Güncel saat:0:00Toplam süre:14:24
1 enerji puanı
Studying for a test? Prepare with these 3 lessons on Geometrik Optik.
See 3 lessons
Video açıklaması
Son birkaç videoda yansımadan bahsettik. Yansıma ışık ışınlarının bir yüzeye çarpıp dağılmasıdır. Ve ışığın çarptığı yüzey düzse geliş açısıyla yansıma açısı birbirine eşit olur. Geliş açısı ile yansıma açısının ortasında normal çizgisi(dik çizgi) vardır açıları bu sayede ölçeriz. Böylece bu açının buradaki açıyla eşit olduğunu görürüz. Bu son videoların kısa bir özetiydi. Şimdi ise ışığın bir yüzeye çarpmasının yanında onun farklı bir ortamın içinden nasıl geçtiğini de inceleyelim. - Diğer bir deyişle bu videoda konumuz kırılma olacak. Işık ışınları iki farklı ortamı(yüzeyi) birbirinden ayıran çizgiye düşer. Önceki videolardan yaptığımız gibi buraya dik bir çizgi çizelim, bu dik çizgiyi aşağıya kadar indirmemiz gerekli. Geliş açısının teta1 olduğunu varsayalım. Burası vakum olsun. Işık vakumda maksimum hızında ilerler. Vakumda su hava hiç bir şey yoktur. Işık burada maksimum hızına ulaşır. Burada da su olduğunu farz edelim. - Burası suyla doluymuş. Burada ise hiç bir şey yok, yani vakum. Vakum ve su ortamının yan yana bu şekilde duruyor olması kulağa gerçekçi gelmeyebilir.Evet doğada böyle bir durumla karşılaştığımız söylenemez ama şuan bunu varsayalım. - Normalde basınç olmadığı olmadığı için suyun hepsi buharlaşmalı. Ama suyu ışığın yavaş hareket ettiği bir ortam olarak algılayın lütfen. Işık ortam değiştirince yönü değişir ve bükülür. Bu olaya ışığın kırılması deriz. Işık,aynı doğrultuda ilerlemek yerine bükülür. Buna benzer bir doğrultuda yoluna devam eder. Bu açıya da teta2 diyelim. Teta2 kırılma açısıdır. Buna geliş açısı buna da kırılma açısı denir. Onları ölçmek için normal çizgisiyle yaptıkları açıya baktık. Bu problemin nasıl çözüleceğine bakmadan önce suyun karşısında vakum ortamının olamayacağını onları iki farklı ortam olarak algılamamız gerektiğini bir kez daha hatırlatayım. Şimdilik hesaplama kısmını bir kenara bırakıp ışığın bu iki farklı ortamda hangi hızlarla ilerleyebileceği hakkında düşünmenizi istiyorum. Vakumdan suya doğru ilerleyen ışık suda neden kırılır? - - - Işığı kimi zaman dalga, kimi zaman foton olarak düşündüğümüz oldu. Ama kırılmadan bahsederken konuyu daha kolay anlamanız için ışığın bir araba olduğunu hayal edelim. - Buraya bir araba çizeyim.Arabanın üstten görünüşü bu. Burası yolcuların oturduğu yerler, 4 tane de tekeri var :). Arabaya yukarıdan bakıyoruz. Araba yolda ilerliyor. Düz bir yolda giderken tekerlerin çekiş gücü gayet iyi. Arabayla güzelce seyahat ederken maalesef çamurlu bir yola geldik ve çamurda tekerlerin çekiş gücü düz yoldaki gibi iyi değil. - Arabanın artık hızlı gidemez. Burada direksiyonu çevirmediğinizi kabul ediyoruz, araba yoluna devam ediyor. Tekerler çamurlu alana ulaştığı an ne olur? Çamurlu alana varan ilk teker bu. Şimdi neler olacağına bakalım. Herhangi bir anda araba buradayken tekerlerin kimisi normal yolda diğerleri ise çamurda olacak. Bu teker tam çamura girmek üzere. İşte tam bu durumdayken arabaya ne olur? Araba çalışmaya devam ediyor tekerler de hala dönüyor. - Bu teker çamura girdiği anda teker aniden yavaşlar. Evet o teker yavaşladı ama diğerleri hala çamursuz yoldalar. Yani hala hızlı dönüyorlar. Arabanın sağ kısmı sol kısmından daha hızlı hareket eder. Peki arabanın son durumu ne olur? Bu durumla daha önce karşılaşmışsınızdır.Sağ tarafı sol tarafından hızlı olan araba dönmeye başlar. Bizim arabamız da dönecek ve bu yönde ilerleyecek. Farklı bir ortama giren arabanın yönü değişir dönmeye başlar arabaya göre düşünürsek sağa doğru dönecek. Özetle çamura girdikten sonra arabanın yönü değişir. Işığın tekerleri olmadığı ve çamurda ilerleyemeyeceği gayet açık. Ama her iki durumda da aynı mantığı kullanırız. Işık hızlı ilerlediği ortamdan yavaş ilerleyebildiği ortama geçerse normal çizgisine dikey çizgiye doğru yaklaşır. Su yüzeyine çarpan ışık yavaşlar ve sağa doğru kırılma yapar tıpkı araba örneğindeki gibi. Eğer ışık yavaş olduğu ortamdan daha hızlı olduğu ortama doğru giderse bu sefer ne olur hayal edin. Tekrar arabayla bir analoji kuralım, bu sefer ilk önce arabanın sol tarafı düz yolda daha hızlı ilerlemeye başlar. Sonuç olarak araba sağa doğru dönmeye başlar. Bu size ışığın nasıl kırılacağına dair bir fikir verecektir. Işık normalden uzaklaşır ve sağa doğru kırılır. Işığın kırılmasını daha detaylı incelemek için Snell Yasasını öğrenelim. Peki Snell Yasası nedir? Snell kanununa başlamadan önce ışığın buradaki hızına V2 diğer ortamdaki hızına V1 yazayım. - Daha düzenli bir çözüm için yeni bir şekil çizeyim. Vakum ve su örneğini çok sevmemiştim çünkü normalde böyle bir ortam gözlemlememiz pek mümkün değil. Sorumuzu vakum ve cam olarak değiştirelim. İkinci ortam artık su değil cam. Açıları daha büyük çizeyim. Buraya ise normal çizgisini çizeyim. Bu gelen ışın. Vakumda ışık V1 hızıyla ilerliyor demiştik, V1 ışık hızına eşittir çünkü ışık vakumda ışık hızında ilerler. Işık hızı 300.000 kilometre bölü saniyedir. Ya da saniyede 300 milyon metre de diyebiliriz. Işık hızı c 300 milyon meter bölü saniyedir buraya yazalım. - - Tam olarak 300 milyon değil bu yaklaşık değeridir. - Bu vakumdaki ışıktır. Tabi bu vakum halınızı temizlediğiniz vakum değil içerisinde hiç birşey olmayan boşluktur. Hava ,gaz,molekül hiç birşey yok içinde sadece vakum. - Işık vakumda çok hızlı camda ise yavaş ilerler. - Araba örneğini hatırlarsanız, arabanın bu tarafı yavaş ilerleyeceği çamura daha önce girmiş ve bu yönde dönmüştü. - Araba buna benzer bir şekilde yoluna devam etmişti. Buradaki hızına da V2 demiştik. Hızları vektörler olarak düşünürsek V2 yi daha küçük çizmeliyim, V2 yi düzelteyim. - Geliş açısı teta1, kırılma açısı ise teta2. - Snell Yasası bize şunu söyler; V2 ve V1 arasındaki ilişki yani V2 bölü V1 kırılma açısının sinüsü bölü geliş açısının sinüsüdür. - - - Sinüs teta1 ve sinüs teta2 yi bulmamız yeterli. Eğer size karışık geldiyse ilerleyen videolarda Snell Yasasıyla ilgili alıştırmalar yapacağız. Şimdi Snell Yasasını anlamanın birkaç yoluna daha bakalım. - Kırılma indisi kavramını duymuşsunuzdur belki. - Yazalım Kırılma indisi. Kırılma indisi ya da sadece indis de diyebilirsiniz. Her ortam ya da madde için farklı bir kırılma indisi tanımlanmıştır. Mesela bu soruda vakum ve suyun kırılma indisleri farklıdır. - Her madde için ölçülmüş indis değeri vardır. İndisi n harfiyle gösteririz. Kırılma indisi, ışığın vakumdaki hızı yani c bölü ortamda ilerleme hızı V 'dir. Bizim örneğimiz için indisi yazalım. Bu eşitliği kırılma indisini kullanarak düzenleyelim. Kırılma indisinin yer aldığı formül Snell Yasasının daha yaygın kullanılan çeşididir. Kırılma indisi n= c bölü v dir, v yerine c bölü n yazabiliriz. - - Eğer bunu nasıl bulduğumu göremediyseniz,sadece her iki tarafı v ile çarptım. Aradaki adım her iki tarafı v ile çarpmak,daha sonra v'yi n çarpı c buluruz sonra iki tarafı da n'ye bölersek v=c bölü n olur. - Snell Yasasını tekrar düzenleyecek olursak, V2 yazmak yerine ışık hızı bölü bu maddenin kırılma indisi diyebiliriz. - - - Bu maddenin kırılma indisi n2 olsun. İkinci ortam burası. Burada yaptığımız V2 bölü sinteta2 eşit V1 bölü sinteta1 c bölü n1 çarpı sinteta1 ile aynı şey. - Formülü basitleştirmek için eşitliğin her iki tarafını birşeylerle çarpmalıyız. - Aslında en kolay yol her iki tarafın tersini almak. - Hadi yapalım. Eşitliğin tersini alırsak, sinüsteta2 bölü c bölü n2 sinüsteta1 bölü c bölü n1 e eşit olur. - Sol tarafta payı n2 ile çarpıp n2 ye bölelim. - Bir şeyi n2 ile çarpıp yine n2 ye bölmek birşey değiştirmez. Çünkü n2 bölü n2 1.e eşittir. - Bu arkadaşla bu arkadaş birbirini götürür. Aynı şeyi sağ tarafta da yapalım n1 ile çarpıp n1 e bölelim. - - Bu arkadaş ve bu ,bir de bu arkadaş birbirini götürür. - Sonuç n2 çarpı sinteta2 bölü c, n1 çarpı sinteta1 bölü c.ye eşittir. - Her iki tarafı c ile çartığımızda Snell yasasının belki de en bilindik şeklini elde etmiş oluruz. - Yoğun ortamın(2.ortam) kırılma indisi çarpı kırılma açısının sinüsü az yoğun ortam yani birinci ortamın kırılma indisi çarpı geliş açısının sinüsüne eşittir. - - - Bu gelme açısı. Bu diğer bir yöntem. Snell yasasını uygulamanın diğer yolu. Buraya kopyalayıp yapıştırıyorum. Eğer bu ikinci yöntemi ilk defa gördüyseniz aklınız biraz karışmış olabilir ama dediğim gibi ilerleyen videolarda snell yasasından bahsetmeye devam edeceğim Snell yasasını anladığınızdan emin olmak istiyorum. - - Bunlar Snell Yasasının farklı formlarıdır. Bir tanesi hızı içeren Snell yasasıdır diğeri ise geliş ve kırılma açısının sinüsleri ve kırılma indisleriyle elde edilir. - - - Kırılma indisi ise ışık hızı ile ortamdaki hızın oranından bulunur. - Işık bu ortamda ışık hızından daha yavaş ilerleyecektir yani burası küçük bir sayı olacak. - Eğer bu küçük olursa o zaman kırılma indisi büyük çıkar. Hadi bunu gözlemleyelim. Burada bir sonraki videodan ilgi çekici bir resim var. - Farklı ortamların kırılma indisleri de farklıdır. - Vakumun kırılma indisi 1 dir çünkü kırılma indisi ışığın bir ortamdaki ilerleme hızının ışık hızı c.ye bölümüdür. - Işığın vakumdaki hızı c'dir. Böylece kırılma indisi 1 olur. Vakumda indisin 1 olmasının nedeni budur.Havada ışığın ilerleme hızı vakumdaki hızından birazcık daha azdır ama aralarındaki fark çok çok küçüktür. - Işık hızı hava ve vakumda hemen hemen aynıdır. Ama elmas için durum elbette farklı. Işık hızı elmasın içinde vakumdaki hızına oranla çok yavaştır. - Videoyu burada bitirelim,Snell Yasası hakkında birkaç video daha yapıp bol bol örnek çözeceğim. - Umarım kırılmanın ne olduğunu anlamışsınızdır. Sonraki videoda kırılmayı hayal edebilmenizi sağlayan bir grafik hazırlayacağım.