Işığın tanımı konusunda bugüne kadar birçok teori ortaya atılmıştır. Newton, ışığın taneciklerden oluştuğunu savunmuş ve bu düşünceye göre ışığın bir doğrultuda hareketi, yansıma ve kırılma gibi özelliklerini açıklamıştır.
Huygens ise ışığın dalgalar halinde yayıldığını söyleyerek "dalga teorisi" ni ortaya atmış, Thomas Young ise renklerin ışığın dalga boyunun değişikliğiyle oluştuğunu göstermiştir. Işığın bir elektromanyetik dalga olduğu fikrini ilk ortaya atan ise Magwell'dir.
Günümüzde ışığın elektromanyetik spektrumun görülebilir kısmı olduğu bilinmekte ve dalga şeklinde yayılan fotonlardan meydana geldiği kabul edilmektedir. Ancak bu teori de ışığın bazı özelliklerini tam olarak açıklayamamaktadır.
Bir ışık dalgasının bir ortamdan diğerine girdiğinde frekansı değişmezken hızı değişir. Işık dalgalarının hızı boşlukta yaklaşık 300.000 km/sn'dir. Havada bu hız biraz daha yavaştır. Işık hızı suda 225.000 km/sn iken camda 200.000 km/sn'dir. Işık dalgalarının enerjisi ise dalgaboyu ile ters orantılıdır. Işığın boşluktaki hızının başka bir ortamdaki hızına oranı "kırılma indisi" adını alır ve n ile gösterilir.
nhava: 1,0 nsu: 1,3 ncam : 1,5'dir.
Işık, saydam bir ortamdan başka bir saydam ortama girerken bir miktar doğrultu değiştirir. Bu doğrultu değişikliği şu şekildedir ;
n1 sin 1 = n2 sin 2
n1 : Birinci ortamın kırılma indisi
n2 : İkinci ortamın kırılma indisi
sin 1 : Gelen ışının normalle yaptığı açının sinüsü
sin 2 : Kırılan ışının normalle yaptığı açının sinüsü
Yansıma:
Bir ortamdan ikinci ortama gelen ışık demetlerinin bir kısmının veya tamamının, ikinci ortamın yüzeyinden tekrar birinci ortama geri dönmesidir.
Difraksiyon (kırınım):
Işığın çok küçük bir aralıktan geçmesi ile aralığın kenarına çarpan ışık dalgalarının normal yolundan sapmasıdır.
Işığın saçılımı:
Işık yolu üzerindeki bir takım partiküllere çarpar. Bu partiküller ışığın dalga boyundan büyükse tüm dalga boyları saçıldığı için beyaz renk oluşur. Partiküller ışık dalga boyundan küçükse ışığın saçılımı dalga boyu ile ters orantılı saçılır ve değişik renkler ortaya çıkar.
İnterferans (Girişim):
Bir ışık kaynağından çıkan ışık dalgalarının bir yada iki yarıktan geçip bir ekran üzerine düşürülmesiyle aydınlık ve karanlık saçakların oluşmasıdır.
Optikte önemli bir yere sahip olan mercekler yüzyıllardır çeşitli amaçlar için kullanılmaktadır. Cam, plastik, akrilik vb. gibi saydam materyalden yapılabilirler. Çoğu zaman lens adı altında da incelenirler. Merceklerin kırma gücü birimi diyopri'dir.
Diyoptri ( D ) = 1 / f
f = ( metre olarak odak uzaklığı )
Bir mercek sonsuzdan gelen ışınları 1 metreye odaklıyorsa kırma gücü 1 diyoptri'dir. Odak uzaklığı azaldıkça merceğin kırma gücü artarken, odak uzaklığı arttıkça merceğin kırma gücü azalır. Bir merceğin gücü lensometre adı verilen aletlerle ölçülebilir.
Mercekler geometrik özelliklerine göre değişik isimler alırlar.
Sferik (Küresel) Mercekler:
Her eksende kırıcılıkları aynı olan merceklerdir. Bu tip merceklerde ışık hangi eksende gelirse gelsin merceğin diyoptrisi kadar kırınıma uğrar. 2'ye ayrılırlar.
Konveks (Yakınsak) Mercekler:
Işık ışınlarını kırarak daha toplu bir hale getirirler. Pozitif (+) diyoptrili merceklerdir. Dışbükey mercek adı altında da incelenirler. Planokonveks, bikonveks veya menisküs şeklinde olabilirler. Genellikle bir cisme bakıldığında, cismi daha büyük gösterirler. Mercek sağa sola hareket ettirildiğinde bakılan cismin görüntüsü hareket yönünün ters yönünde hareket eder.
Konkav (Iraksak) Mercekler:
Işık ışınlarını kırarak daha dağınık bir hale getirirler. Negatif (-) diyoptrili mercekler olup içbükey mercek adı altında da incelenirler. Planokonkav, bikonkav veya menisküs şeklinde olabilirler.
Genellikle cisimleri daha küçük gösterirler. Mercek sağa sola hareket ettirildiğinde bakılan cismin görüntüsü hareket yönü ile aynı yöne hareket eder.
Astigmatik Mercekler:
Silindirik mercekler veya torik mercekler adı altında da incelenmektedirler. Astigmatik merceklerde, sferik merceklerde olduğu gibi ışığın tüm eksenlerde eşit diyoptride kırılma durumu yoktur. Basit olarak açıklamak gerekirse; asal eksene ve birbirine dik konumdaki AB ve CD ışıklı cisimlerinin görüntüleri söz konusu olunca bu mercekler, ışıklı cisimlerden birine etki ederken diğerine herhangi bir kırıcılıkları olmayan merceklerdir.
Aberasyon, merceğin geometrik şekline ve büyüklüğüne veya gelen ışığın farklı dalga boyları içermesine bağlı olarak görüntüde oluşan bozukluklardır. Değişik tipte aberasyonlar tanımlanmıştır.
Sferik aberasyon:
Merceğin kenar noktalarına gelen ışık demetleri optik merkeze gelenlere göre daha çok kırılırlar. Gözde sferik aberasyon pupilla (gözbebeği) geniş iken önem kazanır. Çünkü alacakaranlıkta pupilla genişler. Buna bağlı olarak göze gelen ışık demeti geniş olur. Bu demetin kenar noktalarındaki ışınların merkezdekilere göre daha fazla kırılmaları sonucu da gece miyopisi oluşur.
Distorsiyon:
Özellikle yüksek diyoptrili merceklerde köşeli yapılar distorsiyona uğrar. Konveks bir mercekle kare şeklindeki bir cisim iğne yastığı, konkav bir mercekle fıçı görünümü alabilir.
Kromatik aberasyon:
Beyaz ışığın mercek tarafından kendini oluşturan renklere (dalga boylarına) ayrılmasıdır. İnsan gözünde de en çok mavi ışık kırılır. Bu nedenle miyop göz kırmızı ışığı daha net görürken hipermetrop göz mavi ışığı daha net görür.
Birbirine paralel olmayan (keşişen) iki düzlem arasındaki saydam ortamlara prizma denir. Hava ortamında bulunan prizmalarda ışık her iki yüzeyde de kırılacağı için prizmanın tabanına doğru bir yön değiştirme gösterir. Buna bağlı olarak da cisimler prizmanın tepesine doğru yer değiştirmiş gibi görülür.
Şekil 1.2'ye bakacak olursak; A noktasından baktığımızda G noktasından gelen ışık Gl noktasından geliyormuş gibi görülür. Prizmalar, tepe açısına veya sapma açısı prizm diyoptrisine göre sınıflandırılır. Bir metre uzaklıktaki bir cismin görüntüsünü 1 cm yer değiştiren prizmanın kırıcılığı 1 prizmatik diyoptridir ve 1ΔD şeklinde gösterilir.
