Bardaktaki
kaşık
neden kırık?
Su dalgaları derinlik değişince doğrultu değiştiriyordu. Işık da yoğunluğu farklı bir ortama geçince aynısını yapıyor. Bu ünitede n = c/v kırılma indisi ve Snell Yasası var.
Su dalgaları bir ortamda ilerlerken derinliği farklı bir ortama geçerken ilerleme doğrultusunu değiştirir. Bunun benzerini ışık ışınlarında da gözlemleyebiliriz. Işık ışınları da su dalgaları gibi farklı yoğunluktaki bir ortama geçtiğinde doğrultusunu değiştirir.
Çay bardağına bakıldığında çay bardağının içindeki kaşığın kırık görülmesi, gök kuşağının renkli görülmesi, serap olayı vb. olaylar örnek gösterilebilir.
Su dalgalarındaki derin ortamdaki dalganın hareketi ile ışığın az yoğun ortamda hareket etmesi ve su dalgalarının sığ ortamda hareketi ile ışığın çok yoğun ortamdaki hareketi benzerlik gösterir.
Ara kesit yüzeyine dik gelen ışık su dalgalarında olduğu gibi kırılmadan yoluna devam eder. Yani gelme açısı 0° ise kırılma açısı da 0°dır; ortam değişse bile doğrultu değişmez (hız ve dalga boyu yine değişir).
Yoğunlukları farklı saydam iki ortamdan ışığın birinden diğerine geçerken doğrultusunu değiştirmesi olayına kırılma denir.
Ortamların kırıcılık indisleri kırılmanın şeklini belirler.
Işığın boşluktaki hızının (c = 3x10⁸ m/s) herhangi bir saydam ortamdaki ortalama hızına (v) oranına o ortamın kırılma indisi (kırıcılık indisi) denir. n sembolüyle gösterilir.
c ışığın boşluktaki hızı, v ise ışığın o saydam ortamdaki ortalama hızıdır. Ortamda ışık yavaşladıkça n büyür.
Havanın kırıcılık indisi bire çok yakın olduğundan 1 kabul edilir. Bu yüzden sorularda "havadan" gelen ışın için n = 1 yazılır.
Işık tersinir yol izler. Geldiği yoldan geri döner. Bir kırılma çizimini ters yönde okuyabilirsin: gelen ile kırılan ışının rolleri yer değiştirir, açılar aynı kalır.
Bu denklem Snell Yasası olarak adlandırılır.
Işık ışınları saydam bir ortamdan diğerine geçerken ortalama hızının büyüklüğü ve dalga boyu değişir. Frekans sadece kaynağa bağlı olduğundan değişmez.
Peki ışığın rengi değişir mi? Hayır. Rengi belirleyen büyüklük frekanstır ve frekans ortam değiştirirken sabit kalır. Dalga boyu değişir ama renk değişmez — suyun içindeki kırmızı ışık yine kırmızıdır.
Yani bu yönde tam yansıma olmaz; ışın ne açıyla gelirse gelsin ikinci ortama geçer.
Kırılma indisi büyük olan ortamdan küçük olan ortama gönderilen ışının gelme açısı arttıkça kırılma açısı da artar. Gelme açısı belli bir değere ulaştığında kırılma açısı 90° olur. Işın ortamları ayıran yüzey üzerinde hareket eder. Kırılma açısını 90° yapan gelme açısına sınır açısı denir.
Bazen de çok kırıcı ortamdan az kırıcı ortama gönderilen ışığın tamamı ara kesit yüzeyinde ayna varmış gibi yansır. Bu olaya tam yansıma denir.
| Geçiş | Kırılma yönü | Hız | Karşı ortama geçer mi? |
|---|---|---|---|
| Az yoğun → çok yoğun (n₁ < n₂) | Normale yaklaşarak kırılır | v₁ > v₂, sürat azalır | Daima geçer |
| Çok yoğun → az yoğun (n₁ > n₂) | Normalden uzaklaşarak kırılır | Sürat artar | Gelme açısı sınır açısından büyükse geçmez, tam yansır |
| Yüzeye dik gelirse (i = 0°) | Kırılmaz, doğrultusu değişmez | Değişir | Geçer |
Rastgele gelen ifadeyi oku, doğru seçeneği işaretle.
Kırılma, gözünün her gün yanıldığı olay.
Çay bardağına bakıldığında çay bardağının içindeki kaşığın kırık görülmesi kırılmaya verilen ilk örnektir: sudan havaya geçen ışınlar normalden uzaklaşarak kırılır, göz onları düz gelmiş sanır.
Sudan havaya çıkan ışınlar kırıldığı için dipten gelen ışınların uzantısı yukarıda kesişir. Su çok yoğun, hava az yoğun ortamdır; ışın normalden uzaklaşarak kırılır.
Bu serap olayıdır ve ışığın kırılmasının en çarpıcı örneklerinden biridir: serap olayı vb. olaylar örnek gösterilebilir. Sıcak havanın yoğunluğu farklı olduğu için ışık doğrultu değiştirir.
Gök kuşağının renkli görülmesi de kırılma örneğidir. Işık ortam değiştirirken her rengin kırılma miktarı farklıdır — çünkü ortamın kırılma indisi dalga boyuna göre değişir (buna ayrışma/dispersiyon denir). Dalga boyu büyük olan kırmızı az, küçük olan mor çok kırıldığı için renkler birbirinden ayrılır. Işığın rengi değişmez; renk frekansa bağlıdır ve frekans ortam değiştirirken sabit kalır.
Belli bir açıdan sonra yukarıyı değil, suyun dibini görürsün. Çünkü gelme açısı sınır açısından büyük olduğu için ışın aynı açı ile yüzeyden yansıma yaparak geldiği ortama geri döner — su yüzeyi ayna gibi davranır.
Baloncuk parlak gümüş gibi görünür. Camdan havaya geçmeye çalışan ışığın büyük kısmı tam yansımaya uğrar: ışığın tamamı ara kesit yüzeyinde ayna varmış gibi yansır.
Balığın gerçek yeri gördüğün yer değil. Suya dik bakarsan sorun yok, çünkü ara kesit yüzeyine dik gelen ışık kırılmadan yoluna devam eder; eğik bakışta doğrultu değişir.
Hayır: Frekans sadece kaynağa bağlı olduğundan değişmez. Değişenler ortalama hızın büyüklüğü ve dalga boyu. Bu üçlüyü karıştırmak en sık kaybedilen puan.
n₁ = 1 yaz ve Snell yasasını kur: sin i · n₁ = sin r · n₂. Çünkü havanın kırıcılık indisi bire çok yakın olduğundan 1 kabul edilir.
30 sorudan oluşan bu test ile "Işığın Kırılması" ünitesini ne kadar kavradığını gör. Her sorudan sonra anında geri bildirim alacaksın.
Yoğunlukları farklı saydam iki ortamdan ışığın birinden diğerine geçerken doğrultusunu değiştirmesi olayına kırılma denir.
Işığın boşluktaki hızının bir saydam ortamdaki ortalama hızına oranına o ortamın kırılma indisi denir.
Havanın kırıcılık indisi bire çok yakın olduğundan 1 kabul edilir.
sin i / sin r = n₂ / n₁ bağıntısının düzenlenmiş hâli; bu denklem Snell Yasası olarak adlandırılır.
Gelen ışın, kırılan ışın ve yüzeyin normali aynı düzlem içindedir.
Ortam değişmemek şartı ile gelme açısının sinüsünün kırılma açısının sinüsüne oranı sabittir.
Gelinen ortam boşluk ya da hava ise mutlak kırılma indisi, değilse ikinci ortamın birinciye göre bağıl kırılma indisi denir.
n₁ < n₂ ise ışın normale yaklaşarak kırılır; v₁ > v₂, kırılan ışığın ortalama sürati azalır.
Az yoğun ortamdan çok yoğun ortama gelen ışın daima karşı ortama geçer.
Kırılma indisi büyük ortamdan küçük ortama gönderilen ışının gelme açısı arttıkça kırılma açısı da artar.
Kırılma açısını 90° yapan gelme açısına sınır açısı denir; ışın ortamları ayıran yüzey üzerinde hareket eder.
Çok kırıcı ortamdan az kırıcı ortama gönderilen ışığın tamamının ara kesit yüzeyinde yansımasına tam yansıma denir.
Ara kesit yüzeyine dik gelen ışık su dalgalarında olduğu gibi kırılmadan yoluna devam eder.
Ortam değişirken ortalama hızın büyüklüğü ve dalga boyu değişir; frekans sadece kaynağa bağlı olduğundan değişmez.
Derin ortamdaki su dalgası ile ışığın az yoğun ortamdaki hareketi; sığ ortam ile çok yoğun ortam benzerlik gösterir.
Bardaktaki kaşığın kırık görülmesi, gök kuşağının renkli görülmesi, serap olayı kırılma örnekleridir.
Işık tersinir yol izler; geldiği yoldan geri döner.
Işının küresel cam yüzeye değdiği noktaya merkezden çizilen doğru yüzeyin normalidir; merkezden geçen ışın yüzeye dik gelir.