1. Həndəsi optika

 İşıq elektromaqnit dalğasıdır. Lakin işığın dalğa uzunluğu maneələrin ölçülərindən xeyli kiçikdirsə, işıq hadisələrini həndəsi optikanın üsulları ilə təsvir etmək mümkündür. Həndəsi optikada əsas anlayış işıq şüası anlayışıdır. İşıq enerjisinin yayılma istiqamətini göstərən xətlərə işıq şüaları deyilir. Həndəsi optikanın üç əsas qanunu vardır: bircins mühitdə işığın düz xətt boyunca yayılması qanunu, işığın qaytma və sınma qanunları.

Bircins mühitdə işıq düz xətt boyunca yayılır. Kölgənin əmələ gəlməsi işığın düz xətt boyunca yayılması ilə izah olunur.

İki mühitin sərhədində isə şüa öz istiqamətini dəyişir. İşığın bir hissəsi birinci mühitə qayıdır. Bu hadisə işığın qayıtması adlanır. Eyni zamanda işıq qismən ikinci mühitə keçir və bu zaman yayılma istiqamətini dəyişir. Bu, işığın sınma hadisəsi adlanır.

İki mühiti bir- birindən ayaıran səthə SA şüası düşür. Qaytarıcı səthə A nöqtəsində AN perpendikulyarını qaldıraq.  qayıdan,   isə sınan şüadır. Düşən şüa ilə qaytarıcı səthə qaldırılan AN perpendikulyarı arasındakı  bucağına düşmə bucağı deyilir. Qaytarıcı səthin normalı ilə qayıdan şüa arasındakı  bucağına qayıtma bucağı deyilir. Sınan şüa ilə mühitlərin ayrılma səthinə çəkilən perpendikulyar arasında qalan  bucağısınma bucağı deyilir.

İşığın qayıtma qanunu. Düşən şüa, qayıdan şüa və şüanın düşmə nöqtəsindən iki mühiti ayıran sərhədə qaldırılan perpendikulyar bir müstəvidə yerləşir. Qayıtma bucağı düşmə bucağına bərabərdir, .

İşığın sınma qanunu. Düşən şüa, sınan şüa və düşmə nöqtəsindən iki mühiti ayıran sərhəddə çəkilmiş perpendikulyar bir müstəvi üzərində yerləşir. Düşmə bucağının sinusunun sınma bucağının sinusuna olan nisbəti verilmiş iki mühit üçün sabit kəmiyyətdir:

burada   ikinci mühitin birinci mühitə nisbətən sındırma əmsalı adlanır. İki cür sındırma əmsalı vardır: mütləq və nisbi sındırma əmsalları. Mühitin vakuuma nəzərən sındırma əmsalına həmin mühitin mütləq sındırma əmsalı deyilir. Nisbi sındırma əmsalı  ikinci mühitin mütləq sındırma əmsalı - nin birinci mühitin mütləq sındırma əmsalı - ə olan nisbətinə bərabərdir:

Onda sınma qanununun ifadəsi aşağıdakı kimi olar:

Mühitin mütləq sındırma əmsalının fiziki mənası –işığın vakuumda yayılma sürətinin  verilmiş mühitdə yayılma sürətindən neçə dəfə çox olduğunu göstərir, yəni

Beləliklə, nisbi sındırma əmsalı  birinci və ikinci mühitlərdə işığın yayılma nisbətini göstərir:

.

Mütləq sındırma əmsalı böyük olan mühitlərə optik sıx mühitlər deyilir. Şüa optik sıx mühitdən optik seyrək mühitə keçdikdə (n₁>n₂) tam daxili qayıtma hadisəsi müşahidə oluna bilər, yəni işığın hamısı iki mühiti ayıran sərhəddən birinci mühitə qayıdır, başqa sözlə sınan şüa olmur. Tam daxili qayıtma verən düşmə bucağının ən kiçik qiymətinə tam qayıtmanın limit bucağı deyilir və

düsturu ilə hesablanır.

Əgər ikinci mühit havadırsa, onda  və

olar.

Mütləq güzgüdə cismin xəyalı mövhumi, özü boyda və güzgüyə nəzərən simmetrik alınır. Sferik səthlərlə hüdudlanmış şəffaf cisimlərə linzalar deyilir. Toplayıcı və səpici olmaqla iki cür linzalar vardır. Toplayıcı linzanın baş optik oxuna paralel düşən şüaların linzada sındıqdan sonra baş optik oxla kəsişdiyi nöqtəyə linzanın baş fokus nöqtəsi deyilir. Fokus nöqtəsi ilə linza arasındakı məsafə fokus məsafəsi  adlanır.  fokus məsafəsinin BS-də vahidi -dir.

Nöqtənin linzada xəyalını qurmaq üçün aşağıdakı şüalardan istifadə olunur: 1. Optik mərkəzdən keçən şüa istiqamətini dəyişmədən düz keçir. 2. Baş optik oxa paralel olaraq linzaya düşən şüa sınandan sonra fokus nöqtəsindən keçir.

Cismdən linzaya qədər məsafəyə cisim məsafəsi , xəyaldan linzaya qədər olan məsafəyə isə xəyal məsafəsi  deyilir. Linzanın  fokus məsafəsini   cisim məsafəsi və  xəyal məsafəsi ilə əlaqələndirən düsturu toplayıcı nazik linzanın düsturudur.

Toplayıcı linzada xəyalın qurulmasının müxtəlif halları:

1.     Cisim linzada sonsuz uzaq məsafədə yerlşəşir, . Onda xəyal baş fokusda nöqtə şəkilində alınır:

2.     Cisim ikiqat fokusun arxasında yerləşir, .Xəyal baş fokusla ikiqat fokus arasında həqiqi, tərsinə çevrilmiş və kiçildilmiş alınır .

3.     Cisim ikiqat fokusda yerləşir . Bu halda xəyal ikiqat fokusda, cisim özü boyda, həqiqi və tərsinə alınır .

4.    Cisim baş fokusla ikiqat fokus arasında yerləşir, . Xəyal həqiqi, böyüdülmüş və ikiqat fokusun arxasında alınır .

5.    Cisim baş fokus nöqtəsində yerləşir . Onda   , cisimdən gələn şüalar linzada sınandan sonra bir-birinə paralel olur, yəni xəyalı qurmaq mümükün deyildir.

6.    Cisim baş fokus nöqtəsilə linza arasında yerləşir. Bu halda cismin xəyalı mövhumi, düzünə və böyüdülmüş alınır.

Qeyd etmək lazımdır ki, xəyal həqiqi olduqda -in işarəsi müsbət, mövhumi olduqda isə mənfi göturulməlidir. Xəyal mövhumi olduqda linza düsturu

.

Səpici linza halında   və alınan xəyal həmişə mövhumi olduğundan linza düsturunu aşağıdakı kimi yaza bilərik:

.

Səpici linzada cisim xəyalı  məsafəsindən asılı olmayaraq mövhumi, düzünə və kiçildilmiş alınır.

Xəyalın xətti ölçülərinin cismin xətti ölçülərinə olan nisbətinə linzanın böyütməsi deyilir:

,

burada -cismin hündürlüyü, - isə xəyalın hündürlüyüdür. Linzanın böyütməsi həmçinin xəyal məsafəsinin cisim məsafəsinə olan nisbətinə bərabərdir:

.

- nin vahidi yoxdur.

Fokus məsafəsinin tərs qiymətinə linzanın optik qüvvəsi deyilir:

.

BS-də linzanın optik qüvvəsi dioptriyalarla () ölçülür. Fokus məsafəsi 1 m olan linzanın optik qüvvəsinə 1 dioptriya deyilir: .

Toplayıcı linzada , səpicidə isə - dır. Lupa fokus məsafəsi  olan toplayıcı linzadır, gözlə çətin seçilən kiçik cisimlərin böyüdülmüş mövhumi xəyalını almaqdan ötrü istifadə olunur. Cismi  məsafəsində fokusa yaxın yerləşdirirlər. Eynəkdən gözün nöqsanlarını aradan qaldırmaq üçün istifadə edirlər. Yaxıngörməni səpici linzalı eynək, uzaqgörməni isə toplayıcı linzalı eynək taxmaqla aradan qaldırırlar. Fotoaparat - cisimlərin keçildilmiş həqiqi xəyalını almaq üçündür. Cisim  məsafəsində yerləşdirilir. Cisimlərin ekranda böyüdülmüş həqiqi xəyalını proeksiya aparatı ilə alırlar və o  məsafəsində yerləşdirilir.