Mercek ve aynalar, görüntü eldesi için kullanilirlar. Normal bir düz aynada, öndeki cismin görüntüsü, cisimle ayni büyüklükte ve dogrultudadir; fakat sagi ve solu yer degistirmistir. Sol el, görüntünün sag tarafinda görünür. Aynalar ve merceklerle daha büyük yada daha küçük görüntüler de elde edilebilir. Mercek, bir ya da  iki yüzü çukur veya tümsek olan, cam veya plastikten yapilmis bir araçtir. Saydamdir, yani isigi geçirir. Fakat içinden geçen isigin gidisini saptirir. Bu sapmaya isigin kirilmasi denir.

Ayna ise isigin geçemedigi, parlak bir cisimdir. Yüzleri düz veya egri olabilir. Camin bir tarafini gümüs veya baska metalle kaplayarak yapilir. Ayna, üzerine gelen isigi, geldigi tarafa geri gönderir. Bu olaya da isigin yansimasi denir. Mercekler ve aynalarla ilgili çalismalara geometrik optik denir. Optik, isik bilgisi demektir. Geometri ise, sekiller ve dogrultulari inceleyen bilimdir.farkli sekilli mercekler ve aynalar, isigin gidisini çesitli sekillerde degistirirler. Bunlar geometrik optik kurallariyla belirlenmistir.

Isik, bir enerji türüdür. Kitabin sayfasindan göze gelen isik, göze enerji tasimaktadir. Fakat ayna ve merceklerin çalismasini açiklamak için isigin ne oldugunu açiklamaya gerek yoktur. Isigin ne oldugu ögrenilmeden çok önce isigin hareket sekli incelenmis ve anlasilmisti.

Isik, cam, su ve hava gibi maddelerden geçebilir. Bu maddelere ortam denir. Bosluk da bir ortamdir ve isik ondan da geçebilir. Isigin hareketi, isinlardan yola çikilarak daha kolay incelenebilir. Isik isini, isigin çok ince bir parçasidir
Bir ortamda yol alan bir isin dogrusal olarak gider. Fakat baska bir ortama geçince, dogrultusu degisir. Bir ayna veya mercege çarpinca da ayni sey olur. Bunlara gelirken ve çiktiktan sonra isik dogrusal yayilir. Fakat içinde, kirilmalar nedeniyle sapmalar olur.

Düz bir çizgi çizin. Bunu bir aynanin düz yüzü varsayin. Sonra bu yüzeye gelen, dogrusal bir isin çizin. Bu isin, aynaya herhangi bir noktada çarpsin. Ayni noktaya gelen, fakat aynaya dik bir isin daha çizin. Buna dik çizgi veya normal denir.
Önce çizilen herhangi isin, normalle bir açi yapar ve bu açiya gelme açisi adi verilir. Yansiyan isin da, normalle bir açi yapar. Buna yansima açisi denir.Yansima yasasina göre, gelme açisiyla yansima açisi birbirine esittir. Böylece, yansiyan isin, gelen isinin normalle yaptigi açinin aynini yapacak sekilde, normalin diger tarafina çizilebilir. Gelme açisi sifir derece ise, gelen isinla yansiyan isin üstüste çakisir.Gelme açisi doksan dereceye yakinsa, yansiyan isin da ayna yüzüne degerek gider.Bu olay, bir bilardo topunun masanin kenarina çarpip, ayni açiyla diger tarafa gitmesine benzer.Aynanin önüne bir cisim koydugumuzu düsünelim. Cismin her noktasindan geçerek gelen isinlar aynaya çarpar. Her isin, yansima kuralina uyar. Yansiyan isinlar, normalin diger tarafina dogru yol alirlar. Aynanin arkasindaki bir noktadan isinlar çikiyormus gibi görünür. Cisim oradaymis gibi olur. Bu sekilde, aynanin arkasinda olusan görüntüye gerçek olmayan görüntü denir.

Düz aynada,cisimle görüntü ayni boydadir. Ayna arkasindaki görüntünün ve öndeki cismin, aynaya uzakliklari esittir.
Bütün cisimler, üzerlerine gelen isigin bir kismini yansitirlar. Böyle olmasaydi, onlari göremezdik. Fakat neden her cisimde aynadaki gibi görüntüler görmeyiz? Ayna yüzeyinin özelligi nedir?Aynalarda görüntü olusmasinin nedeni arka yüzlerinin çok parlak olmasidir. Yüzey pürüzlü olursa, yansiyan isinlar birçok dogrultulara dagilir, bu yüzden bir görüntü olusamaz. Disbükey (konveks) aynadaki görüntü de, düz aynadakine benzer. Yüzeyi düz degildir ve disa dogru çikintilidir.bir topun yüzeyi veya fincanin dis tarafi da disbükeydir. Disbükey aynanin yüzeyi küreseldir ve kürenin bir kismi seklindedir. Büyük magazalardaki ve otomobillerdeki aynalar genellikle disbükeydir. Disbükey aynada cismin görüntüsü, cisimden daha küçüktür. Ayrica görüntünün biçimi de bozulmustur.Disbükey aynalarda yalniz görüntünün büyüklügü degismez. Görüntünün aynaya uzakligi, cismin aynaya uzakligindan daha azdir. Otomobillerdeki geriyi görme aynalarinda arkadan gelen otomobiller daha yakinda gibi görülür. Gerçek uzakliklarini anlamak için dönüp bakmak gerekir.Dissbükey aynanin küçük bir yüzeyini düzlem ayna gibi düsünebiliriz. Ayni sekilde, yeryüzündeki küçük bir yüzeyi de düz olarak görürüz. Böylece, her isin, düz yüzeyden yansiyor gibi düsünülebilir.

Disbükey aynanin merkezinden ve tepesinden geçen normal dogruya aynanin ekseni denir. Eksen üzerindeki cisimlerin görüntüsü yine eksen üzerinde olusur.

Çorba kasiginin arkasida disbükey aynadir. Kasigin iç çukur tarafi ise, içbükey (konkav) bir yüzeydir. Disbükey aynalar, küçük görüntü verdikleri halde, içbükey aynalardaki görüntü, cisim tarafindadir ve cisimden daha büyüktür. Tras aynalari iç bükey ayna seklindedir.

Eglence parklarindaki güldüren aynalarin yüzeyleri dalgalidir. Bazi kisimlari disbükey, bazi kisimlari ise içbükey aynadir. Bu yüzden, bakinca, bazi kisimlarimizi büyük, bazilarini ise küçük görürüz. Cisim uzakta ise, içbükey aynalarda degisik bir görüntü olusur.bir tras aynasindan yeteri kadar uzakta durursaniz kendinizi daha küçük görürsünüz. Ayni zamanda görüntü bas asagidir ve aynanin arkasinda degil, önündedir.
Bu çesit görüntüye gerçek görüntü denir. Görüntünün bulundugu yerden gerçek isinlar geçer. Içbükey aynalarin çok yakinindaki cisimlerin görüntüsü ise, disbükey aynalardaki gibi gerçek olmayan görüntüdür.Çok büyük astronomi teleskoplarinda yansitici (reflektör) denilen içbükey aynalar vardir. Kalifornia’daki Palomar dagindaki yansiticinin çapi 508 santimetredir. Yildizlarin görüntülerini elde etmekte kullanilir. Yildizlarin görüntülerinin resmi de çekilebilir.Aynalardan baska, merceklerle de görüntü elde edilebilir. Mercekler cam disklerden kesilir ve sonra yüzeyleri parlatilir. Isik, mercekten geçince, dogrultusu degisir. Bu olayi anlamak için, isigin su ve camda nasil yol aldigini bilmek gerekir. Bir ortamdan digerine geçerken isigin dogrultusu degisir. Buna kirilma denir.Hava ve cam gibi, farkli iki ortamin sinirini belirtmek amaciyla düz bir çizgi çizin. Sonra havadan bir isin geldigini gösterin. Cama çarptigi yerdeki yüzeyin normalini çizin. Isik, cam içinde yolunu degistirecek ve kirilmis isik olacaktir. Kirilmis isinin, normalle yaptigi açiya kirilma açisi adi verilir. Bu açi, normalin diger tarafindadir.Kirilma kuralina göre kirilma açisi, gelme açisindan daha küçüktür. Yani, isik, norrmale dogru yaklasir. Eger açi, yüzeye teget olarak gelirse, yani dik açili ise düz olarak yoluna devam devam eder.Simdi de camdan gelen herhangi bir isin çizin. Bu isin kirilacak ve havaya çikacaktir. Havadaki kirilma açisi, camdakinden farklidir. Kirilma kuralina göre, kirilma açisi, gelme açisindan daha büyüktür. Isik, normalden uzaklasir sekilde yol alir.Bu iki durum birbirinin benzeridir. Havadaki açi, camdaki açidan her zaman daha büyüktür. Cam, havadan daha yogun bir maddedir. Yogun olan ortamda, açi daha küçüktür. Bu durum diger ortamlar içinde böyledir. Isik, hava ile su arasinda kiriliyorsa, sudaki açi daha küçüktür, çünkü su, havadan daha yogundur.Isik, havadan, daha yogun bir ortama geçerse, o ortamin yogunluguna bagli olarak kirilir. Ortamin yogunlugu fazlaysa, kirilma açisi küçük olur; yani isik daha fazla bükülür. Bu bükülme miktari, kirilma indisi denilen bir sayiyla gösterilir. Yogunlugu fazla olan ortamin kirilma indisi de büyüktür.Aynalarda oldugu gibi, mercekler de isigin dogrultusunu degistirmek için kullanilir. Bir cisimden gelen isinlar, mercekten geçtikten sonra, baska bir noktada kesisirler ve sanki oradan çikiyor gibi olurlar.Yeni noktada bir görüntü olusur. Büyüteçler, iki tarafi da disbükey olan merceklerdir. Bunlari kullanarak, Günes isinlarini bir noktada toplayabilirsiniz. Böylece Günesin bir görüntüsünü elde edebilirsiniz. Ayni sekilde pencerenin görüntüsü de görülebilir.Bir büyüteçle, kolunuzu uzatip tutarak cisimlere bakin. Cisimlerden gelen isinlar, mercekle gözünüz arasinda bir bir yerde birlesir ve isik bu noktadan yeniden gözünüze gelir. Cisimlerin gerçek görüntülerini görürsünüz. Fakat bu görüntüler basasagi durumdadir.Küçük gök dürbünleri, normal dürbünler ve bir çok astronomi dürbününde, cisimlerin gerçek görüntülerini elde etmede disbükey mercekler kullanilir. Bunlara ince kenarli mercekler adi verilir. Cisimler ince kenarli mercege yaklastikça, görüntüleri, mercekten daha uzakta olusur. Fakat cisim, mercege çok yakinsa, gerçek bir görüntü olusmaz. Cisimle ayni tarafta, gerçek olmayan bir görüntü olusur. Küçük bir böcege, büyeteci yaklastirarak bakinca, böcegin gerçek olmayan bir görüntüsü görülür.

Büyüteçteki mercegin iki yüzü de disbükey degildir. Biri disbükey digeri düzdür. Bu tip mercege düzlem-disbükey mercek denir. Bir yüzü disbükey digeri çukur da olabilir. Bunlar isinlarin daha az dagilmasini saglarlar.Ortasi, kenarlarindan daha ince olan mercekler, büyüteç olarak kullanilamaz. Cisimlerin görüntüleri gerçek degildir ve cisimden daha küçüktür.  Bunlarla gerçek görüntü elde edilemez. Gözlüklerdeki mercekler daha çok bu türdendir.
Bir cismin veya görüntüsünün fotografini çekebilirsiniz. Fotograf makinesinin mercegi iki tarafi disbükey ince kenarli mercektir. Film üzerinde gerçek görüntü olusturur.
Insan gözündeki mercek de ince kenarlidir. Gözün agtabaka denilen arka kisminda, gerçek görüntü olusturur. Agtabakada renkli isiklar ve görüntüler elektrik sinyallerine dönüsür ve beyine gider.Yapay merceklerin sekli degisemedigi halde, göz mercegi, yüzeylerini degistirebilir. Egriligi çok fazlalasinca, yakindaki cisimleri görür. Egriligi az olunca, uzaktaki cisimleri görür.Fotagraf makinesinin merceginin belirli bir sekli vardir. Farkli uzakliktaki cisimlerin görüntüsünü, film üzerine düsürebilmek için, mercek hareket ettirilir.Merceklerin ve aynalarin da yapim kusurlari olabilir. Yüzeylerinin egriligi degiskense, bulanik görüntülerin olusmasina yol açarlar. Bir noktadan gelen isinlar, bir noktada birlesmez, farkli yerlerde birlesirler. Buna küresel sapma adi verilir. Bunu önlemek için, merceklerin yüzeyi tam küresel yapilmaz.Renk sapmasi nedeniyle de bulanik görüntü olusabilir. Çünkü mercegin yapildigi cam, farkli renkli isiklari, farkli miktarlarda kirar. Bu yüzden cisimlerin görüntüsü bulanik olur. Görüntü, renkli seritler biçiminde görülür. Bu sapma, birkaç mercegi bir arada kullanarak düzeltilebilir. Kullanilan camlarin kirilma indisleri farkli seçilir.

Mercege gelen isinlarin hepsi diger tarafa geçmez. Bir kismi da geri yansir. Bu durum pencere caminda görülebilir. Bunlar, optik araçlarda  istenmeyen  yanlis görüntülere yol açabilir. Bu yansimayi azaltmak için mercekler, isigi geçiren, fakat yansitmayan özel bir kimyasal maddeyle kaplanir.
Isik, yogun bir ortamdan, az yogun ortama geçerse, yüzeyin normalinden uzaklasarak kirilir. Bu kirilma o kadar fazla olabilir ki , kirilan isin, yüzeye teget olur. Bu durum kritik açi denilen belli bir gelis açisinda olur. Gelis açisi, kritik açidan daha büyükse, kirilma olmaz. Gelen bütün isik, yeniden çok yogun ortama yansir. Buna tam yansima adi verilir.Mercek: Optik görüntüler olusturmak için kullanilan, genellikle küresel yüzeylerle sinirli, camdan ya da isik kirici bir maddeden yapilmis hacim.Dalga ve titr: Sesötesi mercek, sesötesi titresimlerin hizinin, sesötesi inceleme ortamindakinden (su, insan vücudu) çok farkli oldugu bir gereç içinde (pleksiglas, kauçuk) gerçeklestirilen ve bu nedenle, sesötesi titresimler için optik merceklerin isiga gösterdigine benzer özellikler gösteren düzenek. (Sesötesi mercekler, akustik mikroskopta kullanilir.)elektron: Elektron mercegi, kondansatörlerden (elektrostatik mercek), bobin ya da elekromiknatislardan (elektromanyetik mercek) olusan ve optik merceklerin isik demetlerini saptirdigi gibi, yüklü parçacik demetlerini de saptiran eksenel bakisimli düzenek. (Elektron akimlarini yakinsatmaya olanak veren elektron mercekleri birçok aygitta, özellikle elektron mikroskoplarinda kullanilir.)Mad: Kenarlara dogru incelen, nispeten az kalinlikta mineral yigini.
 
Oftalmol: Yapay gözmercegi genellikle katarakt nedeniyle çikarilan gözmerceginin yerine takilan implant.(Afaki durumunda gözlükle yapilan düzeltmeye göre çok daha iyi oldugundan büyük bir gelisme göstermistir:görme alanini tam görür ve görüntülerin boyutlarini da büyütmez.)

Opt: Basamakli mercek ya da Fresnel mercegi merkezi bir mercek ile kirici ya da yansitici çesitli halkalardan olusan ve kosut isikli genis bir demet elde etmek için deniz fenerlerinde kullanilan optik sistem.

Radyotekn: Radyoelektriksel mercek, bir radyoelektrik dalgasinin yayilmasinda, faz gecikmeleri olusturmaya yarayan ve böylece yakinsama ya da iraksama etkileri yaratan düzenek; faz gecikmelerinin degeri gelme açisina ya da düzenekten geçen isinin konumuna baglidir.
 
Ansikl. Opt: Bir mercek, genellikle küresel olan iki yüzeyle (diyoptrlar) sinirli, kirici ve saydam bir ortamdan olusur. Doguruculari kosut olan iki silindir yüzeyle sinirli mercekler de vardir.

Mercek: Bir cisimden gelen isik isinlarini odaklayarak cismin optik görüntüsünü olusturmaya yarayan cam ya da bir baska saydam malzemeye denir. Fotograf makinesi, gözlük, mikroskop, teleskop gibi aygitlarda merceklerden yararlanilir. Isik, mercegin içinde hava da oldugundan daha yavas ilerler;
bu nedenle de isik demeti hem mercege girerken hem de mercekten çikarken kirilir, yani aniden dogrultu degistirir; merceklerin isik isinlarini odaklama etkisi de bu olgudan kaynaklanir

Merceklerde, duyarli biçimde islenmis iki karsit yüzey vardir; bu yüzlerin her ikisi de küresel olabilecegi gibi, biri küresel öteki düzlemsel olabilir. Mercekler, yüzeylerinin biçimine göre, çift disbükey, düzlem disbükey, yakinsak aymercek, çift içbükey, düzlem içbükey ve iraksak aymercek olarak siniflandirilir. Mercegin egri yüzeyi, gelen isik demetindeki farkli isinlarin farkli açilarla kirilmasina neden olur ve bu da, isik demetindeki paralel isinlarin tek bir noktaya dogru yönelmesine (yakinsama) ya da bu noktadan öteye dogru yönelmesine (iraksama) yol açar. Bu noktaya mercegin odak noktasi ya da asal odagi denir. Bir cisimden yayilan ya da yansiyarak gelen isik isinlarinin kirilmasi, bu isinlarin farkli bir yerden geliyormus gibi algilanmasina yol açar ve nitekim bu farkli yerde de cismin optik bir görüntüsü olusur. Bu görüntü gerçek (fotografi çekilebilir ya da ekran yansitilabilir) olabilecegi gibi sanal da (mikroskopta oldugu gibi, ancak mercegin içinden bakilarak görülebilir) olabilir. Cismin optik görüntüsü cismin kendisinden daha büyük ya da daha küçük olabilir; bu durum, mercegin odak uzakligina ve cisim ile mercek arasindaki uzakliga baglidir.

Duyarli ve net bir görüntü olusturabilmek için genellikle tek bir mercek yetmez; bu nedenle de örnegin teleskoplarda, mikroskoplarda ya da fotograf makinelerinde, degisik mercek kombinasyonlarindan yararlanilir. Bu tür mercek gruplarindaki merceklerden bazilari disbükey ve bazilari içbükey olabilecegi gibi bunlarin bazilari kirma ya da ayirma gücü yüksek ve bazilari da kirma ya da ayirma gücü düsük camdan yapilmis olabilir. Gruptaki mercekler, her birinin sapinci (aberasyon) istenen düzeyde olacak ve net bir görüntü elde edilebilecek biçimde, duyarlilikla saptanmis uzakliklarda yerlestirilir ya da üst üste yapistirilir. Mercekler yerlestirilirken yüzeylerinin egiklik merkezinin asal eksen ya da optik eksen denen düz bir hattin üzerinde bulunmasina özen gösterilir.

Mercekler çok degisik çaplarda yapilabilir; örnegin mikroskoplarda 0,16 cm, teleskoplarda ise 100 cm’lik mercekler kullanilabilir. Daha büyük teleskoplarda mercek yerine içbükey aynalardan yararlanilir.

Mercek Çesitleri:

Yüzlerinin durumuna ve biçimine göre, üçü ince kenarli, üçü de kalin kenarli olmak üzere alti tür mercek ayirt edilir. Yüzlerin C1 ve C2 egrilik merkezlerinden geçen dogruya mercegin ana ekseni adi verilir ( yüzlerden biri düzlemse, merkezlerden biri sonsuza gider). S1 S2 uzunlugu mercegin kalinligidir. Kalinlik, yüzlerin egrilik yari çapi karsisinda önemsiz kaliyorsa, mercek ince, karsit bir durum söz konusu oldugunda da kalindir. Ince kenarlarin bazi özellikleri, incelenmesi daha güç olan kalin merceklere de yayginlastirilabilir.
 
Ince mercekler: Ince mercekler durumunda S1 ve S2 noktalarinin, ana eksen üzerinde bulunan ve mercegin optik merkezi adi verilen bir O noktasinda birbiriyle karsilastiklari kabul edilir. Ince mercekler ince kenarli ya da kalin kenarli olabilirler. Ince kenarlilar yakinsak merceklerdir: Ana eksene paralel olan her isin demeti bir F noktasinda yakinsayarak görünür hale geçer. Kalin kenarlilar söz konusu oldugundaysa mercek iraksaktir. Bu sonuçlar kirilma yasalarindan kaynaklanir. Bir mercegin, bir cismin tam belirgin (net) bir görüntüsünü vermesi için, cismin her noktasina görüntünün bir noktasi denk düsmelidir: Bu durumda sisteme stigmatik adi verilir. Bunu gerçeklestirmek çok güç, hatta büyük boyutlu cisimler söz konusu oldugunda olanaksizdir. Bununla birlikte, görüntüyü olusturmak üzere kullanilan isinlarin ana eksen ile yaptiklari egim az oldugu ve mercekten optik merkeze yakin geçtikleri zaman (Gauss kosullari) yeterli derecede iyi bir sonuç elde edilir.

Bu durumda, ana eksene dik bir düz cisimden, eksene dik bir düz görüntü saglanir. Görüntü, bu noktaya yerlestirilmis olan bir ekran üzerinde gözlenebiliyorsa buna gerçek görüntü, karsit durumdaysa zahir görüntü adi verilir.

Yakinsak mercekler: Ana eksene paralel isinlarin yakinsama noktasi olan F noktasina ana görüntü-odak adi verilir. Bu odak ana eksen dogrultusunda, sonsuzdaki bir nesne-noktanin görüntüsüdür.(uygulamada nesne-noktanin görüntüsünün tam F üzerinde  olmasi için, bu noktanin    OF uzunlugunun on kati kadar bir uzaklikta bulunmasi çogunlukla yeterli olur.)

Öte yandan, ana eksen üzerinde öyle bir F noktasi da belirlenebilir ki, F’ten çikan isinlar mercekten geçtikten sonra ana eksene paralel bir isin demeti olustururlar. Söz konusu F noktasinin görüntüsü bu durumda ana eksen üzerinde sonsuzda bulunur ve F noktasina ana nesne-odak adi verilir.

OF ve OF’ uzunluklari sirasiyla mercegin nesne-odak uzakligi ve görüntü-odak uzakligi olarak adlandirilir. Ana eksene egik olarak gelen paralel bir isin demeti, ana eksene F’ nokatasinda dik olan bir düzlemde ki bir H’ noktasinda (ikincil görüntü-odak) yakinsar; bu düzlem, görüntü-odak düzlemidir. Ayni biçimde, ikincil nesne-odak ve nesne-odak düzlemi tanimlanabilir.
 
BIR NESNENIN YAKINSAK BIR MERCEK ARACILIGIYLA VERILMIS GÖRÜNTÜSÜNÜN GEOMETRIK OLARAK ELDE EDILMESI. Basit olarak bir AB dogru parçasiyla gösterilmis olan düz bir nesne ve mercek konumu ve boyutlari çizim yoluyla saptanabilen bir A’ B’ görüntüsü verir(Çizim kolayligi için bazi noktalar ana eksenden uzaklasmis olsalar bile, Gauss kosullarinin gerçekligi kabul edilir). Mercegin ana ekseni üstünde bir A noktasiyla, bu eksene dik olan AB dogrusu seçilir. Aranan görüntü, mercegin ana eksenine dik olan ve B noktasindan B’ görüntüsü bilindiginden tam olarak saptanan bir A’B’ dogru parçasidir. B’ elde etmek için, B’den çikan demetin iki özel isini göz önüne alinir(geometride, bir nokta, bilinen iki dogrunun kesismesiyle tam olarak belirlenir);sözgelimi, F noktasindan geçerek gelen isinla, O optik merkezden geçerek gelen isin kullanilabilir. Bu iki isinin kesisme noktasi, aranan B’ noktasidir(B’den geçen isinlarin tümü, mercekten geçtikten sonra B’ noktasindanda geçerler). Nesnenin konumuna göre görüntü gerçek yada zahiridir.

Iraksak mercekler:Ana eksene paralel isinli bir demete F’ noktasindan çikiyormus gibi olan iraksak bir demet denk düser; bu noktaya anagörüntü-odak denir. Ana nesne-odak adi verilen birF noktasinda, zahiri olarak yakinsayacak biçimde bir demetin mercek üstüne gönderilmesiyle, ana eksene paralel olarak ortaya çikan bir demet elde edilir. Yakinsak mercekteki gibi, iraksak merceklerde de görüntü-odak ve nesne-odak düzlemleri ile görüntü-odak ve nesne-odak uzakliklari’nin tanimi yapilir.
 
BIR NESNENIN IRAKSAK BIR MERCEK ARACILIGIYLA VERILMIS GÖRÜNTÜSÜNÜN GEOMETRIK OLARAK ELDE EDILMESI. Burada  da yakinsak mercekler için yapilan islemin aynisi gerçeklestirilir:B noktasindan çikan iki özel isin (sözgelimi,biri O’ dan, öteki F’ den geçen ) kullanilir. Birincisi sapmaz;ikincisiyse ana eksene paralel olarak çikan bir isin gibi sapar. Bu iki isinin kesisme noktasi, aranan B’ noktasidir. Nesnenin konumuna göre, görüntü gerçek yada zahiridir.
 
Mercek Sapinçlari:

Mercek Gauss kosullarina uygun olarak kullanilmadigi zaman, elde edilen görüntüler bozulur ve sapinç (aberasyon) diye adlandirilan olaylar görülür.
Renkser Sapinç: Beyaz isikta aydinlanmis bir nesne, az ya da çok önemli renklenme gösteren bir görüntü verir. Buna mercegin kirilma indisinin, isigin dalga boyuyla birlikte degismesi yol açar. Beyaz isik farkli renklerdeki belirli sayida isinimin üst üste gelmesi biçiminde ele alinirsa (tek bilesenli [tek renkli] isinim) bu isigin kirmizi isinimlari morunkilerle ayni noktaya yakinsamazlar. Böylelikle farkli renklerde birçok görüntü elde edilir. Bunlar ancak kismen üst üste gelirler.
 
Geometrik Sapinç: Büyük açilimli bir demet kullanildiginda bir nesne noktasi, bir P’görüntü noktasi verir; çünkü mercegin kenar bölgelerinden geçen isinlar eksene yakin bölgeden geçenlere oranla daha çok parlar; yakinsak bir mercegin merkez bölgesine göre kenarlari da yakinsak, iraksak bir mercegin kenarlari da daha iraksaktir (küresel sapinma). Yukaridaki bozulma düzeltilse bile, mercek, ana eksenin yakininda bulunan bir noktanin görüntüsünü, bu noktadan çikan demet çok genisse normal biçiminde vermez. Biçimi kuyruklu yildizi (komet) animsatan bir leke elde edilir; bu sapinca koma adi verilir.

Dar demetlerin kullanilmasi, kusurlardan arinmis görüntülerin elde edilmesi için yeterli olmaz. Gerçek mercegin ana eksenine çok egimli olarak gelen ince bir isik demetiyle nesne-noktanin iki ayri görüntüsü meydana gelir. Astigmatizm adi verilen bu sapinç bir dairesel yari çaplarini ayni anda net bir görüntüsü elde edilmesinin olanaksizlasmasindan kaynaklanir: Yatay çap belirgin olunca dikey çap belirsizdir; bu durumun tersi de söz konusudur.Ayrica bu kusurlar düzeltilse bile ana eksene dik olan genis bir düzlemsel yüzeyin görüntüsü egri bir yüzeydir. Bu kusara alan egriligi adi verilir.

Yukarida sözü edilen kusurlar giderildikten sonra baskalari ortaya çikabilir; bunlarin sonucu olarak görüntülerin dogrusal büyümesi, mercegin ekseninden uzaklastikça artar. Böylece, eksenden geçmeyen bir dogru çizgi içbükeyligi görüntünün merkezine dogru (fiçi biçiminde bükülme) ya da ters yönde (hilal biçiminde bükülme) dönmüs olan egri bir çizgi verir.
 
Bu sapinçlarin azaltilmasi sorunu çok güçtür, çünkü düzeltilmeleri için gerekli kosullar çogu kez birbirine karsittir. Gözlükçüler, istege göre, çesitli merceklerin biçimlerinden, maddelerinden ve karsilikli yerlerinden yararlanmak amaciyla bir çok mercegi bir arada kullanirlar.
 
Özel Mercekler:

Silindirik mercekler, silindir bir yüzey ve bir düzlemle, küresel-silindirik mercekler bir küre ve silindirle sinirlandirilmistir. Bazi merceklerse yüzlerinden biri bir düzlem ya da bir küreyle degistirilebilen, iki tor yüzeyiyle sinirlandirilmistir; bu tor mercekler özellikle gözlerdeki astigmat durumunun düzeltilmesine yararlar. Fresnel’in deniz fenerlerinde kullanilan kademeli mercekleri eksenin küresel sapincinin kismen, ama yeterli olarak giderilmesini saglar. Merkez bölgesinin kalinliginin azaltilmasi, büyük çapta uygulamalarin gerçeklestirilmesine olanak verir. Böylelikle isinma ve büyük enerji yitimi tehlikesi de azaltilmis olur.
 
Merceklerin Kullanildigi Yerler:

Disbükey mercekler fotograf makinelerinde kullanilir. Fotograf makinesinde, mercegin hemen arkasinda bir fotograf filmi bulunur. Fotograf makinesinin boyutlari ve film ile mercek arasindaki uzaklik göz önünde tutlacak olursa, fotografi çekilecek görüntünün makineye oldukça uzak oldugu kavranabilir. Iste mercek bu uzaktaki cisimlerden, insanlardan ya da manzartadan gelen isik isinlarini toplayarak ardindaki film üzerinde ödaklar ve burada görüntünün bas asagi, yani ters bir resmini olusturur. Refleks tipi makinelerde, birincisinin aynisi ikinci bir mercek daha bulunur; bu mercek, ayni görüntüyü arkadaki bir cam ekranin üzerine düsürerek fotografçinin odaklama ayarini iyi yapabilmesine ve çekecegi resmi tam olarak görebilmesini saglar.

Zoom objektifligi makinelerde ise odak uzakliginin degismesini saglayan ayri bir mercek sistemi bulunur.

Sinema filmi göstericilerinden  ya da slayt makinelerinde parlak biçimde aydinlatilmis filmden gelen isik üzerine düsürmeye yarayan disbükey mercekler kullanilir. Film yalnizca 35 mm genisligindedir, ama ekran üzerine düsürülen görüntünün genisligi metrelerce olabilir.
 
Gözdeki Mercek :

Gözde de, görüntüyü olusturan bir disbükey mercek sistemi vardir. Öndeki kavisli, saydam katman (kornea) ile arasindaki suyumsu sivi bir sivi mercek olusturur; gözbebeginden (iristeki küçük delik ) göze giren isik, ilk asamada bu mercek tarafindan odaklanir. Sonra isik, gözbebeginin ardinda yer alan, içteki disbükey göz merceginden geçer. Bakilmakta olan cismin görüntüsünün odaklama ayarinin yapilabilmesi için, küçük kaslar göz merceginin egriligini ve biçimini degistirebilir. Görüntü, gözün arkasinda, agtabaka denen isiga duyarli bir alanin üzerinde olusur. Mercek  sistemi disbükey oldugundan görüntü bas asagi gelmis durumdadir;görüntüyü dogru konuma getiren beyindir.
 
Mercegin Olusturdugu Görüntü:

         Elinize disbükey, yani yakinsak bir mercek alin ve mercegi bir cisme iyice yaklastirin; öyle ki, mercek ile cisim arasindaki uzaklik, mercegin odak uzakligindan daha küçük olsun. Bu durumda cismi dogal konumunda, am büyültülmüs olarak göreceksiniz. Daha sonra mercegin ardina, yani sizin baktiginiz tarafina bir kart koyun; bu durumda, kartin üzerinde cismin görüntüsünün olusmadigini fark edeceksiniz(oysa pencereye tutulan mercek örneginde görüntü olusmustu ). Kart, film yada ekran üzerine düsürülebilen görüntülere “gerçek “ görüntü denir. Bu tür yüzeylerin üzerinde olusturulamayan görüntülere de sanal görüntü adi verilir yada eski adiyla zahiri görüntü denir. Sanal görüntüler ancak mercegin içinden bakilarak görülebilir.

         Bir büyüteç ya da oyuncak bir teleskopla bakarken, gözlenen cismin çevresinde genellikle renkli saçaklarin olustugunu görürsünüz. Bunun nedeni farkli renklerden isik isinlarinin mercekten geçerken farkli açilarla kirilmasidir. Örnegin, mavi isik isinlari kirmizi isik isinlarindan daha büyük bir açiyla kirilmaya ugrar. Beyaz isik, gökkusagindaki bütün renklerin karisimindan olustugu için, görüntünün çevresinde bir gökkusagi saçagi olusur. Bu saçagi gidermek için mercek, her biri ayri tür camdan yapilmis iki katman halinde hazirlanir. Bu tip merceklere bilesik mercek denir. Bunlarin üretimi oldukça zor ve masraflidir; kaliteli fotograf makinelerinin ve dürbünlerin pahali olmasinin nedeni de budur.
 
Merceklerin Yapimi ve Tarihi:

         Mercekler, cam bloklarinin karborundum (silisyum karbür) ya da korindon (alüminyum oksit) gibi asindirici bir tozla zimparalanmasindan sonra, demir oksitli bir cila macunuyla perdahlanmasi(parlatilmasi) yoluyla hazirlanir. Bu islemlerden bazilari makineyle gerçeklestirilir, ama gene de mercek yapimsüreci yavas ve pahalidir; son perdah islemi ve mercegin sinanmasi büyük hüner ister. Günümüzde, gözlük cami, kontak lens ve büyüteç yapiminda plastiklerden de yararlanilir; bu tür gözlük camlarina piyasada organik cam denir.

         Eski Yunanlilar ve Romalilar, günes isinlarini odakliyarak ates yakmak için bazen içi su dolu cam kaplardan yararlanirlardi. Gözlük ve büyüteç 1300’den önce; teleskop 1608’de icat edildi. Çok güçlü bir büyüteç türü olan MIKROSKOP;TELESKOP kendi maddelerinde ayrintili olarak islenmistir. Topluigne basi büyüklügündeki merceklerden, 1 metre çapindaki merceklere kadar çok degisik boyutlarada mercekler yapilabilir. ABD’de, Wisconsin’deki Yerkes Gözlemevi’nde bulunan büyük teleskopun objektif büyüklügü 1 metredir.
 
TELESKOP

         Teleskop, çiplak gözle görülemeyecek kadar uzakta olan cisimlere bakmak için kullanilan bir aygittir. Optik teleskoplar, uzaktaki cisimden gelen isik isinlarinin toplanmasi ve bu isinlarin cismin büyütülmüs bir görüntüsünü elde edecek biçimde odaklanmasi ilkesine dayali olarak çalisir. Ama radyo dalgalari gibi baska isinim türlerini toplayan teleskoplar da vardir. Örnegin; radyoastronomi alaninda kullanilan radyoteleskoplar çok önemli aygitlardir. Optik teleskoplarin en önemli kullanim alani astronomidir; bunlardan ayrica, karada ve denizde uzak cisimlerin görüntülerini büyültmekte, yerölçümü aygitlarinda ve sekstantlarda  da yararlanilir. Dürbünler aslinda, yan yana getirilmis iki teleskoptan baska bir sey degildir.(bkz.dürbün)

         Teleskopu kimin buldugu kesin olarak bilinmemektedir. Bir söylentiye göre, 1608’de Hollanda’da Hans Lippershey adindaki Middelburglu bir gözlük yapimcisi, bir gün rastlanti sonucu, art arda duran iki mercekten bakmis ve yakindaki kilisenin rüzgargülünün çok büyük olarak görmüs, böylece de teleskopu kesfetmistir. Ama bazilarina göre, teleskop 1608’den önce de bilinmekteydi.

         Teleskop bulunduktan sonra hizla baska ülkelere de yayildi. Italyan bilim adami Galileo Galilei teleskopun astronomi   için çok yararli olabilecegini fark etti. Galileo 1610’dan baslayarak kendisi için çesitli teleskoplar yapti ve bunlarla pek çok önemli astronomi kesfinde bulundu. Ay’daki daglari, Jupiter’in en büyük dört uydusunu, Venüs’ün evrelerini, Samanyolu Gökadasi’ndaki yildiz alanlarini ve Günes lekelerini de içine alan bu kesifler astronomi tarihinde bir dönüm noktasi olusturur.

         Önceleri bütün teleskoplar bir içbükey mercek (ortasi uçlarindan daha ince olan iraksak mercek ) ile bir disbükey mercekten (ortasi uçlarindan daha kalin olan iraksak mercek ) yapilirdi. Bunlara Galileo teleskopu denirdi. Alman astronom Johannes Kepler, bir içbükey ve bir disbükey mercek yerine iki disbükey mercek kullanilarak daha iyi bir teleskop yapilabilecegini ileri sürdü ve bu türden ilk teleskop 1630 dolaylarinda gerçeklestirildi. Kepler teleskopu denen bu tür bir teleskopun astronomi için Galileo teleskoplarindan daha uygun oldugu  ortaya çikti ve Kepler teleskopu kisa sürede yayginlasti.
 
Mercekli Teleskoplar:
 
         Galileo ve Kepler teleskoplarinin her ikisi de mercekli teleskoptu ve isik isinlarinin kirilmasi temeline dayali olarak çalisiyordu. Objektif denen büyük mercek, uzaktaki cisimden gelen isik isinlarini kirilmaya ugratarak belirli bir odakta toplar. Gözlemci, göz mercegi denen ve objektifin olusturdugu görüntüyü büyütmeye yarayan daha küçük mercekten bakar. Mercekli teleskoplar isigin kirilmasi ilkesine dayali olarak çalistigi için kirilmali teleskop olarak da adlandirilir.
         Galileo bütün gözlemlerini, merceklerinin çapi 5 cm den daha kisa olan küçük teleskoplarla yapmisti. Sonraki astronomlar, daha çok isik toplayabilen daha büyük mercekler kullandilar.
         Ilk mercekli teleskop yapimcilarinin ve kullanicilarinin karsilastigi en büyük sorunlardan biri, farkli renklerdeki isigin farkli miktarlarda yada açilarda kirilmasi olgusuydu. Mavi isigin kirmizi isiktan daha çok  kirilmasi yada benzeri durumlar, ilk kirilmali teleskop yada merceklerinin hafif bulanik bir görüntü vermesi ve görüntünün çevresinde bir renk saçagi olusmasina neden oluyordu. Bu sorunu 18.yy’in sonlarinda iki Ingiliz mucit çözdü. Chester Moor Hall ve John Dollond birbirlerinden habersiz sürdürdükleri çalismalar sonucunda, farkli cam türlerinden yapilmis merceklerin kullanilmasiyla görüntüdeki bulanikligin ve renk saçaklarinin ortadan kaldirabilecegini buldular. Sonraki teleskop yapimcilari da daha büyük çapli mercek yapma yöntemleri gelistirdiler. Mercekli teleskop bugün de önemini korumaktadir, çünkü bunlara baska aygitlar takilarak gökcisimlerinin dogrudan ölçümleri yapilabilmektedir.
 
Aynali    Teleskop:
 
         Aynali teleskoplarda isik isinlari, bir çukur aynadan yansitma yoluyla toplanir ve odaklanir. Bu tür teleskoplara yansimali teleskop da denir. Ilk aynali teleskopu 1668’de büyük Ingiliz bilim adami Sir Isaac Newton yapti. Aynali teleskopun, bütün renkleri ayni biçimde yansitmak ve ilk mercekli teleskoplarda görülen türden bir bulanikliga ve renk saçaklanmasina yol açmamak gibi büyük bir üstünlügü vardi. Alman asilli büyük Ingiliz astronom Sir William Herschel da aynali teleskop yapimini gelistirenler arasindadir. Sir Herschel aynalarini kendisi taslar ve parlatirdi. 1781’de Uranüs gezegenini kesfettiginde kendi yaptigi teleskoptan yararlanmis ve sonraki 30 yilda da sistematik bir yildiz ve bulutsu katalogu hazirlamisti.
 
Günümüz Teleskoplari:

         Iyi bir astronomi teleskopu net bir görüntü verebilmeli ve soluk cisimlerin açikça görülebilmesini saglayacak kadar çok isik toplayabilmelidir. Mercekli teleskopta net görüntü, tek objektif yerine iki ya da daha çok mercek kullanilarak ve bu mercekler titizce taslanip parlatilarak elde edilir. Aynali teleskopta ise bu, aynanin titizce taslanmasi ve parlatilmasiyla saglanir. Objektif merceklerinin ya da aynanin alani büyüdükçe isik toplama gücüde artar.
         Bugün kullanilmakta olan büyük teleskoplarin çogu aynali teleskoplardir. Bunun bir nedeni, kusursuz bir ayna yapmanin kusursuz bir mercek yapmaktan daha kolay olmasidir. Bir baska neden de, aynanin belirli bir yüzeye yerlestirilerek dogru konumda kolayca tutulabilmesidir; oysa mercekler, isik geçisini engellememek için ancak kenarlarindan tutturulabilir ve büyük, agir mercekleri saglam bir biçimde bir yere oturtabilmek çok güçtür.
 
         Cam aynalar 19.yy’in ortalarinda, cam yüzeylerin gümüsle kaplanmasi yönteminin bulunmasindan sonra yayginlasti. Daha önceleri teleskop aynalari, yüzde 68 oraninda bakir ve yüzde 32 oraninda kalaydan olusan bir alasimdan yapilirdi. Günümüzde büyük aynalar genellikle gümüs yerine alüminyumla kaplanir; çünkü alüminyum daha uzun ömürlüdür, kisa dalga boylu isigi daha iyi yansitir ve kolayca kararmaz.
 
         Büyük teleskoplarda, objektif merceklerinin yada aynanin bulundugu tüp bölümü, gökyüzünün her yönüne dönebilen bir sehpanin üzerine yerlestirilir; böylece, seçilen gökcisminin, Dünya’nin dönmesinden kaynaklanan hareketi sirasinda da izlenmesi olanakli olur. Teleskoplar bir çark sistemi yada elektrik motorlariyla döndürülür; büyük teleskoplarda her konum degisikligi elektriksel olarak gerçeklestirilir ve bilgisayarla denetlenir.
 
                Teleskoplar genellikle kameralarla, bazen de gelen isigin rengini kaydetmekmek için, spektrograflarla donatilir. Kamerali teleskoplarin üstünlügü, gözle dogrudan görülemeyecek kadar solgun yildizlarin fotograflarinin çekilebilmesidir, bunun için objektif uzun bir süre açik birakilir. Kalici bir kayit biçimi olan fotografin geçmiste astronomide büyük bir önemi olmustur. Bugün fotograf tekniklerinin yerini almis olan özel elektronik aygitlarin yardimiyla çok daha solgun cisimlerin varliklari belirlenebilmektedir. Teleskop görüntüleri televizyon ekranina aktirilabilmekte ve bilgisayarda saklanabilmektedir.
 
         Belirli amaçlar için özel teleskoplar gelistirilmistir. Bunlardan bazilari, parlakligi ve isisi nedeniyle ancak özel aygitlarla gözlemlenebilen Günes’in fotograflarini çekmekte kullanilir. Gökyüzünün genis bir kesiminin fotografini aninda çekmeye yarayan özel teleskoplar da vardir; bu teleskop türü 1929’da Alman astronom Bernhard Schmidt(1879-1935) tarafindan bulunmustur ve Schmidt teleskopu olarak anilir.
 
Ünlü Teleskoplar:

         Dünyanin en büyük mercekli teleskopu 1897’de ABD’de Wisconsin eyaletine bagli William Bay’deki Yerkes Gözlemevi’nde kurulmustur. Bu, 102 santimetrelik bir teleskoptur. (verilen büyüklük, mercekli teleskoplarda objektif    çapini, aynali teleskoplarda ise aynanin çapini gösterir.)  Teleskopun mercekleri  tasiyan tüpünün uzunlugu 18 metredir. Artik çok büyük mercekli teleskop yapilmamaktadir, ama bu aynali teleskoplar için geçerli degildir.

         En büyük aynali teleskoplardan biri, 1935-48 arasinda, ABD’de California’daki Palomar Dagi Gözlemevi’nde kurulmus olan 5,1metrelik Hale teleskopudur. Teleskopun yalnizca aynasinin agirligi 18 tondur, aynayi tasiyan tüp 17 metre uzunlugundadir ve 140 ton agirligindadir. Sehpasiyla birlikte teleskopun toplam agirligi 500 tona ulasmaktadir. Ama bu büyük kütle, küçük bir kuvvetle döndürülebilecek kadar duyarli bir biçimde dengelenmistir.

         ABD’de Arizona eyaletindeki Kitt Peak’te kurulu olan gözlemevinde bir düzineden çok teleskop vardir. Bunlarin en büyügü, yapimi 1973’te tamamlanan 4 metrelik Mayall aynali teleskopudur. Günes etkinliklerini incelemek için kullanilan, dünyanin en büyük Günes teleskopu da Kitt Peak’tedir.

         Çok aynali teleskop sistemlerinin gerçeklestirilmesiyle teleskop tasariminda büyük bir ilerleme saglanmistir. Bu sistemde bir kaç ayna isigi ortak bir odak noktasinin üzerinde toplar. Her ayna çok duyarli bir biçimde bilgisayarla denetlenir ve böylece verdikleri görüntülerin tam olarak üst üste düsmesi(örtüsmesi) saglanir. Arizona eyaletindeki Hopkins Dagi’nda bulunan alti aynali teleskopun gücü, 5 metrelik bir teleskopunkine esdegerdir; ama maliyeti çok daha düsüktür. Toplam olarak 15 metrelik çapa esdeger, birden çok ayna kullanan teleskop tasarimlari gelistirilmistir.

         Modern teleskoplarin kurulmasi için harcanmasi gereken para çok büyük oldugundan astronomlar bunlari olabildigince verimli bir biçimde kullanmak isterler. Gözlemlerde bugün artik fotograf tekniklerinden pek fazla yararlanilmamaktadir, çünkü isigi algilamak ve löçmek için duyarli elektronik aygitlarin kullanilmasina dayali daha iyi yöntemler gelistirilmistir. Ama bugün de Schmidt teleskoplarinda fotograf tekniklerinden yararlanilir.

         Teleskoplar bulutlarin, su buharinin ve atmosfer kirliliginin olumsuz etkilerini azaltmak için daglarin tepesine kurulur. Örnegin; Ingiliz optik astronominin ana merkezi, Britanya Adalari’daki kosullarin gözlem için elverissiz olmasindan dolayi Kanarya Adalari’na aktarilmistir. Bir teleskop için en iyi yer, gözlem kosullarinin kusursuz oldugu uzay karanligidir. Günümüzde balonlarla ve yapma uydularla uzaya teleskoplar gönderilmektedir. ABD’nin firlattigi insansiz uzay araci “Yörünge Astronomi Gözlemevi 2”de (OAO-2) 11 teleskop bulunmaktadir. 1990’da ise, Hubble Uzay Teleskopu firlatilmistir; ama teleskopun aynalarindan biri arizali çikmistir. Gelecekte belki de  Ay’da teleskoplar kurulacak ve böylece herhangi bir atmosfer etkisinden uzak, son derece net görüntüler elde edilebilecektir.

         Uzaydaki cisimlerin yaydigi pek çok isinim türü, Dünya’yi çevreleyen atmosferin içinden geçemez. X isinlari, morötesi ve kizilötesi isinlar bunlardan bazilaridir. Bu dalga boylarindaki astronomi çalismalari, yörüngedeki yapma uydulara yerlestirilen özel teleskoplarla gerçeklestirilir.
 
DÜRBÜN

         Dürbün, uzaktaki cisimlerigözlemlemekte kullanilan ve içine gözmercekleri(oküler) yerlestirilmis iki tüpten olusan optik alete denir. Ayni çerçeveye yerlestirilen tüplerdeki mercek sisteminin odak noktasi çogunlukla tak bir ayar halkasiyla yapilir, ama her tüpü ayarlanan dürbün türleri de vardir.

         Çogu dürbünde her tüpün içinde iki prizma vardir. Bu prizmalar, gözmerceginin ters çevirdigi görüntüyü yeniden dogrultur. Prizmalar, isik isinlarinin tüpün içinde katedecegi uzakligi arttirarak, dürbünün uzunlugunu azaltir. Ayrica, objektif mercekleri arasindaki uzakligin, gözmercekleri arasindaki uzakliktan daha fazla olmasini olanakli kilarak daha iyi bir stereoskopik etkiye(uzak mesafelerdeki görüntülerde derinlik özelligi) yol açarlar.

         Dürbünler genellikle, 6*30, 7*50 ya da 8*30 olarak siniflandirilir. Ilk sayi objektif merceginin büyütme orani, ikicisi ise milimetre cinsinden çapini belirtir. Mercegin çapi, dürbünün isik toplama gücünün bir ölçüsüdür. Derinlik etkisinin önemli olmadigi durumlarda, tekgözmercekli(monoküler) dürbünler kullanilir. Bunlar temelde çift tüplü dürbünlerin yariya bölünmüs türleridir. Basit ve ucuz mercek sistemlerinden yapilan tiyatro dürbünlerinin görüs açisi dardir ve büyütme oranlari 2,5-4 arasinda degisir.

MIKROSKOP

         Mikroskop, çiplak gözle görülemeyecek kadar küçük cisimleri görmeye ve incelemeye yarayan aygittir. MERCEK  madddesinde anlatilan basit büyüteçler bazen “basit mikroskop” olarak tanimlanir; ama mikroskop deyimini, daha büyük, daha karmasik ve çok daha etkili bir alet olan “bilesik mikroskop” için kullanmak daha dogru olur.

         Mikroskopun olusturdugu görüntüye dogrudan yada bir ekran üzerine yansitililarak yada fotografi çekilerek bakilabilir. Mikroskopla incelenen maddeler saydam yada saydamsiz olabilir. Bilesik mikroskoplarda bakteri boyutlarindaki cisimler incelenebilir, öte yandan elektron mikroskopuyla çok küçük virüslerin ve büyük moleküllerin görülmesi olanaklidir.

         Optik Mikroskop: (tarihçe) Ilk mikroskop türü 15.yy’in ortalarindan baslayarak büyüteç olarak kullanilan tek mercekli mikroskoptu. Gelistirdigi tekniklerle çok yüksek nitelikli mercekler yapmayi basaran Felemenkli dogabilimci Antonie van Leeuwenhoek(1632-1723), bunlara 2-3 mikrometre(0,002-0,003mm) çapindaki bakterileri incelemeyi basardi. O dönemde böyle tek mercekli mikroskoplar renkser sapinç(aberasyon) sorununu artiran bilesik(iki yada daha fazla mercekli) mikroskoplara yeglenmekteydi. Ilk bilesik mikroskop, 1590-1609 arasindaki dönemde Felemenk’te yapildi; bu tür mikroskopu Hans Jansen, onun oglu Zacharias ya da Hans Lippershey’in buldugu kabul edilir. Bulunusundan kisa süre sonra Italyan ve Ingiliz optikçilerin yaptiklari bilesik mikroskoplar yaygin olarak kullanilmaya baslandi; ama bu mikroskoplarda kullanilan merceklerin renkser sapinci görüntünün renklenmesine ve bozulmasina yol açiyordu. Ilk olarak teleskoplarda kullanilan ve renkser sapinci büyük ölçüde ortadan kaldiran renksemez(akromatik) mercekler mikroskoplarda 18.yy’in sonlarinda Hollanda’da kullanilmaya basladi. Ayrilimi(farkli dalgaboylarindaki isigin kirilma indisinin farkli olmasi nedeniyle degisik renklerin farkli miktarlarda kirilarak birbirlerinden ayrilmasi) düsük crown camindan yapilmis bir disbüke(tümsek) mercek ile ayrilimi yüksek flint camindan yapilmis bir içbükey(çukur) mercegin birlestirilmesiyle olusturulan renksemez merceklerin yapimina iliskin ilk kurumsal çalismayi Ingiliz optikçi Joseph Jackson Lister gerçeklestirdi. (1830) mikroskop tasariminda en önemli gelisme Alman fizikçi Ernst Abbe (1840-1905) tarafindan gerçeklestirildi. Abbe, yaga daldirilmis objektif teknigini (objektif ile incelenecek cisim arasina bir yag damlasinin yerlestirilmesi yöntemi) buldu, cisim üzerinde isigin yogunlastirilmasini saglayan kondansörü gelistirdi, merceklerin ayirma gücü ve isik toplama yeteneklerinin belirlenmesini saglayan “sayisal açiklik” kavramini ortaya koydu ve yüksek nitelikli, sapinçsiz apokromatik mercek sistemini gelistirdi. Abbe,mikroskopta ayirma gücünün optik sistemin sayisal açikliginin büyütülmesi ya da daha kisa dalgaboyu isik kullanilmasiyla yükseltilebilecegini de belirledi. Görünür isik kullanilarak birinci yöntemin kuramsal sinirlarina ulastiktan sonra, ikinci yolun denenmesine geçildi, böylece morötesi isinimdan yararlanan mikroskoplar gerçeklestirildi, ama bu tür mikroskoplarin yapiminda önemli teknik zorluklarla karsilasildi.1924’de Fransiz fizikçi Louis-Victor Broglie, elektron demetinin bir dalga demeti özelligi gösterdigini ortaya koydu. Elektron demetinin dalgaboyunun isigin dalga boyuna oranla çok daha kisa olmasindan yararlanarak 1930’lu yillarda elektron mikroskopu gerçeklestirildi. Elektron mikroskopuyla elde edilen büyütme gücü 50 binin üstündedir.

         Bilesik Mikroskop: Tek bir yakinsak mercekten olusan ve yalin mikroskop olarakta bilinen büyüteçlerle  20’den yüksek büyütme gücü elde edilmesinde mercegin sapinç özelliklerinden kaynaklanan önemli sorunlar ortaya çikar. Günlük yasamda kullanilan büyütme gücü düsük büyüteçlerin yani sira duyarli mekanik aygir yapimcilarinin gözlerine kistirarak kullandiklari ve saatçi gözlügü denilen büyüteçler yalin mikroskoplarin günümüzde yararlanilan örnekleridir. Çift disbükey yada düzlem disbükey (bir yüzü düzlemsel digeri disbükey) bir yakinsak mercek olan büyüteçte görüntü sanal ve düzdür. Bilesik mikroskopta temel olarak iki yakinsak mercek bulunur. Bunlardan incelenecek cisme bakan mercege objektif(cismin mercegi) , göze yakin olanada gözmercegi(oküler) denir. Incelenecek cisim üzerine ya bir içbükey ayna yada bir isik kaynagi ile bir yakinsak mercek sisteminden(kondasör) olusan aydinlatma sistemi araciligiyla odaklanmis isik düsürülür. Objektif ile gözmercegi uygun bir mekanizma araciligiyla birbirlerine göre ileri-geri, yada örnegin yerlestirildikleri tabla asagi-yukari hareket ettirilebilir ve böylece objektif ile cisim arasindaki uzaklik çok duyarli bir biçimde ayarlanabilir.

         Objektifin odak uzakligi büyütme gücü düsük mikroskoplarda 25-75mm,orta büyütmeli mikroskoplarda 8-16mm, yüksek büyütmeli mikroskoplarda ise 2-4mm’dir. Çok küçük odak uzakliklari yaga daldirilmis objektiflerde kullanilir. Cisim objektifin odak noktasinin önüne ve odaga çok yakin olarak yerlestirilir, bu durumda objektifin arka odak düzleminin gerisinde, cisme göre ters ve büyük bir gerçek görüntü elde edilir. Bu görüntünün cisme oranla büyüklügü, 2 ile 100 arasindadir. Bu görüntü, büyüteç olarak çalisan ve sanal görüntü olusturan gözmercegi tarafindan daha da büyütülür.

         Bir mikroskopun yalnizca cismin büyütülmüs bir görüntüsünü vermesi yeterli degildir;cisme iliskin ince ayrintilarin da görülebilmesi, bu nedenle de görüntünün keskin olmasi gerekir. Görüntünün keskinligini sinirlayan ise mercegin sapinç kusurlaridir. Bu kusurlarin basinda fakli dalgaboyundaki isik isinlari için(kirilma indisinin farkli olmasindan dolayi ) odak noktalarinin farkli olmasindan kaynaklanan ve görüntünün kenarlarinda renk saçaklari olusmasina neden olan renkser sapinç gelir. Renkser sapinç, yakinsak mercege, ayrilimi daha yüksek camdan yapilmis uygun bir iraksak mercegin eklenmesiyle giderilebilir. Mercek yüzeylerinin küresel olmasindan kaynaklanan küresel sapinçta görüntünün bulaniklasmasina neden olur. Sapinçlari ortadan kaldirmak için tasarimlanan mercek sisteminin yapisi mercegin büyütmesi yükseldikçe karmasiklasir, dolayisiyla yapim maliyeti yükselir. Yüksek ayirma gücü elde edebilmek için düzeltilmesi gereken dört sapinç türü daha vardir:Koma(görüntü ekseninin belirli bölümlerinde görüntünün bozulmasi), astigmatlik, distorsiyon(görüntünün çarpilmasi) ve alan egriligi. Bütün bu sapinçlari belirli ölçüde düzeltmek amaciyla çesitli mercek sistemleri tasarimlanmistir. Bunlari renksemez(akromatik), apokramatik ve yariapokromatik(flüorit) mercekler olarak üç genel sinifa ayirmak olanaklidir. Fotomikroskopide büyük sakincalar yaratan alan egriligi kusurunu gidermek amaciyla “düz alanli mercek” olarak adlandirilan özel mercek sistemleri gelistirilmistir. Gözmercegi genellikle iki ayri mercekten olusur; bunlardan göze yakin olani renkser sapinci engellemek amaciyla crown-flint camlarindan yapilmis mercek çifti biçimindedir. Objektifte tam olarak giderilemeyen kusurlari dengelemek üzere özel olarak tasarimlanan gözmercegi ayrica görüntüde yer belirlemeye yarayan göstergeler ya da görüntü üzerinde kafes biçiminde bir desen olusturan çizgiler içerir.

Özel Mikroskop Türleri: Stereoskopik mikroskoplar birbirine özdes iki mikroskoptan olusur. Bunlarin eksenleri arasinda yaklasik 16 derecelik bir açi vardir, böylece iki eksenin incelenecek cisim üzerinde kesismesi saglanir, bu tür mikroskoplarla cismin stereoskopik bir görüntüsü elde edilir. Gözlenen cismin düz görüntüsünü elde etmek için prizma kullanilir. Tek bir objektifi bulunan ve isik isinlarini ikiye ayirarak iki gözmercegine yönelten türden stereoskopik mikroskoplar da yaygin olarak kullanilir.

Ultramikroskop, koloit (asilti) parçaciklarini incelemek amaciyla 1903’te gelistirilmistir. Adi mikroskopla gaözlenemeyecek kadar küçük olan bu parçaciklar, güçlü bir isik kaynagi araciligiyla mikroskop eksenine dik dogrultuda isikla aydinlatilir. Parcaciklarin saçilima ugrattigi isik karanlik zemin önünde olusan pariltilar biçiminde gözlenir. Bu yöntemle 5-10 milimikron çapindaki parçaciklarin olusturdugu pariltilarin gözlenmesi olanaklidir.

Metalurji mikroskoplari isik geçirmeyen malzemelerin, özellikle metallerin yapisini incelemek amaciyla kullanilir. Incelenecek örnek, yüzü asagi gelecek biçimde yerlestirilir ve alttan düsey olarak aydinlatilir. Bu tür mikroskoplar genellikle fotograf makinesiyle donatilmislardir.

         Mikroskopta olusan görüntünün kontrastligi, örnegin isigi sogurma niteliginden kaynaklanir; kontrastligi artirmak için genellikle örnegin boyanmasi gerekir. Canli hücrelerin ve benzer saydam cisimlerin incelenmesinde, boyamanin olanaksizligindan dolayi büyük zorlukla karsilasilir. Faz kontrastli mikroskoplar ve girisimli mikroskoplar örnegin herhangi bir islemden geçirilmesine gerek kalmaksizin, kontrastin optik yöntemlerle yükseltilmesini saglayan ve özellikle biyolojide yaygin kullanim alani olan mikroskop türleridir.

         Mikroskopun ayirma gücünü yükseltmenin bir yolu kisa dalga boylu isik kullanmaktir. Bu amaçla gerçeklestirilen ve mor ötesi isinimdan yararlanan mikroskoplarda incelenecek örnek mor ötesi isinimla aydinlatilir. Bu tür mikroskopta merceklerin kuvarstan yapilmis olmasi gerekir. Morötesi isinim mikroskopu adi mikroskopa oranla iki kat yüksek ayirma gücü saglar; ama bu mikroskop türü, odaklama güçlükleri ve görüntünün yalnizca fotograf araciligiyla elde edilebilmesi yüzünden yayginlasamamistir. Morötesi isinima duyarli televizyon kameralarinin gelistirilmesiyle morötesi isinim mikroskopu daha kullanisli bir yapiya kavusmustur. Morötesi isinimin örnekte olusturdugu flüorisimadan yararlanan flüorisimali mikroskoplar da özellikle biyoloji ve tipta kullanilir.

         Aynalarda renkser sapinca hiç bulunmamasi, odak uzakliginin görünür isik içinde, morötesi ve kizilötesi isinimlar için de ayni kalmasi yansitici (mercek yerine ayna kullanan) mikroskop yapimi düsüncesini dogurmustur. Böyle bir mikroskopta ayna kullanma zorunlulugu vardir; küresel olmayan aynalarin yapimi ise oldukça zordur. Ayrica ayna yüzeylerinin atmosfer etkisiyle bozulup kararmasi büyük bi sorun olmaktaydi.

         Öteki mikroskop türleri arasinda özellikle jeoloji ve kristalografide kullanilan ve incelenecek örnegin kutuplanmis isikla aydinlatildigi kutuplayici mikroskop; daha çok silisyum kristallerindeki kusurlarin incelenmesinde ve sahte sanat ürünlerinin belirlenmesinde yararlanilan kizilötesi isinimin mikroskopu; laser isini ve x isinlari kullanan mikroskoplar ile çok yüksek frekansli sesüstü dalgalardan yararlanan çok yüksek ayirma güçlü akustik mikroskoplar sayilabilir.

         Elktron Mikroskopu: Fransiz fizikçi Louis-Victor Broglie 1924’te, o döneme degin maddesel parçacik olarak kabul edilen elektronlarin ve öteki parçaciklarin ayni zamanda dalga özelligi gösterdigini ortaya koydu. Elektronlarin dalga yapisi 1927’de deneysel olarak hesaplandi. Parçaciklarin bir dalga olarak sahip olduklari dalga boyunu veren ve Broglie’nin ortaya koydugu esitlige göre, örnegin 60.000 voltla hizlandirilmis elektronlarin etkin dalga boyu 0,05 angströmdür, bir baska deyisle yesil isin dalga buyunun 100.000’de 1’ine esittir. Bu nedenle mikroskopta isik yerine böyle bir dalganin kullanilmasi durumunda ayirma gücünün çok büyük ölçüde artmasi beklenebilir. Elektrostatik ve magnetik alanlarin elektronlardan ya da baska yüklü parçaciklardan olusan demetleri saptirabildigi ve odaklayabildiginin 1926’da kanitlanmasi üzerine ayri bir fizik dali olarak elektronoptigi ortaya çikti. Ilk elektron mikroskopu 1933’te gerçeklestirildi; optik mikroskoplarla elde edilebilen ayirma gücü elektron mikroskopu kullanilarak bir kaç yil içinde asildi. Ilk ticari elektron mikroskopunun yapimina 1935’te Ingiltere’de baslandi. Bunu Almanya ve ABD izledi. Günümüzde elektron mikroskoplariyla 3 angströmden küçük uzunluklar seçilebilmekte, böylece büyük moleküllerin dogrudan gözlenmesi olanakli olmaktadir.

         Optik Mikroskopa Göre Farklar:  Elektronlar hava içinde heve molekülleri ile çarpismalarindan ötürü yol alamadiklarindan, elektron demetinin geçtigi yolda havanin bosaltilmis olmasi gerekir. Bu nedenle canli örnekler elektron mikroskopuyla incelenemez. Optik mikroskopta merceklerin odak uzakliklari sabittir ve odaklama için örnegin objektife uzakligi degistirilir. Elektron mikroskopunda kullanilan elektrostatik ya da magnetik alan merceklerin odak uzakliklari degiskendir ve kolaylikla ayarlanabilir; bu nedenle mercekler arasindaki uzaklik ve örnegin objektife uzakligi sabit tutulur. Optik teleskoplarda genellikle sanal görüntü elde edilir; elektron mikroskopunda ise görüntü gerçektir, bu nedenle flüorisin bir ekran üzerinde olusturularak dogrudan görülür duruma getirilebilir ya da film üzerinde olusturularak fotografi elde edilebilir. Optik mikroskopta görüntü, isigin, incelenen örnek tarafindan sogurulmasi sonucunda olusur; elektron mikroskopunda ise görüntüyü olusturan, elektronlarin, örnekteki atomlar tarafindan saçilima ugratilmasidir. Agir (atom numarasi yüksek) atomlar elektronlari daha kolay saçilima ugrattigindan incelenen örnekte ne kadar çok agir atom varsa görüntünün kontrastligi da o oranda yüksek olur. Elektron mikroskopunda elektron demetini saptirma yada odaklama amaciyla kullanilan mercekler elektrostatik ya da elektromagnetik merceklerdir. En yalin elektrostatik mercek iç içe iki eseksenli metal silindirden ya da art arda yerlestirilmis iki metal levhadan olusur.

         Geçisli Elektron Mikroskopu: Elektron demetini incelenen örnegin içinden geçerek görüntü olusturdugu çesitli elektron mikroskoplarinda baslica üç bölüm bulunur: 1) Elektron demetini üreten ve örnege odaklayan bölüm 2) Görüntüyü olusturan bölüm 3) Görüntü izleme bölümü

         Elektron demetini olusturan bölüm elektron tabancasi olarak adlandirilir. Mikroskopun elektron tabancasindan ekrana ya da filme kadar tüm bölümlerinin elektronlarinin serbestçe yol almalarini saglamak üzere havasi bosaltilmis bir sistem içinde bulundurulmasi gerekir.

         Yüksek Gerilimli Mikroskoplar: Alisilagelmis elektron mikroskoplarinda elektronlari hizlandiran gerilimin degeri 100 kilovolt civarindadir. Buna karsilik, 1.200.000 voltluk gerilimler kullanan mikroskoplarda yapilmistir. Yüksek gerilim kullanmanin üstünlüklerini söyle siralayabiliriz: 1) Gerilim yükseldikçe, elektron hizi büyür 2) Hizli elektronlar alin örneklerden daha çabuk geçer 3) Enerji kayiplarindan kaynaklanan renkser sapinç artar 4) Örnek daha az isinir, bozucu etkiler azalir 5) Elektron kirinim desenlerinin ayirma gücü yükselir. Yüksek hizli elktronlarin yolu üzerindeki cisimlere çarpmasiyla ortaya çikan x isinlarinin mikroskop kullananlara zarar vermemesi için de gerekli önlemlerin alinmasi gerekir.

         Tariyici Elektron Mikroskopu: Cisimlerin yüzeyini incelemek üzere gelistirilen tariyici elktron mikroskopunda uygun bir saptirici düzenek araciligiyla bir elktron demetinin incelenecek yüzeyi sürekli olarak taramasi saglanir. Yüzeye çarpan elektronlar yüzeyden ikincil elektronlarin firlamasina yol açar. Bu ikincil elektronlar bir kirpisim kristaline (elektronlarin çarpmasiyla kisa süreli ani isik parlamalari olusturan kristal) gönderilir.kristalde ortaya çikan parlamalar bir fotoçogaltici lamba araciligiyla yüzbinlerce kez yükseltilerek elektrik sinyaline dönüstürür. Bu elektrik sinyali bir katot isinin lambadaki (televizyon görüntü tüpü) görüntünün parlakligini denetler. Katot isinli lambanin ekranini denetleyen demetin mikroskopla incelenecek yüzeyi tarayan demetle eszamanli tarama yapmasi saglanir. Böylece lamba ekranindaki bir noktanin parlakligi örnegin yüzünde bu noktaya karsilik gelen noktada salinan ikincil elektronlarin sayisiyla orantili olur. Sonuç olarak ekranda incelenen yüzeyin yapisini gösteren bir görüntü elde edilir.

         Elektron Sondali Mikroçözümleyici: 1947’de gelistirilen elektron sondali mikroçözümleyici örnekteki elementleri büyük bir ayirma gücü ile belirleyebilmektedir. Elektron sondali mikroçözümleyici özellikle mineraloji ve metalurjide yaygin olarak kullanilir.

         Alan Etkili Mikroskop: Alan etkisiyle salim olgusundan yararlanarak çalisan bu aygit, temel olarak, bir katot isinli lamba içine yerlestirilmis çok ince bir telden olusur. Güçlü bir elektrik alaninin etkisiyle telin ucandan elektronlar firlar; bu elktronlar lambanin flüorisin ekranina düserek ekranda ince telin ucunu görüntüsünü olusturur. Böyle bir aygitta büyütme, flüorisin ekraninin egrilik yari çapi ile telin ucunun yari çapi arasindaki orana esittir. Bu yöntemle yalnizca yüksek sicakliklara dayanikli tungsten, platin, molibden gibi metaller incelenebilir, çünkü telin ucunda ortaya çikan yüksek akim yogunlugu yüzden büyük isi açiga çikar.

         Alan etkili mikroskopun degisik bir tür de kristal yapisindaki kusurlari dogrudan incelenmesine olanak saglayan alan etkili iyon mikroskopudur.

Yorum (0)

RSS yorumları

İsim

Başlık

Yorum

Gönder