Işığın Kırılması ve Mercekler
Işığın kırılması:
- Işık ışınlarının yoğunlukları farklı olan saydam bir ortamdan diğer saydam ortama geçerken yön ve doğrultu değiştirmesine ışığın kırılması denir.
- Kırılma olayının gerçekleşmesi için saydam ortam olmalı, saydam ortamların yoğunlukları farklı olmalı ve Işık bir ortamdan diğer ortamın yüzeyine dik olmayan bir açı ile gelmelidir.
- Bir su kuyusuna baktığımız zaman kuyunun dibini daha yakında görmemiz, çay bardağındaki kaşığı bardak içindeyken kırık gibi görmemiz, yazın asfalt üzerinde yağmur yağmış gibi serap etkisi görülmesi, yıldızlardan gelen ışınların atmosferin tabakalarından geçerken kırılması ve bize farklı doğrultularda gözükmesi, güneş doğarken ve batarken ışığın kırılmasından dolayı ufuğun kırmızı renkte görülmesi, yağmur sonrası ışığın yağmur damlalarında kırılarak gökkuşağını oluşturması gibi örnekler ışığın kırılmasından kaynaklanır.
Unutma! Birim hacimdeki madde miktarına yoğunluk denir. Yoğunluk maddenin sahip oluğu kütlesinin hacmine oranıdır. “d” ile gösterilir. Birimi g/cm3 veya kg/m3 olarak ifade edilir.
Işığın kırılmasıyla ilgili kavramlar:
Normal: Yapılan işlemleri kolaylaştırmak için, ortamları birbirinden ayıran yüzeye dik olarak çizilen hayali çizgidir. “N” ile gösterilir.
Gelen ışın: Ortamları ayıran yüzeye gönderilen ışına denir.
Gelme açısı: Gelen ışın ile normal arasındaki açıya denir.
Kırılan ışın: Ortam değiştirirken doğrultu değiştiren ışına denir.
Kırılma açısı: Kırılan ışın ile normal arasındaki açıya denir.
Kırılan ışığın özellikleri:
1) Gelen ışın, normal ve kırılan ışın aynı düzlemdedir.
2) Işık ışınları bir ortamdan yoğunlukları farklı başka bir ortama geçerse daima gelme ve kırılma açıları farklı olur.
3) Işık, az yoğun bir ortamdan çok yoğun bir ortama geçerken normale yaklaşarak kırılır. Işığın kırılması sonucu az yoğun bir ortamdan bakan kişi, daha yoğun bir ortamdaki cismi olduğundan daha yakın görür.
4) Işık, çok yoğun bir ortamdan az yoğun bir ortama geçerken normalden uzaklaşarak kırılır. Çok yoğun ortamdan bakan kişi ise az yoğun ortamdaki cismi olduğundan uzak görür.
5) Işık bir ortamdan diğerine dik açı (90 derece) ile girerse kırılmadan diğer ortama geçer. Kırılma olayının gerçekleşmesi için ışının yüzeye dik açıdan farklı bir açıyla gelmesi gerekir.
6) Kırılmada ışığın izlediği yol tersinirdir yani aynı yoldan geri döner.
7) Işığın saydam ortamlardaki kırılma miktarı ortamın yoğunluğu ile doğru orantılıdır. Ortamın kırıcılığı yoğunluğa bağlıdır. Yani kırıcılığın artması ışığın kırılma miktarının artmasıdır. Ortamın yoğunluğu arttıkça ortamın kırıcılığı da artar, ortamın yoğunluğu azaldıkça kırıcılığı da azalır.
8) Işığın ortamlardaki yayılma hızı ortamın yoğunluğuna bağlıdır. Yoğunluk arttıkça ışığın yayılma hızı azalır, yoğunluk azaldıkça ışığın yayılma hızı artar. Benzetim yapacak olursak; “Trafikte yoğunluk fazla olursa araçların hızı azalır.” diyebiliriz.
Mercekler:
- Ez an bir yüzeyi küresel olan saydam cisimlere mercek denir.
- Camdan veya plastikten yapılabilir.
- Kenarlarının çeşidine göre ince kenarlı ve kalın kenarlı olarak ikiye ayrılır.
İnce kenarlı mercekler (yakınsak):
- Kenarları ortasına göre ince olan merceklerdir.
- İnce kenarlı mercekler, ışık ışınlarını toplayıcı özelliktedir.
- Merceklerin tam orta noktasında bulunan noktaya optik merkez denir. Optik merkez üzerine gelen ışınlar, merceklerden kırılmadan geçer. Merceklere gelen ve kırılan ışınların izlediği yolları belirlemek için merceğin optik merkezinden geçen sanal bir doğru kullanılır. Bu doğruya asal eksen denir.
- İnce kenarlı merceğin asal eksenine paralel gönderilen ışınlar odak noktasından geçecek şekilde kırılmaya uğrar.
- İnce kenarlı merceğe herhangi bir noktadan ışın yollanırsa ışın asal eksene yaklaşacak biçimde kırılır.
- İnce kenarlı bir mercekle bir cismi büyük ve düz görebiliriz.
- Mikroskoplarda, gözlük camı, büyüteç olarak, slayt makinelerinde, kamera, dürbün, teleskop gibi alanlarda kullanılır.
- “Hipermetrop” göz kusurunun tedavisinde kullanılır. Bu göz kusuruna sahip olanlar uzağı iyi görürken, yakını iyi göremezler. Sarı lekenin arkasına düşen görüntü, ince kenarlı mercek sayesinde sarı lekenin üzerine düşer. Bu sayede net görüntü elde edilir.
- İnce kenarlı mercekler ışık ışınlarını toplayıcı özelliktedir. Bu yüzden ormanlık alanlarda bulunan cam parçaları, şişe kırıkları ve içinde su olan pet şişeler mercek gibi davranıp güneş ışınlarını toplayarak yangınlara sebep olmaktadır.
Kalın kenarlı mercekler (Iraksak):
- Kenarları ortasına göre kalın olan merceklerdir.
- Işık ışınlarını dağıtıcı özelliktedir.
- Kalın kenarlı merceğin asal eksenine paralel gönderilen ışık ışınlarının uzantıları odak noktasından geçecek şekilde kırılmaya uğrar.
- Kalın kenarlı merceğe herhangi bir noktadan ışın yollanırsa ışın asal eksenden uzaklaşacak biçimde kırılır.
- Kalın kenarlı bir mercekle bir cismi küçük ve düz görebiliriz.
- El fenerleri, ışıldaklar, teleskoplar, kamera, deniz fenerleri, gözlükler gibi çeşitli alanlarda kullanılır.
- “Miyop” göz kusurunun tedavisinde kullanılır. Bu göz kusuruna sahip olanlar yakını iyi görürken, uzağı iyi göremezler. Sarı lekenin önüne düşen görüntü, kalın kenarlı mercek sayesinde sarı lekenin üzerine düşer. Bu sayede net görüntü elde edilir.
