Optik merceklerin geometrisini anlama

Optik tasarımcılar optik merceklerden bahsederken, bir tekil mercek elemanına veya bir dizi mercek elemanına işaret ediyorlardır (Şekil 1). Tek parça merceklerin örnekleri arasında düz-konkav (PCX) mercekleri, iki yönlü konvoks (DCX) mercekleri, asferik mercekler vb. bulunur. Bileşen örneklere ise telemerkezli görüntüleme mercekleri, sonsuz düzeltme hedefleri, ışın genişleticileri vb. sayılabilir. Her bir kombinasyon, ışığı kendi özel mercek geometrisiyle kontrol eden bir dizi mercek elemanından oluşur.

Şekil 1: Düz-konveks mercek (soldaki tek eleman) ve telemerkezli görüntüleme merceği (sağdaki eleman kombinasyonu)

Snell'in kırılma yasası

Her tür mercek geometrisine girmeden önce, optik merceklerin nasıl kırılma özellikleri kullanarak ışığı büküldüğünü düşünün. Kırılma, ışığın bir ortama girdiği veya çıktığı zaman belirli bir miktar sapmasıdır. Sapma, ortamanın kırılmaya bağlı indeksine ve ışık açısıyla ilgili yüzey normale göre bağımlıdır. Bu özellik Snell'in kırılma yasası (denklem 1) tarafından yönetilmektedir; burada n1 incident ortamının kırılma indeksi, θ1 incident ışığın açısı, n2 kırılan ortamın indeksi ve θ2 kırılan ışığın açısıdır. Snell yasası, ışığın çeşitli ortamlar aracılığıyla seyahat ettiği zaman giriş açısı ile geçiş açısı arasındaki ilişkiyi açıklar (Şekil 2).

Snell'in kırılma yasası

Her tür mercek geometrisine girmeden önce, optik merceklerin nasıl kırılma özellikleri kullanarak ışığı büküldüğünü düşünün. Kırılma, ışığın bir ortama girdiği veya çıktığı zaman belirli bir miktar sapmasıdır. Sapma, ortamanın kırılmaya bağlı indeksine ve ışık açısıyla ilgili yüzey normale göre bağımlıdır. Bu özellik Snell'in kırılma yasası (denklem 1) tarafından yönetilmektedir; burada n1 incident ortamının kırılma indeksi, θ1 incident ışığın açısı, n2 kırılan ortamın indeksi ve θ2 kırılan ışığın açısıdır. Snell yasası, ışığın çeşitli ortamlar aracılığıyla seyahat ettiği zaman giriş açısı ile geçiş açısı arasındaki ilişkiyi açıklar (Şekil 2).

Şekil 2: Snell'in kırılma yasası