K ışıklı cisminden çıkan ve önce düzlem aynadan yansıyan, sonra da ince kenarlı mercekten kırılan ışınların oluşturdukları görüntü 3 noktasındadır. f1 = 2x f2 = x f1 2x = = 2 olur. f2 x CEVAP C CEVAP D 8. asal eksen • f • f •O f • f f • T 2. I A f f asal B . eksen • X Merceğe ışın 2f noktasından geldiğinden kırıldıktan sonra 2f den geçer. Çukur aynaya ışın odaktan geldiğinden şekildeki yolu izleyerek dışarı çıkar. •Y f ∞ f 1 2 •Z • f • f f Şekilde görüldüğü gibi, X noktasına konulan AB ışıklı cisminin düzenekteki son görüntüsü sonsuzda oluşur. 3 . . F1 • F1 F2• F3 1 f CEVAP E . •O I f •O f f •O 2 T f 2f CEVAP B 9. •O 3 asal eksen f f f3 Şekilde görüldüğü gibi, 3 merceği ince kenarlı ve odak uzaklığı 2f dir. CEVAP C 3. A Hc . 10. • B • F1 O1 • F2 • F1 X B›› • • Hg =Hc 2 A›› asal eksen I. ›fl›k F f Hg =2Hc 1 f A AB ışıklı cisminin çukur aynadaki ilk görüntüsü X noktasında oluşur. Hg = Hc , ters ve gerçektir. Cismin görüntüsü şekildeki gibi olur. CEVAP A OPTİK asal eksen • cisim perde 262 Y Z B› • › II.›fl›k F T CEVAP A 4. MODEL SORU - 3 TEKİ SORULARIN ÇÖZÜMLERİ K • •F 2F •O asal • 3F eksen . •F • 2F 1. ı K • 4ıı K Şekilde görüldüğü gibi, noktasal K ışıklı cisminin düzlem aynadaki görüntüsü 4 noktasında oluşur. Işığın izlediği yola bakıldığında, Dc = 20 cm, Dg = –30 cm alındığında, merceğin odak uzaklığı, K 10cm L 20cm M I CEVAP D 1 1 1 = + f Dc Dg 1 1 1 = − f 20 30 5. CEVAP D f = 60 cm olur. . K X• •Y •O f f T• • f f asal eksen 2. f asal eksen I f • • x x Şekilde görüldüğü gibi, noktasal K ışıklı cisminin düzenekteki son görüntüsü X noktasında oluşur. •O • x • x f1 CEVAP A x • T f2 Her aralığa x diyelim. Merceğin odak uzaklığı, 3f1 = 2x 2x olur. 3 Çukur aynanın odak uzaklığı f1 = 6. 3f2 = 2x f2 = Fi Fk 2x olur. 3 2x f1 Buna göre, = 3 = 1 olur. f2 2x 3 Fk Fi d CEVAP C 3. Cisim ince kenarlı merceğin odağında olduğundan görüntüsü sonsuzdadır. Sonsuzdaki cismin görüntüsü ise kalın kenarlı merceğin odağında oluşur. Bu durumda görüntünün kalın kenarlı merceğe olan uzaklığı yalnızca kalın kenarlı merceğin odak uzaklığına bağlıdır. Yalnız II. ifade doğrudur. asal eksen • x • x •O x • x • x • Tx • x • I f1 f2 Her aralığa x diyelim. Merceğin odak uzaklığı CEVAP B 2f1 = 2x f1 = x olur. Çukur aynanın odak uzaklığı, f2 = 2x olur. f x 1 Buna göre, 1 = olur. = f2 2x 2 CEVAP A OPTİK 263 4. MODEL SORU - 4 TEKİ SORULARIN ÇÖZÜMLERİ F • K • • L • M asal eksen • N O 1. I I asal eksen İnce kenarlı mercekte M noktasındaki cismin görüntüsü K noktasında olur. f deki cismin görüntüsü –f 2 de olacağından, K noktası, ince kenarlı merceğin odak noktasıdır. • • •O T • • f2 Her aralığa x diyelim. Merceğin odak uzaklığı, 3 f = 2x 2 1 CEVAP A f1 = 1 • f1 İnce kenarlı mercekte 5. • 4x olur. 3 2 Çukur aynanın odak uzaklığı ise, • • x I x • O1 x • x f1 • O2 x • • x 1 1 1 = + f2 4x x asal eksen 1 5 = f2 4x f2 f2 = Her aralığa x diyelim.1 merceğinin odak uzaklığı, 4x f1 5 = 3 = Buna göre, olur. f2 4x 3 5 3 f = 2x 2 1 f1 = 4x olur. 5 4x olur. 3 CEVAP D 2 merceğinin odak uzaklığı, f2 = 2x olur. 4x f1 2 Buna göre, = 3 = olur. f2 2x 3 CEVAP B 2. 6. • • • •O • • T • • asal eksen x • 1 x • f1 f1 f2 •O 2 asal eksen f2 f1 = 2x olur. f1 = 2x olur. f2 = 4x olur. f2 = 4x olur. Buna göre, f1 2x 1 olur. = = f2 4x 2 x Her aralığa x diyelim. Merceklerin odak uzaklıkları, Her aralığa x diyelim. OPTİK •O I I 264 x Buna göre, CEVAP B f1 2x 1 olur. = = f2 4x 2 CEVAP B 3. 5. I x • •O x x •O 1 2 asal eksen • asal eksen I f1 • • • O1 f2 • • • • O2 • f2 f1 Her aralığa x diyelim. İnce kenarlı merceğin odak uzaklığı • Her aralığa x diyelim. 3 f =x 2 1 2x f1 = olur. 3 Kalın kenarlı merceğin odak uzaklığı, f1 = x 2f2 = x x f2 = olur. 2 – 1 1 1 = – f2 6x 2x – 1 2 =– f2 6x f2 = 3x f1 x 1 = = f2 3x 3 2x f1 4 = 3 = olur. Buna göre, f2 x 3 2 olur. CEVAP B CEVAP C 4. A ı A asal eksen . B • F ı B . Dg •O • F f=20cm Dc f = 20 cm Hg Hc = 2 olduğundan görüntüsünün merceğe olan 5 6. uzaklığı, Hg Hc = I Dg • x • Dc Dg •O 1 f1 2 = 5 Dc 2 Dg = Dc 5 x • x • •O x 2 x • x • asal eksen f2 Her aralığa x diyelim. Kalın kenarlı merceğin odak uzaklığı, olur. Cismin ve görüntüsünün merceğe olan uzaklığı, 1 1 1 – = – f Dc Dg 1 1 1 = – – 20 D c 2 D 5 c 1 2–5 = – 20 2D c D c = 30 cm olur. D g = 12 cm olur. x f1 = 2x olur. İnce kenarlı merceğin odak uzaklığı, 3f2 = 4x f2 = 4x olur. 3 Buna göre, f1 2x 3 olur. = = f2 4x 2 3 CEVAP D CEVAP B OPTİK 265 4. MODEL SORU - 5 TEKİ SORULARIN ÇÖZÜMLERİ I 1. •O1 nm •O2 n1 K n1 n2 no Kalın kenarlı, ince kenarlı merceklerin ve saydam ortamın ışığı kırma indisleri n1, n2, no arasında n2 L n1 > no > n2 ilişkisi vardır. K ve L ışınlarının izledikleri yoldan merceğin özellik değiştirmediğini anlıyoruz. nm > n1 ve nm > n2 olur. Merceğin odak uzaklığı ortamın kırılma indisiyle doğru orantılı olacağından n1 > n2 olur. Bu durumda, kırılma indisleri arasında nm > n1 > n2 ilişkisi vardır. CEVAP E 2. 1 I asal eksen CEVAP E 5. 2 k›rm›z› . •O1 •O2 n1 n2 asal eksen asal eksen • • X • O Y • mavi no Mavi ışık ışını mercekten kırıldıktan sonra asal ekseni O - X arasında kesebilir. (nmavi > nkırmızı) 1. mercek ışını dağıttığından kalın kenarlı mercek özelliği göstermiştir. no > n1 olur. 2. mercek ince kenarlı mercek özelliği göstermiştir. n2 > no olur. 1 ve 2 ince kenarlı merceklerin ve saydam ortamın ışığı kırma indisleri n1, n2, no arasında n2 > no > n1 ilişkisi vardır. CEVAP E CEVAP A 3. 6. I d K X nX I1 Y nY . O asal eksen no Bir merceğin odak uzaklığı; n 1 1 1 = d m – 1n.d + n f no r1 r2 eşitliğinde görüldüğü gibi ortamın kırılma indisi ve eğrilik yarıçapları ile doğru, merceğin kırılma indisiyle ters orantılıdır. I. ifade doğru, II. ifade yanlıştır. d uzaklığı artırıldığında ışın yine asal eksene paralel geleceğinden, ışın merceğin odağı olan K den geçer. III. ifade yanlıştır. CEVAP A 266 OPTİK . nm I2 Kalın kenarlı merceğin, X ve Y saydam ortamlarının ışığı kırma indisleri nm, nX, nY arasında nX > nm > nY ilişkisi vardır. CEVAP D 3. L K MODEL SORU - 6 DAKİ SORULARIN ÇÖZÜMLERİ hava 1. asal eksen . I I asal eksen •O • 1 fiekil-I d 1 L hava F asal eksen •O • 2 d • d 3 2 fiekil-II 1 fK = 2 br fL = 1 br olur. 4 Sistemin odak uzaklığı, 5 fiekil-II 1 1 1 = – fsistem fK fL 1 1 1 = – fsis 2 1 fsis = –2 br olur. Şekil-I deki ince kenarlı merceğin odak uzaklığı f1 = d dir. Şekil-II deki ince kenarlı merceğin odak uzaklığı f2 = 2d dir. Buna göre, Şekil-II de I ışık ışını 2 yolunu izler. Buna göre I2 ışık ışını 1 yolunu izler. CEVAP B 2. 4. CEVAP A L K asal eksen •O1 30cm I1 asal eksen 60cm fiekil-I fiekil-I K I2 asal eksen 2br . I I1 K I2 fiekil-I L . 60cm I2 fiekil-II fiekil-II İnce kenarlı merceğin odak uzaklığı: fK = 1 br 3f1 = 60 f1 = 20 cm olur. fL = 2 br olur. 4 Sistemin odak uzaklığı, Sistemin odak uzaklığı: f = 60 cm olur. 1 1 1 =– + fsis fK fL 1 1 1 =– + fsis 1 2 1 1 =– & fsis = – 2 br olur. fsis 2 Kalın kenarlı merceğin odak uzaklığı: 1 1 1 = – f f1 f2 1 1 1 = – 60 20 f2 1 1 1 = & f2 = 30 cm olur. – f2 20 60 asal eksen F asal eksen O2• Sistem kalın kenarlı mercek özelliği gösterir. Buna göre, I2 ışık ışını 4 yolunu izler. CEVAP C CEVAP D OPTİK 267 TEST 1 MERCEKLER ÇÖZÜMLER 1. 4. . I . I • α • K f1 α asal eksen • N L • • K L f2 α açıları eşit olduğuna göre, |KL| = |LN| olur. • • f1 f2 N • P R asal eksen K noktası, odak uzaklığı f1 olan merceğin merkezi olur. L noktası kalın kenarlı merceğin odak noktasıdır. N noktası da ince kenarlı merceğin odak noktasıdır. f Buna göre; 1 = 1 olur. f2 CEVAP E f1 = 1 br R noktası, odak uzaklığı f2 olan merceğin odak noktası olur. f2 = 1 br Buna göre; f1 1 = = 1 olur. f2 1 CEVAP C 2. K 5. 2f1 asal eksen I II asal eksen . f2 f1 f2 III Işının izlediği yol şekildeki gibi olur. 1br d = 2f1 + f2 olur. IV CEVAP B 1br f=4br II ve IV numaralı ışınlar düzlem aynadan yansır. CEVAP D 3. 6. . I • • f f •O f K• f F •L f •P asal eksen X ortam› Y ortamında; mer- asal eksen cek özellik değiştirdiğine göre, f nY > n olur. 2f II Y ortam› Buna göre, Şekilde görüldüğü gibi, düzenekteki tümsek aynanın tepe noktası K noktasındadır. CEVAP A OPTİK I n > nX olur. 3f 268 X ortamında; nY > n > nX olur. CEVAP A 7. 10. X X I I I • • • K • L • O P asal eksen asal eksen I ışını şekildeki yolu izler. • O1 F1 • F2 • 20cm • 30cm fiekil- I CEVAP C Y O2 asal eksen fiekil- II Şekil-I de X merceğinin odak uzaklığı, fX = 20 cm dir. Şekil-II de sistemin odak uzaklığı, 8. • sol sa¤ fsis = 30 cm dir. I Y merceğinin odak uzaklığı, asal eksen d I ışınının kendi üzerinden geri dönmesi için mercekten kırılan ışın çukur aynanın merkezinden geçmelidir. Çukur ayna sağa doğru 2d mesafesinde kaydırılmalıdır. – 1 1 1 = + fsis fX fY – 1 1 1 = + & fY = – 12 cm 30 20 fY olarak bulunur. CEVAP A CEVAP D 9. I . 3h a f • h 3a F asal eksen . d X Y X merceğinin odak uzaklığı 3a, Y merceğinin odak uzaklığı f = a dır. d mesafesi yarıya indirilince, I . a • F 2a X asal eksen Y ışın şekildeki yolu izler. CEVAP B OPTİK 269 TEST 2 MERCEKLER ÇÖZÜMLER 4. 1. I I I asal eksen • • • • • • • • • • • • asal F eksen • F • 3 • asal F eksen • F cam cam su f1 f2 fiekil- I 1 1 1 = + f1 3 6 fiekil- II Cam-hava ortamına göre, cam-su ortamında I ışını daha az kırılır. Işın 3 yolunu izler. 1 3 = f1 6 CEVAP C olur. I . f1 = 2 br 5. 1 1 1 =– + f2 4 2 4br f1 f2 = 4 br olur. f1 f1 2 1 = = olur. f2 4 2 Buna göre; f2 4 br f1 f1 = & =4 1br f2 f2 CEVAP A olur. CEVAP E 6. X 2. • • F1 O1 f f – 2 T • • d=f • F2 f II • • III K IV L f fiekil- II fiekil- I Mercek şekildeki gibi kesilince meceğin odak noktası ilk duruma göre daha büyük olur. Buna göre ışın II yolunu izler. d uzaklığı, d = f olur. CEVAP B CEVAP B 7. 2 K • 2F sol • • . F sa¤ cam K›› • • K asal eksen • 2F F • • F • 2F • asal L eksen . . 3. asal eksen asal M2 eksen f2 =f f1 =f L X I asal eksen • K • asal eksen f2 1 1 = f2 4 • . 1br • K› K ışık kaynağından çıkan ışın şekildeki gibi bir yol izler. f 270 1,5f mesafesindeki K cisminin ince kenarlı mercekı ı teki görüntüsü K 3f de olur. K nün düzlem aynaıı daki görüntüsü ise 2 noktasında K olarak oluşur. Görüntü L noktasında oluşur. II. yargı doğrudur. CEVAP B CEVAP D OPTİK Görüntü gerçektir. I. yargı doğrudur. Görüntü 2F nin dışında olur. III. yargı yanlıştır. 8. 11. k›rm›z› I asal eksen • •O F1 1 . •O 2 asal eksen yeflil Kırmızı ışın yeşile göre daha az kırılır. CEVAP A 9. f1 5 f2 Şekilde görüldüğü gibi, I ışık ışını kalın kenarlı mercekten ayrılırken 5 yolunu izler. CEVAP E Cismin ve görüntüsünün merceğe olan uzaklığı, Hg Hc = Dg Dc 3 80 – D c = 1 Dc 3D c = 80 – D c 4D c = 80 D c = 20 cm D g = 60 cm İnce kenarlı merceğin odak uzaklığı, 12. Kalın kenarlı merceğin yakınsaması, 1 1 1 = + f Dc Dg 1 1 1 = + f 20 60 1 4 = f 60 f = 15 cm olur. Y1 = 1 –f1 Y1 = 1 = –2,5 diyoptri olur. –0, 4 İnce kenarlı merceğin yakınsaması, CEVAP C Y = Y1 + Y2 –1,5 = –2,5 + Y2 10. Y2 = 1 diyoptri olur. I İnce kenarlı merceğin odak uzaklığı, asal eksen • • • • • f1 – 1 1 1 =– + f1 1 2 – 1 1 =– f1 2 • • • f2 Y2 = 1 f2 1= 1 f2 f2 = 1 m = 100 cm olur. CEVAP D f1 = 2 br İkinci merceğin odak uzaklığı f2 = 1 br dir. Buna göre, f1 2 = =2 f2 1 olur. CEVAP E OPTİK 271 Adı ve Soyadı : ..................................... Sınıfı : ..................................... Numara : ..................................... Aldığı Not : ..................................... Bölüm Yazılı Soruları (Mercekler) 1. ÇÖZÜMLER 4. K F • asal • O eksen I • • x x • •O x • 1x x •O 2 • x x asal eksen • T K›› f K› f2 f1 Işıklı noktasal K cisminin düzlem aynadaki görüntüsü T noktasında oluşur. Her aralığa x diyelim. 1 1 1 = + f Dc Dg 1 1 1 = + f1 3x 4x 2. • • x x I •O x • x T• x f1 • x • 1 7 12x = & f1 = f1 12x 7 asal eksen 3 f =x 2 2 2x f2 = olur. 3 f2 Her aralığa x diyelim. Merceğin odak uzaklığı 12x f1 18 Buna göre, = 7 = olur. f2 2x 7 3 3 f = 2x 2 1 4x olur. f1 = 3 Aynanın odak uzaklığı, 5. 3 f =x 2 2 2x olur. f2 = 3 I . asal eksen . O1 • • •O . . f 4x f1 Buna göre, = 3 = 2 olur. f2 2x 3 • 2 f • f f f 1 2 • I • f •O 1 2 •O • 3 f f f f • asal eksen f f I ışık ışını optik sistemde şekildeki yolu izleyerek yoluna devam eder. 272 OPTİK X nX I . •O f I ışık ışını optik sistemde şekildeki yolu izleyerek yoluna devam eder. 3 . T f 2f 6. 3. • asal eksen •O nm . nY Y İnce kenarlı merceğin, X ve Y saydam ortamlarının ışığı kırma indisleri nm, nX, nY arasında nm > nX > nY ilişkisi vardır. 7. 9. A a) X merceğinin yakınsaması YX = +4 diyoptri olduğundan odak uzaklığı, ı A asal eksen x . • B F Sg fX = Dg . ı B •O • F 1 1 = = 0, 25 m = 25 cm olur. YX 4 b) Y merceğinin yakınsaması YY = –2 diyoptri olduğundan odak uzaklığı, Dc fY = 1 1 = – = – 0, 5 m = – 50 cm olur. YY 2 f = 30 cm Hg Hc = c) Z merceğinin yakınsaması, 1 olduğundan görüntüsünün merceğe olan 3 uzaklığı, Hg Hc YZ = YX + YY =4–2 = Sg =2 f olur. Odak uzaklığı, Sg 1 = 30 3 fZ = 1 1 = = 0, 5 m = 50 cm bulunur. YZ 2 Sg = 10 cm olur. Dg = f – Sg Dg = 30 – 10 10. Dg = 20 cm olur. ı A Cismin merceğe olan uzaklığı, Hg Dg = Hc Dc A Hg asal eksen . 40cm ı B • F Hc Dc . •O f 1 20 = 3 Dc Dg Dc = 60 cm olur. Cisim ile görüntüsü arasındaki uzaklık, x = Dc – Dg Hg Hc =3 Dg = Dc + 40 = 60 – 20 Cismin ve görüntüsünün merceğe olan uzaklığı, Hg Dg = Hc Dc = 40 cm olur. K 8. B L I 3= asal eksen • O 4f fK=f fL L merceğinin odak uzaklığı, 1 1 1 = + fsis fK fL 1 1 1 = + 4f f fL 1 1 1 – = – fL f 4f 1 3 – = fL 4f 4f fL = – olur. 3 D c + 40 Dc 3Dc = Dc + 40 2Dc = 40 Dc = 20 cm olur. Dg = 60 cm olur. Merceğin odak uzaklığı 1 f 1 f 1 f f 1 1 – Dc Dg 1 1 = – 20 60 2 = 60 = 30 cm olur. = OPTİK 273 274 OPTİK