Aynaların genellikle cam yüzeylerin bir tarafının alüminyum gibi ışığı iyi yansıtan bir metalle kaplanmasıyla elde edildiğini düzlem aynalar konusunda öğrenmiştik. Ama cam yüzeylerin her zaman düz olması gerekmez, bir kürenin içi ya da dışı gibi eğimli (bükülmüş) yüzeyleri de aynaya dönüştürebiliriz. Böyle aynalara küresel aynalar denir.
Küresel bir ayna çukur (içbükey veya konkav) ya da tümsek (dış bükey veya konveks) olabilir. Örneğin, aşağıdaki resimde bir çukur ayna, bir de tümsek ayna yanyana konulmuş. Bu aynaların önüne birer özdeş pil yerleştirilmiş, piller aynalardan eşit uzaklıkta bulunuyor. Aynalardaki görüntülerin ne kadar farklı olduğuna dikkat edin.
Küresel aynalar nasıl yapılır?
Küresel aynalar bir küreden bir kesit alınarak elde edilir. Aşağıdaki resimde içi boş cam bir küre gösteriliyor. Kürenin merkezi M noktası, yani kürenin yüzeyindeki her noktanın M noktasına uzaklığı aynı ve kürenin yarıçapına eşit. Bu kürenin sağ tarafını aşağıya doğru dümdüz kestiğimizi düşünelim. Kestiğimiz kısmı küreden ayıralım. Elimizde resimde mavi çizgi ile gösterilen, ama aslında bir çizgi olmayıp bir yüzey olan kısım kalıyor.
Bu küre kesitinin dış yüzeyini sırlarsanız içi ışığı yansıtır, böylece çukur ayna yapmış olursunuz. Eğer küre kesitinin iç yüzeyini sırlarsanız dış yüzeyi ışığı yansıtır, bu durumda da tümsek ayna elde edersiniz. Tüm aynalar gibi küresel aynalar da yansıma kanunlarına uyar. Eğer kullandığınız küre bir metalse, aynı anda hem çukur hem de tümsek ayna elde edebilirsiniz. Aşağıdaki resimde çukur ayna olarak kullanılan bir metal küresel ayna gösteriliyor. Bu aslında küresel yüzeyden kesilmiş bir şerit. Lazer ışığı aynanın içbükey kısmına doğrultulmuş.
Yukarıdaki resimde ise aynı aynayı ters çevirmişiz. Bu kez lazer ışığı aynanın dış bükey tarafına tutulmuş.
Böylece küresel aynaların çukur ve tümsek olabileceğini de görmüş oluyoruz.
Merkez noktası, asal eksen, tepe noktası ve odak noktası nedir?
Şimdi sırayla çukur aynanın ve tümsek aynanın özelliklerini inceleyelim. Aşağıdaki resimde bir çukur ayna kesiti gösteriliyor. Küre kesitinin dış yüzeyinin sırlandığına (kısa çizgilerle gösteriliyor, aynanın sağ tarafında) dikkat edin. Çizimde M noktasına merkez noktası denir. Bu nokta ayna yüzeyini oluşturan kürenin merkezidir. Merkez noktasından (ayna yüzeyini oluşturan kürenin merkezinden) geçen doğruya asal eksen denir. Asal eksenin küresel aynanın merkezini kestiği noktaya tepe noktası denir, T ile gösterilir. Çukur aynada asal eksene paralel gelip aynadan yansıyan ışınların asal eksenle kesiştiği noktaya odak noktası denir, F ile gösterilir. Çukur aynada odak noktası aynanın önünde yer alır. Küresel aynalarda odak noktası (F) ile tepe noktası (T) arasındaki uzaklığa odak uzaklığı denir, f ile gösterilir.
Şimdi de bir tümsek ayna çizimine bakalım. Merkez noktası, asal eksen ve tepe noktası çukur aynadaki ile tamamen aynı. Tek değişen odak noktasının (F) aynanın önünde değil arkasında yer alıyor olması. Çünkü odak noktası tümsek aynada asal eksene paralel gelip aynadan yansıyan ışınların ayna arkasındaki uzantılarının asal eksenle kesiştiği noktaya deniyor.
Küresel aynalarda, yani hem çukur hem de tümsek aynada, merkez noktası ile tepe noktası arasındaki uzaklık, odak uzaklığının iki katıdır. |MT| = 2|FT| yani m = 2f
Küresel aynalarla ilgili kazanımlar
2017 – 10.4.5.1. Küresel aynalarda odak noktası, merkez, tepe noktası ve asal eksen kavramlarını açıklar.
Son iki çizim birbiriyle aynı sanırım son çizim de tümsek ayna için görsel olmalıydı. elinize sağlık, saygılar.
Son iki resim birbiriyle aynı değil biri çukur biri tümsek dikkatli bakın. Kısa çizgilerin yerine bakarak anlayabilirsiniz iyi günler.
Aynı değil Sayın eralp isimli kullanıcı.
2019 mezunuyum. Bu site ne zaman kuruldu hiç haberim yok. Keşke çokkkk daha önce keşfetseydim. Sitenize bir beş altı kez girdim ve hayran kaldım fakat optik konusunu böyle güzel anlattığınızı görünce nereden teşekkür ve tebrik edeceğimi bilemedim. Gerçekten harikasınız. Umarım hak ettiğiniz değeri fazlasıyla en kısa sürede görürsünüz. xx
Hocam anlatım için çok teşekkür ederim öncelikle. Bazı sözcüklerin yazımı konusunda biraz daha hassasiyetli davranmanızı rica edeceğim örneğin” iç bükey – içbükey ” bitişik olmalı iken” dalgaboyu – dalga boyu” şeklinde ayrı yazılmalıymış. Bu tarz terim anlamlı sözcükler sınavda öğrenciler için hayli kafa karıştırıcı olabiliyor.
Uyarınız için teşekkürler. Düzeltildi.
Bu terimlerin çoğunu öğrenciye anlatmadan derse geçiyordum eskiden. Bundan sonra daha dikkatli olacam, teşekkür ederim.
Değerli öğretmenlerimize faydamız olursa ne mutlu bize.