Işık dalgaları havada yayılırken cam, su, gaz, yansıtıcı parlak bir yüzey olan ayna gibi çeşitli materyallere çarpar ve bu yüzeylerde yansır, kırılır ya da emilir. Üzerlerine düşen ışığı tamamıyla geçirebilen, cam, su ve hava gibi maddelere şeffaf (saydam) maddeler denir. 

Gelen Işık: Bir konuya doğru gelen bir ışık ışınına gelen ışık ya da düşen ışık denir.

Optik bilimi temel olarak ışığın bir ortamdan başka bir ortama geçerken kırılması olgusuna dayanır. Işık dalgaları şeffaf (saydam) bir ortamdan başka bir şeffaf ortama geçerken bir bölümü yansıyarak geldiği ortama dönerken, bir bölümü yönünü değiştirerek ilerler. Işığın bir ortamdan geçtikten sonra başka bir ortama geçerken yönünün değişmesine ışığın kırılması denir. 

Her geçirgen ortamın bir kırılma indisi (katsayısı) vardır. Kırılma indisi; ışığın boşluktaki hızıyla, şeffaf bir ortamdaki hızı arasındaki oranı gösteren bir sayıdır. Yani, şeffaf ortamda ışığın yayılma hızının, ışığın havada (boşlukta) yayılma hızının kaç katı olduğunun bir ifadesidir. Kırılma indisi büyük olan ortama çok yoğun ortam, küçük olan ortama da az yoğun ortam denir.

Bir merceğin görüntü vermesi ışığın kırılma olgusuna dayanır. Kırılma olayı sonucunda ışığı toplamaya ya da dağıtmaya yarayan saydam nesnelere mercek denir. Mercekler, içinden geçen ışığın yönünü değiştiren maddelerdir.

• Renklerin bozulması,
• Küresel bozulma,
• Görüntünün kavisli olmasından doğan hatalar,
• Görüntünün bükülmesi,
• Astigmatik hata.

Odak Noktası (Odak): Bir merceğe asal eksene paralel olarak gelen ışık ışınlar mercekten geçtikten sonra kırılarak merceğin arka tarafında asal eksen üzerinde belirli bir noktada kesişirler. Bu noktaya odak noktası diyoruz. Işık dalgaları dış bükey (ince kenarlı) bir mercekten geçtikten sonra birleştiği odak noktasında konunun net ve aydınlık görüntüsü oluşur.

Dış bükey merceklere ince kenarlı mercek de denir. Nedeni, kenarlarının ince, merkezinin (ortasının) kalın olmasıdır. Dış bükey mercekler, üzerine düşen ışık dalgalarını mercekten geçtikten sonra birbirine yakınlaştırır. Merceğe gelen ışık dalgalarını kırarak optik eksene yaklaştırdığı için bu mercekler “yakınsak mercek” olarak da bilinir. Dış bükey mercekler, üzerine düşen ışık ışınlarını merceği geçtikten sonra bir noktada toplarlar. Bu nokta odak noktasıdır.

İç bükey merceklere kalın kenarlı mercek de denir. Nedeni, kenarlarının kalın, merkezinin (ortasının) ince olmasıdır. İç bükey mercekler üzerlerine gelen ışık dalgalarını dağıtma özelliğine sahiptirler. İç bükey merceğe gelen ışık dalgaları mercek içinden geçerken birbirinden uzaklaşarak kırılır. İç bükey merceklerin meydana getirdiği görüntü daima düz, sanal (hayali) ve nesneden küçüktür. İç bükey mercekler gerçek görüntü oluşturmadıkları için bu merceklere negatif mercekler de denir.

Merceğe gelen ışık ışınlarını kırarak optik eksenden uzaklaştırdığı için iç bükey mercekler “ıraksak mercek” olarak da bilinir.

Optik Merkez: Merceklerin merkezine “optik merkez” adı verilir. Optik merkez daha çok objektifin ön ve arka elemanları arasındaki orta noktadır.

Odak uzaklığı adı verilir.

Odak (Görüntü) Düzlemi: Merceğe gelen ışık dalgaları mercekten geçer ve bu geçiş sırasında kırılır, en son olarak da merceğin arkasında birleşir. Görüntünün ters ve net olarak şekillendiği bu birleşim noktası odak düzlemi ya da görüntü düzlemi olarak isimlendirilir. Mercek sonsuza netlendiğinde odak noktası görüntü düzlemi üzerindedir. Odak düzlemi fotoğrafta, sinemada filmin yerleştirildiği yerdir. Videoda ise görüntü tüplerinin ön yüzleridir, CCD ya da CMOS görüntü algılayıcıların yüzeyidir.

Astigmatik Hata: Mercek üzerine düşey ve eğri gelen ışınlar merceğin diğer tarafında aynı noktada görüntü oluşturmamaktadır. Farklı noktalarda net olmaktadırlar. Bu durum konunun yatay ve düşey çizgilerinin birlikte net  olma olanağını ortadan kaldırmaktadırlar. Astigmatizm en çok görüntü çevresinde meydana gelmektedir.

Küresel Bozulma: Merceğin yapısı küresel olduğundan merceğe gelen ışık ışınlarının merceğin merkezine yakın olanlarıyla uzak olanların kırılmaları farklı olur ve ışınlar merceğin ekseni üzerinde farklı noktalarda ekseni keserler. Bu da görüntü düzeyinde oluşan görüntünün seçikliğini bozmaktadır.

Işık dalgaları havada yayılırken cam, su, gaz, yansıtıcı parlak bir yüzey olan ayna gibi çeşitli materyallere çarpar ve bu yüzeylerde yansır, kırılır ya da emilir. Üzerine düşen ışığı geçirip geçirmemelerine göre, maddeler üç kısımda incelenir. Üzerlerine düşen ışığı tamamıyla geçirebilen, cam, su ve hava gibi maddelere şeffaf (saydam) maddeler denir. Üzerine düşen ışığın bir kısmını geçiren maddelere yarı şeffaf (yarı saydam) maddeler, hiç geçirmeyenlere ise şeffaf olmayan (saydam olmayan) maddeler denir.

Işık denildiğinde hareket eden bir olgu anlaşılır. Yani ışık durağan değil, hareket halindedir. Hareket eden ışığa, ışın adı verilir.

Işığın kırılmasının nedeni; farklı şeffaf ortamlarda farklı hızlarla yayılmasıdır. Bu kırılma az yoğun ortamdan çok yoğun ortama geçerken daha fazladır (havadan suya, cama geçiş gibi). Yarım su dolu bir bardağa doldurulmuş su ile havanın sınırını oluşturduğu yüzeyde resim fırçasının kırılmış gibi görülmesi ya da havuza bakıldığında tabanının daha yakın görünmesi gibi olaylar ışığın kırılmasının sonuçlarıdır. 

Işık yayılırken daha yoğun bir ortamla karşılaştığında yansımayan ışık ışınları bu yüzey tarafından emilir. Bu olaya ışığın emilmesi denir. Nesne yüzeyinin özelliğine göre nesnenin üzerine düşen ışığın bir kısmı veya tamamı emilir ve yüzey tarafından yok edilen ışınlar kırılma ve yansıma özelliği gösteremez.

Işık, şeffaf (saydam) olmayan ve ışığı geçirmeyen bir nesne üzerine çarptığında, nesnenin özelliğine uygun olarak gerisin geriye yansır. Bu duruma ışığın yansıması denir.