- Yansıma yasasını uygulamak ve düz aynadaki görüntüyü tanımlamak
- Kırılmayı açıklamak ve kırılma indisini kullanmak
- İnce ve kalın kenarlı mercekleri ayırt etmek ve yakınsamayı hesaplamak
Su dolu bir bardaktaki kaşık neden “kırık” görünür? Aynada kendini nasıl görürsün? Gözlük, iyi göremeyen gözlere nasıl yardım eder? Bu soruların cevabını fiziğin ışığı inceleyen dalı olan optik verir.
Işığın doğrusal yayılması
Saydam ve türdeş bir ortamda ışık doğrular boyunca yayılır. Işığın yayılma yönünü gösteren çizgiye ışık ışını denir. Gölgeler de bu yüzden oluşur: saydam olmayan bir cisim ışınları keser ve arkasında aydınlanmayan bir bölge kalır. Boşlukta ışığın hızı yaklaşık 300 000 km/s'dir.
Işığın yansıması
Işık iki ortamın sınırına geldiğinde bir kısmı geri döner, yani yansır. Açılar yüzeyden değil, ışının geldiği noktada yüzeye dik çizilen normalden ölçülür. Yansıma yasası: gelen ışın, yansıyan ışın ve normal aynı düzlemdedir; gelme açısı yansıma açısına eşittir.
- αgelme açısı (ışın ile normal arasındaki açı)
- βyansıma açısı
Bir ışın, düz aynanın yüzeyiyle 30° açı yapıyor. Gelme açısı, yansıma açısı ve gelen ışınla yansıyan ışın arasındaki açı kaç derecedir?
Çözümü gösterÇözümü gizle
Yansıma yasasına göre β = α = 60°.
Işınlar arasındaki açı: α + β = 120°.
Işığın kırılması
Işık bir ortamdan diğerine geçerken sınırda yön değiştirir, yani kırılır. Bunun nedeni ışığın farklı ortamlarda farklı hızlarda yayılmasıdır. Havadan suya ya da cama geçen ışık yavaşlar ve normale yaklaşır: kırılma açısı gelme açısından küçük olur. Kaşığın “kırık” görünmesinin nedeni budur.
- nortamın kırılma indisi
- cışığın boşluktaki hızı, ≈ 300 000 km/s
- vışığın o ortamdaki hızı
Su için n ≈ 1,33, cam için ≈ 1,5, elmas için ≈ 2,42
Camın kırılma indisi 1,5'tir. Işık camda hangi hızla yayılır?
Çözümü gösterÇözümü gizle
v = 300 000 km/s / 1,5 = 200 000 km/s.
Yani ışık camda boşluktakinden 1,5 kat daha yavaş yayılır.
Mercekler
| Özellik | İnce kenarlı (yakınsak) mercek | Kalın kenarlı (ıraksak) mercek |
|---|---|---|
| Biçim | ortası kenarlarından kalındır | ortası kenarlarından incedir |
| Paralel ışınlar | odakta toplanır | dağılır |
| Yakınsama | pozitif | negatif |
| Gözlükte | hipermetropluğu düzeltir | miyopluğu düzeltir |
Merceğin merkezinden odak noktasına kadar olan uzaklığa odak uzaklığı (f) denir. Odak uzaklığı ne kadar kısaysa mercek ışınları o kadar güçlü kırar. Bunu yakınsama (optik güç) gösterir; birimi diyoptridir (D).
D — yakınsama, diyoptri (D) cinsinden; f — odak uzaklığı, metre cinsinden. Kalın kenarlı mercekte f ve D negatiftir.
a) İnce kenarlı bir merceğin odak uzaklığı 25 cm. b) Kalın kenarlı bir merceğin odak uzaklığı 50 cm. Her merceğin yakınsamasını bul.
Çözümü gösterÇözümü gizle
b) Kalın kenarlı mercekte f = −0,5 m, D = 1 / (−0,5 m) = −2 D.
Miyop birinin gözlük reçetesinde “−2” yazıyorsa bu, kalın kenarlı (ıraksak) bir mercektir.
Önemli noktalar
- Türdeş bir ortamda ışık doğrusal yayılır; boşluktaki hızı ≈ 300 000 km/s'dir.
- Yansıma yasası: gelme açısı yansıma açısına eşittir; açılar normalden ölçülür.
- Kırılma, ışığın farklı ortamlarda farklı hızlarla yayılmasından kaynaklanır; n = c / v.
- İnce kenarlı mercek ışınları odakta toplar, kalın kenarlı mercek dağıtır; yakınsama D = 1 / f.
Kendini test et
10 soru. Her doğru cevap XP kazandırır.