ÖZEL EGE LSES AKIKAN MERCEK. HAZIRLAYAN ÖRENCLER: Kemal Barı Tan (11B) DANIMAN ÖRETMEN: Serap Demir ZMR

Ebat: px

Şu sayfadan göstermeyi başlat:

Download "ÖZEL EGE LSES AKIKAN MERCEK. HAZIRLAYAN ÖRENCLER: Kemal Barı Tan (11B) DANIMAN ÖRETMEN: Serap Demir ZMR"

Eren Yazar
8 yıl önce
İzleme sayısı:

1 ÖZEL EGE LSES AKIKAN MERCEK HAZIRLAYAN ÖRENCLER: Kemal Barı Tan (11B) Mert Yain (11B) DANIMAN ÖRETMEN: Serap Demir ZMR 2011

2 ÇERK LSTES PROJENN AMACI... 2 GR.. 2 YÖNTEM. 3 SONUÇLAR VE TARTIMA... 6 TEEKKÜR KAYNAKLAR Projenin Amacı: Projenin amacı optik sistemler sayesinde yapılabilen büyütme, küçültme, yakınlatırma ve uzaklatırma olaylarını tek bir akıkan mercekle yapabilmektir.

.... 7 Projenin Amacı: Projenin amacı optik sistemler sayesinde

3 Giri: Mercekler, içinden geçen ııın yönünü deitiren optik aletlerdir ve ııın saydam ortamlardan geçerken kırılma özelliinden yararlanılarak yapılmıtır. Mercek içinden geçen ıınlar, birbirine yaklatıında cismin görüntüsü büyür; ıınlar birbirinden uzaklatıında ise görüntüsü küçülür. Mercekler iki küresel ya da bir küresel düzlem yüzeyinin kesimesi ile olumu saydam maddelerdir. Cam bloklarının karborundum (silisyum karbür) ya da korindon (alüminyum oksit) gibi aındırıcı bir tozla zımparalanmasından sonra demir oksitli bir cila macunuyla parlatılması yoluyla hazırlanırlar. Mercekler tek balarına kullanıldıkları gibi birkaç mercek bir arada bir optik aleti de meydana getirebilir. Cismin görüntüsünden yansıyan ıınlar mercekten geçtiinde bir odak noktasına iletilir. Bu özellikten yararlanılarak görüntü üzerinde inceleme yapmak amacıyla büyüteç, dürbün, mikroskop ve teleskop gibi araçlarda, görüntü kaydetmek amacıyla sinema makinelerinde, fotoraf makinelerinde, CD sürücülerinde, objektiflerde, lenslerde, görme kusurlarını gidermek için de gözlüklerde ve göz lenslerinde kullanılırlar. Günümüzde, gözlük camı, kontak lens ve büyüteç yapımında plastiklerden de yararlanılır. Bu tür gözlük camlarına piyasada organik cam da denir. Optik bilimi ıık ıınlarının bir ortamdan baka bir ortama geçerken kırılması olgusuna dayanır. nsanolu bir su damlasının yaprak üzerindeki büyütme etkisindeki gizeminden hareketle optik malzemeleri bugünkü seviyelerine taımılardır. Mercimek bitkisinin Latince ismi lenstir. Gözlük camları da mercimee benzedii için ngilizce lens olarak isimlendirilir. Cam ve plastik olmak üzere iki grup materyal vardır. Tarihsel olarak cam lensler ilk sırada yer alır. Cam 4000 yıl önce Mısır da üretiliyordu. Gözlük camlarının tarihi çok eskilere dayanmaktadır. Marco Polo 1270 yılında yalı kiilerin Çin de konveks camlar kullandıını belirtmitir. Çinliler daha MS 10. yüzyılda tümsek yüzeyli cam parçalarının yani merceklerin ııı nasıl kırdıını biliyorlardı. Eski Yunanlılar ve Romalılar, güne ıınlarını odaklayarak ate yakmak için bazen içi su dolu cam kaplardan yararlanırlardı. Avrupa'da 13 ve 14. yüzyıllarda merceklerin özellikleri görme bozukluklarını düzeltme amacıyla kullanılmaya balandı ve gözlükler ortaya çıktı de Floransa da Savino Armeti ilk gözlüü yapmıtır. lk gözlük sapsız ve burun üzerine oturtularak elle tutulan veya iple balanan ekildeydi de Kepler prizmaları bulmu, 1784 de Benjamin Franlin ilk bifokal lensleri kefetmitir. lk lensler doal olarak silikon birleimi, kuartz ve berildi. Daha sonraları makyaj yapmada ve saç taramada yardımcı bir araç olarak kullanılmak için parlak metalden aynalar yapıldı. Ama çok küçük eyleri büyütmeyi ve uzaktaki nesneleri daha belirgin bir görü odaına getirmeyi salayan daha güçlü optik aletlerin yapımı ancak 17. yüzyılda gerçekletirilebildi. Bu dönemin önemli gelimeleri arasında yüzyılın balarında 1608 yılında ortaya çıkan teleskop ile 1650'ye doru icat edilen mikroskop sayılabilir.

Mercekler iki küresel ya da bir küresel düzlem yüzeyinin kesimesi ile olumu saydam maddelerdir.

4 Sıvı lens fikri 17. yüzyıla dayanıyor; fakat bu lensler netlik ilevlerini yerine getiremiyorlardı. Joseph Fourier Üniversitesi fizikçilerinden Bruno Berge nin fikri olan sıvı mercekler aslında çok basittir. Sadece silindir bir kap içinde iki tuzlu su katmanı arasına yerletirilmi küçük bir organik silisyum yaından oluuyorlar. Ya damlası saydam bir polimer yüzey üzerine yerletiriliyor ve yüzeyi çevreleyen bir kaplama tarafından merkezde tutuluyor. Tuzlu suya uygulanan voltaj deitirilerek ya damlasının biçimi deitirilebiliyor. Sıvı lens küçük bir alan içinde büyütme salamak için birbirine karımayan iki farklı sıvıdan meydana geliyor. Bu sıvılardan biri zayıf ve deiken elektrik yüklerini alıyor. Elektrik yükündeki deiikliklere göre yüzeydeki sıvıların birbirlerine oranı deiiyor ve lens bu ekilde netlik yapıyor. Yakın gelecekte bu teknoloji biyonik göz yapımında kullanılabilecektir. Bu çalımada Bruno Berge nin tasarımından biraz farklı olarak, birbirine karımayan iki akıkan sıvı sayesinde bir tarafı düz bir yüzeye sahip olan; dier tarafı ise odaı deitirilebilen bir mercek yapılmıtır. Yöntem: Çok effaf bir plastik kabın içini iki elektrot yerletirdik ve kabı sadece bir sıvıyla etkileecek ekilde iki farklı sıvıyla (tuzlu su ve çiçek yaı) doldurduk (Resim 1). Kabın elektrotları akımı sınırlandırarak (direnç göstererek), voltajın bir kısmının dimmer devresi (Dimmer, birçok elektrikli cihazla gerektiinde kullanılabilen bir güç ayarlama devresidir) üzerinde, dier kısmının da dimmere seri olarak balanan elektrikli cihaz üzerinde dümesini salayarak bu elektrikli cihazın istenen güçte çalımasını saladık. Resim 1. Deney düzenei. Kare dalga elde edebilmek için bu devreyi kullandık (Grafik 1).

Sadece silindir bir kap içinde iki tuzlu su katmanı arasına yerletirilmi küçük bir organik silisyum yaından oluuyorlar.

5 Grafik 1. Kare dalga grafii. Dimmer devresinin en önemli devre elemanı triyaktır. Bu yarı iletken elemanın iletkenliinin ayarlanması için genelde ayarlı dirençten tetikleyici akım alınır. Ayarlı direnç sayesinde istenilen derecede beslenen triyak, üzerinden geçen akıma o derece iletkenlik - direnç göstererek güç ayarlaması yapılmı olunur. Doru akım güç kaynaı (0-250 V arası çalıabilen) ile birletirildi. Dimmer ile güç kaynaı arasına da bir voltmetre balandı (0-300 V arası çalıabilen, V duyarlıklı dijital voltmetre). Devreye voltaj uygulanmasının nedeni, tuzlu su ve yalıtkanı ayıran ara yüzlerde elektrik yükünü artırmaktı. Bu sayede aynı yükü taıyan parçalar arasında elektrostatik itme nedeniyle ya damlacıında ime olutu (Resim 2a, b). Resim 2(a) Resim 2(b)

Doru akım güç kaynaı (0-250 V arası çalıabilen) ile birletirildi. Dimmer ile güç kaynaı arasına da bir voltmetre balandı (0-300 V arası çalıabilen, 0.001 V duyarlıklı dijital voltmetre).

6 ekil 1. Deney eması. Voltaj deitirilerek de imenin seviyesi belirlenebilir. Dolayısıyla da mercein odaı ayarlanabilir. Bu düzenein hareketsiz olmasını saladık (su ve ya küçük hareketlerde bile çok etkileniyor). 40 V ile ie baladık. 40 V için dimmer skalası 10 saniye aralıklarla taranarak devreye gerilim uyguladık. Bu zaman diliminde üstte kalan sıvının hareketini gözledik. Gerilim 5 V aralıklarla artırılarak 90 V a kadar aynı ilemleri tekrarladık V aralıında istenen hareketi yakaladık. ekil 1 deki düzenek tuzlu su-ya etkileiminin belirgin olduu deerleri bulmamız içindi. Çünkü konik eklinde olacak olan yapının içinde iki elektrot var (Resim 2a,b) ve bu elektrotlar dıarıdan gözlem yapmamızı zorlatıracaktı. Bu nedenle Resim 1 deki düzenek bizim hangi deerler civarında ölçüm yapacaımızı belirlemeye yaradı. Resim 2 deki düzenek ise tuzlu su-ya arasındaki mercek formunu oluturmak içindi. Burada ya uygulanan gerilimden dolayı dıa doru ovallik oluturmaktadır. Bu ovalliin yarıçapı dimmer sayesinde ayarlanabilmektedir. Elde edilen bu mercek harekete karı çok duyarlıdır. Bu nedenle de hareketli durumlarda kullanılabilirlii çok zordur. Bu sistem oluturulurken karılatıımız zorluklardan biri de budur. Bunu göz önüne alarak ve sıvı dıında gazları da kullanarak daha pratik ve kullanılı mercek elde edebiliriz fikriyle daha basit bir düzenek oluturduk (Resim 3).

Bu zaman diliminde üstte kalan sıvının hareketini gözledik. Gerilim 5 V aralıklarla artırılarak 90 V a kadar aynı ilemleri tekrarladık. 60-65 V aralıında istenen hareketi yakaladık.

7 Resim 3. Burada huni eklinde plastik bir malzeme kullandık, bir ucunu düz ekilde kırılma indisi 1,53 olan plastik ile dier ucu da (geni olan uç) kırılma indisi 1,59 olan lâteks kullandık. Bu yapının içine de hava (kırılma indisi 1,0003) doldurduk. Bir enjektör yardımıyla hava miktarının artırılıp azaltılması salanarak lâteksin yarıçapını deitirdik. Burada baka gazlar ve sıvılar da kullanılabilir. Bu sayede yukarıda elektronik olarak elde edilen optik sisteme benzer durum mekanik olarak gerçekletirilmi oldu. Sonuçlar ve Tartıma: Bu çalımada sıvılardan mercek yapılabileceini ve bu mercein yarıçapını dolayısıyla odak uzaklıını deitirebilmenin mümkün olduunu gördük. Oluan bu yapının odak uzaklıını ölçebilmek ancak ileri laboratuar teknolojileriyle mümkündür. Biz bu projede böyle bir mercek elde edilebileceini gördük. Oluturulan düzenek ya ve su içerdii için harekete karı çok duyarlıdır. Ölçüm sırasında az da olsa oluan hareket, gerilim deerlerini etkilemitir. Bu çalımaya paralel olarak gazları kullanarak yaptıımız çalımada ise düzenekten kaynaklanan bir zorluk olmadı. Hava dıında baka gaz ve sıvıları da deneyebilirdik ama sistemin çalıtıını gördüümüz için bunlara gerek duymadık. Eksiimiz ise sadece ortama gaz-ekleme çıkarmayı elektronik olarak yapmamaktı. Bu ekilde elde edilebilecek mercekler insan salıı için çok önem taıyan endoskopi cihazlarında her durumda optik olarak yakınlatırmayı mümkün kılacaktır. Cep telefonlarının fotoraf makinesi kalitesine gelmesini salayacak, belki ileride televizyonların ön camında kullanılarak elimizdeki kumandayla istediimiz bölgeyi daha net görmek mümkün olacaktır.

Burada baka gazlar ve sıvılar da kullanılabilir. Bu sayede yukarıda elektronik olarak elde edilen optik sisteme benzer durum mekanik olarak gerçekletirilmi oldu.

8 Teekkür: Çalımalarımız sırasında bilgi ve deneyimlerini paylaan Ege Üniversitesi Fen Fakültesi Fizik Bölümü Öretim Üyesi Yrd.Doç.Dr. Metin Bilge ye teekkür ederiz. Fizik öretmenimiz Serap Demir e, Bilim Kurulu E Bakanımız Dr. Aye Türker e, bizi bilimsel çalımalara tevik eden ve bu konuda her türlü destei veren okul yöneticilerimize teekkür ederiz. Kaynaklar: Berge B., Peseux J., (1997), International patent. lens with variable focus See for instance European patent: (11) EP B1 including English, French and German translations. Berge B., (1999), International patent. Drop Centering Device See for instance European patent: (11) EP B1 including English, French and German translations. Türköz M. S., (2006), Elektronik, stanbul. Hecht E., (2002), Hecht&Optik, Addison Wesley.

Kaynaklar: Berge B., Peseux J., (1997), International patent. lens with variable focus See for instance European patent: (11) EP 1 019 758 B1 including English, French and German translations.

Benzer belgeler

ÖĞRENME ALANI : FĐZĐKSEL OLAYLAR ÜNĐTE 5 : IŞIK (MEB)

ÖĞRENME ALANI : FĐZĐKSEL OLAYLAR ÜNĐTE 5 : IŞIK (MEB) ÖĞRENME ALANI : ĐZĐKSEL OLAYLAR ÜNĐTE 5 : IŞIK (MEB) D- MERCEKLER VE KULLANIM ALANLARI (4 SAAT) 1- ler ve Özellikleri 2- Çeşitleri 3- lerin Kullanım Alanları 4- Görme Olayı ve Göz Kusurlarının 5- Yansıma