YİBO Öğretmenleri (Fen ve Teknoloji-Fizik, Kimya, Biyoloji- ve Matematik) Proje Danışmanlığı Eğitimi Çalıştayı YİBO 4 DEĞİŞKEN MERCEK

Transkript

1 YİBO Öğretmenleri (Fen ve Teknoloji-Fizik, Kimya, Biyoloji- ve Matematik) Proje Danışmanlığı Eğitimi Çalıştayı YİBO 4 DEĞİŞKEN MERCEK Ali Osman OLGAÇ Sulusaray YİBO Nevşehir / Merkez Mehmet BOZOKLU Hacı Izzet Kurmel Kız YİBO Kayseri / Yahyalı PROJE DANIŞMANLARI Prof. Dr. Yaşar YILMAZ İTÜ FEF Fizik Mühendisliği Prof. Dr. Bekir AKTAŞ GYTE Fen Fakültesi Fizik Bölümü GEBZE ŞUBAT- 2010

2 Proje Adı : Değişken Mercek PROJENİN AMACI : Merceklerin sahip olduğu odak uzaklığı ve kırıcılık özelliklerinin değiştirilebilmesi hem eğitim açısından merceklerin yapısının daha iyi anlaşılmasını sağlayabilecek hem de merceklere yeni bir bakış açısı sağlayabilecektir. Proje için tasarlanan sistemlerin basit ve kolayca uygulanabilirliği merceklerin kullanımına dair uygulamaları geliştirebilecektir. Bu projede odak uzaklığı ve kırıcılığı değiştirilebilen bir mercek yapımı hedeflenmiştir. GİRİŞ İnsan göz merceğinin odak uzaklığının kas hareketleri ile değiştirilebildiği herkes tarafından bilinmektedir. Ancak çeşitli amaçlarla kullanılan merceklerin katı yapıda olmaları dolayısıyla odak uzaklıkları sabit olup buna bağlı olarak kırıcılık özellikleri değiştirilememektedir. Bu durumda mercek kavramı ve özellikle odak uzaklığı öğrenciler tarafından sınırlı bir şekilde düşünülmekte ve yeterince kavranamamaktadır. Bu proje ile merceklerin genel çalışma şekli görselleştirilerek anlaşılması kolaylaşacaktır. Ayrıca bu yöntemlerle kolayca göz merceğinin çalışmasıda anlaşılabilecektir. Odak uzaklığının değiştirilebilmesi mercek karekterlerinin (merceklerin eğrilik yarıcapı, kırılma indisi, içinde bulunduğu ortamın özellikleri v.b.) değiştirilmesi ile mümkündür. Sonuç olarak projemizle merceklere yeni bir yaklaşım ve fonksiyonellik kazandırmış olacaktır. MATERYAL VE YÖNTEM TEORİK BİLGİ Merceklerde ışığın kırılma miktarı ışığın dalga boyu, merceğin yapıldığı maddenin cinsi ve merceğin eğrilik yarıçapına bağlıdır. Merceğin eğri yüzeyleri, Şekil 1 de görüldüğü gibi, küreye tamamlandığında elde edilen küre yarıçaplarına yüzeylerin eğrilik yarıçapı denir. Şekil 1 :Mercek çeşitlerinin oluşumu

3 Bu eğrilikler ve ortam değişimi sebebiyle gelen ışığın hızı ve cephesi Snell yasasına göre değişir ya da ışın kırınıma uğrar[1,3].snell Yasası: n 1.sin n 2.sin olup burada n 1 : Işığın geldiği ortamın kırma indisi, Işığın geliş açısı, n 2 : Işığın geçtiği ortamın kırma indisi ve Işığın gidiş açısıdır. Şekil 2: Snell yasasına gore ışığın kırılması Mercekler aşağıdaki şekilde görüldüğü gibi, ince kenarlı ve kalın kenarlı mercekler olmak üzere genel olarak iki grupta toplanabilir. Şekil 3: Mercekler Asal eksene paralel gelen ışınların kırıldıktan sonra kendilerinin ya da uzantılarının toplandığı yere merceğin odağı, bu noktanın optik merkeze uzaklığına ise odak uzaklığı denir. Şekil 4 :Merceklerdeki odak uzaklığının geometrik gösterimi [2,3]

4 Asal eksene paralel olmayıp birbirine paralel gelen ışınlar mercekte kırıldıklarında kendileri ya da uzantıları odak dikmesinde toplanırlar. DENEYSEL KISIM Merceklerde odak uzaklığını değiştirebilmek için mümkün olduğu kadar basit malzemeler kullanarak maddenin cinsini ve eğrilik yarıçapını değiştirebilecek sistemlerimizi oluşturmaya başladık. İlk aşamada merceklerin eğrilik yarıçapını değiştirilebilir hale getirmek için basit metal kafesler oluşturulup sıvı geçirgenliği olmayan saydam zarlarla kapladık ve kafeslerin kenarlarını silikon ile yapıştırdık. Ancak bu sisteme değişik yönde kuvvetler uygulandığında istenilen ölçüde düzgün bir eğriliklere ulaşamadık. Fakat bu haliyle bile sistemdeki değişimi kabaca ifade edebilmekteydi. Metal kafes yerine küçük tahta parçalarının daha düzgün esnemeye sahip olduğunu tespit edince kafeslerimizde küçük tahta parçaları kullandık. Yapmış olduğumuz mercekler Resim 1 de gösterilmiştir. Resim 1: Projede uygulanan tüm mercekler Bu durumda sıvı ilave edip lazer ışılarını kullandığımızda oluşturduğumuz sistemlerin beklentimiz doğrultusunda mercek gibi davrandığını gördük. Bu denemeler Resim 2 de gösterilen modellerle yapıldı. Aynı zamanda kafeslere değişik yönlerde kuvvetler uyguladığımızda odak uzaklıklarının ve kırılma miktarlarının değiştiğini de gözlemlemiş olduk.

5 Resim 2: Kalın kenarlı ve ince kenarlı mercekler İkinci aşamada aynı merceğin içinde bulunan kırıcı ortamı değiştirmek için farklı yoğunluktaki sıvıları kullandık. Bu durumda ince kenarlı mercek için Tablo 1 deki değerlere ulaştık. Literatür taramasında elde ettiğimiz deneylerde kullanılan ortamlara ait veriler Tablo 2 de gösterilmiştir. Yapılan çalışmanın resimleri Resim 3, Resim 4, Resim 5 ve Resim 6 da görülmektedir. Tablo 1: Aynı geometrik yapıdaki farklı kırıcılık özellikli maddelerin odak uzunlukları Kırıcı ortam Yoğunluk (g/cm 3 ) Odak uzaklığı (cm) Etanol 0, Saf su 1 10 Gliserin 1,26 7 Tablo 2: Sıvıların kırılma indisleri [4] SIVI Ortalama İndis Etil alkol 1,31 Su 1,35 Gliserin 1,48 Deneysel veriler ile ölçülen sistemlerin kırıcılık indisleri arasındaki ilişki incelendiğinde verilerin birbiriyle uyumu hemen göze çarpmaktadır. [1]

6 Resim 3: Paralel lazer ışın demeti Resim 4: Etanol ortamından geçen lazer ışınlarının odaklanması

7 Resim 5: Saf su ortamından geçen lazer ışınlarının odaklanması Resim 6: Gliserin ortamından geçen lazer ışınlarının odaklanması Ayrıca kalın kenarlı merceğe saf su konulup belli bir konumda sabitlendiğinde odak uzaklığı 11,4 cm olarak ölçüldü. Ayrıca Resim 7 de mercek içerisinde ilerleyen lazer ışınlarının izlediği yollar ve yaptığı yansımalar da net bir şekilde gözlenmiştir.

8 Resim 7: Lazer ışınlarının mercek ortamında izlediği yol. SONUÇ: Genel olarak proje çalışması ile %100 verim sağlanamasa bile oldukça etkili kullanılabilen ve amaçta belirtilen niteliklerde mercekler yapıldı. Bu mercekler istenilen nitelikte değişimleri ve bunun yanında lazerle yapılan deneylerde ışığın izlediği yol, kırılma ve yansımalar kolay ve başarılı bir şekilde gösterdi. Çünkü sistemde kullanılan sıvı moleküllerinden her aşamada lazer ışınını yansıtarak geçtiği yolun belirginleşmesine sebep oldu. Bu da deney aşamasına teorik çizimlerde gösterilen olayların merceklerin içerisinde nasıl değiştiğini gözlemlememizi sağladı. Elde edilen bulgular kullanılarak değişken sıvı ortamları için örnek bir sistemde bilinen literatür verileri ile karşılaştırıldı ve uyum içerisinde olduğu gözlendi. Diğer kırıcı ortamlar için gözlem yapılmadı. Bunun sebebi ince kenarlı mercekle yapılan deneyler sırasında silikon ile diğer maddelerin etkileşmesi sistemi olumsuz yönde etkiledi, bu durum bizde deneyin sağlıklı bir şekilde tamamlanamayacağı öngörüsünü oluşturdu. Çünkü silikon yeterince kuruyamamıştır sistemden sıvılar sızmaktaydı. Kalın kenarlı merceği elde etmek için sistemin kuvvet etkisi altında olması da ayrı bir sorun teşkil etmiştir. Kanaatimiz yeterince uygun bekleme fırsatı bulunup sistem tam işler hale geldiğinde bu sistemde istenilen sonuçlara ulaşılabilecektir. Kaynakça: 1) 2) 3) 4)

9 TEŞEKKÜR: Bu proje çalışması için yardımlarından dolayı başta çalıştay koordinatörümüz Prof. Dr. Mehmet AY a, proje danışmanlarımız Sayın Prof. Dr. Yaşar YILMAZ a ve Prof. Dr. Bekir AKTAŞ a, sorumlu teknisyenimiz Esra BOZKURT a, değerli çalıştay ekibine ve TÜSSİDE ye teşekkür ederiz.

10 ALİ OSMAN OLGAÇ: 09/06/1977 de Nevşehir de doğdu. İlkokulu Mihriban Emin Günel İlkokulunda tamamdı. Aynı yıl devlet parasız yatılı sınavlarını kazanarak Konya Ereğli de bulunan İvriz Öğretmen Lisesi ni kazandı. Orta okul ve liseyi burada tamamlayıp üniversite sınavında bir kez başarısız olduktan bir yıl sonra Balıkesir Ünv. Necatibey Eğitim Fakültesi Fizik öğretmenliği bölümünü kazandı. 4 yıllık lisans eğitimimi aldıktan sonra bir müddet Nevşehir de merkeze bağlı Çiflik kasabasında bir yıl vekil öğretmen olarak görev yaptı. Vatani görevini tamamlamak için Erzincan iline geçti. Askerlikten sonra Batman ili Sason ilçesi Ergünü İlköğretim Okulunda Fen bilgisi öğretmeni olarak göreve başladı. İki yıl orada çalıştıktan sonra evlenerek Nevşehir iline geçti. Burada Gamze adında bir kız çocuğu oldu. Halen Sulusaray YİBO da fen ve teknoloji öğretmeni olarak görevime devam etmektedir.ilgi alanları arasında uzay ve bilim kurgu filmleri bulunmaktadır. Başlangıç düzeyde almanca ve ingilizce bilmektedir. MEHMET BOZOKLU: 15/12/1978 de Kayseri de doğdu. İlkokulu Cemile Oğulcuklu İlkokulunda, orta okulu M. Sinan Öğretmen Lisesi orta kısmında DPY olarak, Liseyi Niğde Anadolu Öğretmen Lisesinde yine yatılı olarak tamamladı.lisans diplomasını Eğitimini Selçuk Üniversitesi Eğitim Fakültesi Fizik Öğretmenliği Bölümünden aldı Yılında MEB bağlı olarak Kayseri de Fen Bilgisi Öğretmeni olarak göreve başladı. Aynı yıl Erciyes Üniversitesinde Fen Bilimleri Enstitüsünde Fizik A.B.D. nda Tezli Yüksek Lisansa başladı yılında 297. Dnm. Yd. Sb. Öğretmen olarak G.Antep te askerliğini yaptı. Askerlik dönüşü af sınavları ile Y. Lisansa yeniden başladı ve 2007 yılında tamamladı. Bu esnada zorunlu hizmetini yapmak üzere Kayseri de H. İzzet Kurmel YİBO ya atandı ve 2008 yıllarında iki kez doktora eğitimine başladı fakat başarısızlık nedeniyle bıraktı. Lisans üstü eğitiminde malzeme bilimi temelli olarak Katı Elektrolitlerle ilgili çalışmalar yaptı. SCI indeksli dergilerde şu an itibariyle dört tanesi yayınlanmış bir tanesi yayın aşamasında toplam beş makalesi ve birkaç ulusal ve uluslar arası kongrede bildirim ve posterleri bulunmaktadır. Orta seviyede ingilizce bilmektedir. Hobileri arasında teknik ve turistik geziler, kitap okumak bulunmaktadır.