Alm. Linse (f), Fr. Lentille (f), İng. Lens. Ortak bir eksene sâhip iki kırıcı yüzey vâsıtasiyle sınırlanmış, cam ve kuvartz gibi saydam maddelerden yapılan optik âlet. Merceklerin en güzel örneği, gözümüzün yapısında bulunan göz billurudur. Göz billuru ince kenarlı bir mercektir. Gözlük camlarının tamamı da birer mercek teşkil eder. Mercekler tek başlarına kullanıldıkları gibi birkaç mercek birarada bir optik âleti de meydana getirebilir. Büyüteç, göz billuru ve gözlük camları tek başlarına kullanılan merceklere misaldir. Dürbünler, mikroskop, teleskop, sinema makinaları, fotoğraf makinaları, mercek sistemlerinin meydana getirdiği optik düzenlerdir.

Mercekler, incelenen cismin arzu edilen elverişli görüntüsünü verirler. Bu görüntü, istenilen duruma bağlı olarak cisimden daha büyük veya küçük, gerçek veya zâhirî (görünen) olabilir.

Bir merceği sınırlayan yüzeylerin tepe noktalarını birleştiren doğru, merceğin asal eksenini (optik eksen) meydana getirir. Mercekler, ince kenarlı ve kalın kenarlı diye iki gruba ayrılır:

İnce kenarlı mercek: Ortası, kenarlarına nazaran kalın olan mercektir. Merceğe herhangi bir şekilde gelen ışını kırarak optik eksene yaklaştırdığı için bu merceklere yakınsak mercek adı verilir. Asal eksene paralel olarak gelen ışınları kırarak bir noktada toplarlar. Bu nokta merceğin odak noktasıdır. Aynı uzaklıkta ve ters tarafta ikinci bir odak noktası daha bulunur.

Bulunduğu ortama göre kırılma indisi “n” olan saydam maddeden yapılmış ve küresel yüzeylerinin eğrilik yarıçapları r1 ve r2 olan bir merceğin odak uzaklığı f ile gösterilirse:

bağıntısı mevcuttur. Cismin merceğe uzaklığı U, görüntünün merceğe uzaklığı U’ ile gösterilirse: U, U’, f arasında:

bağıntısı da vardır.

Yarı çaplar, konvex (tümsek= dış bükey) yüzeyler için pozitif, konkav (çukur= içbükey) yüzeyler için negatif alınır. Şâyet herhangi bir yüzey düzlemse yarıçapı sonsuz alınır. Odak uzaklığı, ince kenarlı merceklerde pozitif, kalın kenarlarda ise negatif olarak hesaplara dâhil edilir. Cisim ve görüntüden gerçek olanların uzaklığı pozitif, zâhirî (görünen) olanlarınki negatif alınır. İnce kenarlı merceklerde odak noktasından uzakta bulunan cisimlerin görüntüleri dâima, gerçek ve terstir. Odak ile mercek arasındaki cisimlerin görüntüleri ise dâima düz, zâhirî ve cisimden büyüktür.

Kalın kenarlı mercek: Ortası kenarlarından daha ince olan merceklere denir. Merceğe herhangi bir şekilde gelen ışını, optik eksenden uzaklaştırdığı için kalın kenarlı merceklere ıraksak mercek adı verilir. Kalın kenarlı merceklerin meydana getirdiği görüntü dâima düz, zâhirî ve cisimden küçüktür.

Bir merceğin odak uzaklığının metre cinsinden tersine o merceğin yakınsaması veya gücü denir.

Bu güç, kırıcılık gücüdür. Merceğin odak uzaklığı ne kadar küçükse gücü veya yakınsaması o kadar büyük olur.

Mercek Kusurları (Aberasyon):

Gerçek görüntünün, basit bir teorinin tahminlerinden olan farklılıklarına kusur veya aberasyon adı verilir. Işığın renklerine bağlı olarak merceğin kırılma indisinin değişmesinin sebep olduğu kusurlara kromatik aberasyon denir. Işık tek renkli (monokromatik) olduğu zaman bile monokromatik aberasyon vardır.

Renksemezlik (kromatik aberasyon): Merceğin odak uzaklığı, kırılma indisine bağlı olduğundan, mercek üzerine düşen beyaz ışığın yedi renkli ışınları, mor renkten kırmızı renge doğru mercekten gittikçe uzaklaşan noktalarda odaklanırlar. Böyle görüntüler teleskop, mikroskop ve benzeri sistemlerde inceleme güçlüğü ortaya çıkarır. Bu kusur akromatik merceklerle düzeltilir. Akromatik mercekler bitiştirilmiş bir ince kenarlı ve bir kalın kenarlı merceklerdir. Merceklerin bitiştirilen yüzlerinin eğrilik yarıçapları eşit olup, kalın kenarlı merceğin diğer yüzü düzdür. Birisi krown, diğeri flint camından yapılır.

Küresellik kusuru (Küresel aberasyon): Yaklaştırıcı merceklerin kenarları orta kısımlarına nazaran daha büyük değerde yaklaştırma gücüne sahiptir. Bu sebepten mercek üzerine düşen ışınlardan kenarlarda kırılanlar, ortada kırılanlara nazaran merceğe daha yakın noktalarda odaklanırlar. Bu durumda ekran üzerine alınan görüntü netleştirilemez. Bu kusurun düzeltilmesi için birkaç yol uygulanır. En ekonomik olanları merceğin ince kısımlarını diyaframla kapatmak veya kırılma indisleri farklı incekanarlı ve kalınkenarlı mercekleri bitiştirerek kullanmaktır. Bu mercekler flint ve krown camından yapılırlar.

Astigmatlık: Bir mercek karşısında ebatları büyük bir cisim bulunursa, bunun optik eksenden uzak noktaları mercek yüzeyine eğik ışınlar göndereceğinden, görüntü kenarlarının netliği bozulur. Bu kusur bir tek mercekte düzeltilemez, ancak mercek sistemlerinde, meselâ fotoğraf makinası veya sinema makinasında düzeltilir.

Bunun yanında koma, alan eğriliği ve distorsiyon gibi mercek kusurları da mevcuttur.

Mercek Tipleri

Mikroskop objektifleri: Bu tip mercekler küçük cisimleri büyütmek gâyesiyle kullanılır. Odak uzaklıkları genellikle 2 ilâ 4,8 mm arasında değişir. Büyütme kapasitesi 1000 ilâ 5000 arasındadır.

Teleskop objektifleri: Teleskop objektifleri uzak mesâfedeki cisimleri incelemek gâyesiyle kullanılır. Bu mercekler büyük çaplara ve odak uzaklıklarına sâhiptir. Teleskop merceklerinde kürevî, koma, kromatik kusurlar düzeltilebilir. Fakat astigmatik ve alan eğriliği genellikle düzeltilemez. Burada mercekler büyük olduğundan 50 cm veya daha fazla kromatik kusur ortaya çıkar, bunu da düzeltmek imkânsızdır.

Periskop: Genellikle denizaltında kullanılan türü en çok bilinenidir. Fakat diğer endüstri dallarında da kullanılır.

Kamera objektifleri: Genellikle fotoğraf makinalarında ve televizyon kameralarında kullanılır. Cisimlerin görüntülerini bir film üzerine düşürmeye yararlar.

Gözlükler: Göz kusurlarını gidermek için kullanılan mercek türleridir.

Aydınlatma mercekleri: Genellikle ışığı toplamak ve odaklamak gâyesiyle kullanılır. Projektörlerde ve mikroskopların aydınlatılmasında bu tür mercekler kullanılır.