IŞIĞIN KIRILMASI: ELEMENTLER, KANUNLAR VE DENEY - FIZIKSEL - 2025

Işığın kırılması ışığı farklı refraktif indeksi olan iki ortamın ayrılması yüzeyinde eğik olay olduğunda meydana optik bir olgudur. Bu olduğunda ışık yönünü ve hızını değiştirir.

Kırılma, örneğin daha düşük bir kırılma indisine sahip olduğu için ışık havadan suya geçtiğinde meydana gelir. Su altındaki vücut şekillerinin olması gereken yönden nasıl saptığını gözlemlerken havuzda mükemmel bir şekilde takdir edilebilecek bir olgudur.

Atoma

Işık vakası, günlük yaşamımızda en iyi temsilci ve en fazla varlığa sahip olmasına rağmen, farklı dalga türlerini etkileyen bir olgudur.

Işığın kırılmasının açıklaması, onu açıklamak için Snell Yasası olarak bilinen bir yasa koyan Hollandalı fizikçi Willebrord Snell van Royen tarafından sunuldu.

Işığın kırılmasına özel önem veren bir başka bilim adamı da Isaac Newton'du. İncelemek için ünlü cam prizmayı yarattı. Prizmada ışık, yüzlerinden birinden içeri girer, kırılır ve farklı renklere ayrışır. Böylelikle ışığın kırılma olgusuyla beyaz ışığın gökkuşağının tüm renklerinden oluştuğunu kanıtladı.

Kırılma unsurları

Işığın kırılması çalışmasında dikkate alınması gereken ana unsurlar şunlardır: -İki fiziksel ortamın ayırma yüzeyine eğik olarak çarpan ışın olan olay ışını. - Ortamdan geçen ışın, yönünü ve hızını değiştiren kırılan ışın. -İki ortamın ayırma yüzeyine dik olan hayali çizgi olan normal çizgi. - Gelen ışının normal ile oluşturduğu açı olarak tanımlanan geliş açısı (i). -Kırılan ışınla normalin oluşturduğu açı olarak tanımlanan kırılma açısı (r).

-Ayrıca, bir ortamın kırılma indisi (n) de dikkate alınmalıdır; bu, vakumdaki ışık hızı ile ortamdaki ışık hızının bölümüdür.

n = c / v

Bu bakımdan vakumda ışık hızının 300.000.000 m / s değerini aldığı unutulmamalıdır.

Farklı ortamlarda ışığın kırılma indisi

En yaygın ortamların bazılarında ışığın kırılma indisleri şunlardır:

Kırılma kanunları

Snell Yasası, genellikle kırılma yasası olarak adlandırılır, ancak gerçek şu ki, kırılma yasalarının iki yönlü olduğu söylenebilir.

Birinci kırılma yasası

Gelen ışın, kırılan ışın ve normal aynı uzay düzlemindedir. Snell tarafından da çıkarılan bu yasada yansıma da geçerlidir.

İkinci kırılma yasası

İkincisi, kırılma yasası veya Snell yasası, aşağıdaki ifade ile belirlenir:

n ₁ günah ben = n ₂ günah r

Burada n _1, ışığın geldiği ortamın kırılma indisidir; i geliş açısı; n ₂ ışığın kırıldığı ortamın kırılma indisi; r, kırılma açısıdır.

Josell7

Fermat prensibi

Minimum zaman ilkesinden veya Fermat ilkesinden, hem yansıma yasaları hem de az önce gördüğümüz kırılma yasaları çıkarılabilir.

Bu ilke, uzayda iki nokta arasında seyahat eden bir ışık ışınının izlediği gerçek yolun, seyahat etmek için en az zaman gerektiren yol olduğunu belirtir.

Snell yasasının sonuçları

Önceki ifadeden çıkarılan doğrudan sonuçlardan bazıları şunlardır:

a) n ₂ > n _{1 ise} ; sin r <sin io let r <i

Bu nedenle, bir ışık ışını daha düşük kırılma indisine sahip bir ortamdan daha yüksek kırılma indisine sahip bir başka ortama geçtiğinde, kırılan ışın normale yaklaşır.

b) n2 <n _{1 ise} ; sin r> sin io let r> i

Dolayısıyla, bir ışık ışını daha yüksek kırılma indisine sahip bir ortamdan daha düşük bir indekse sahip bir başka ortama geçtiğinde, kırılan ışın normalden uzaklaşır.

c) Geliş açısı sıfır ise kırılma ışınının açısı sıfırdır.

Sınır açısı ve toplam iç yansıma

Snell yasasının bir diğer önemli sonucu, sınır açısı olarak bilinen şeydir. Bu, 90 ° 'lik bir kırılma açısına karşılık gelen geliş açısına verilen addır.

Bu olduğunda, kırılan ışın, iki ortamın ayırma yüzeyiyle aynı hizada hareket eder. Bu açı aynı zamanda kritik açı olarak da adlandırılır.

Sınır açısından daha büyük açılar için toplam iç yansıma olarak bilinen fenomen meydana gelir. Bu olduğunda, tüm ışık ışını dahili olarak yansıtıldığından, hiçbir kırılma meydana gelmez. Toplam iç yansıma yalnızca daha yüksek kırılma indisine sahip bir ortamdan daha düşük kırılma indisine sahip bir ortama geçildiğinde meydana gelir.

Toplam iç yansımanın bir uygulaması, ışığın optik fiberden enerji kaybı olmadan iletilmesidir. Bu sayede fiber optik ağların sunduğu yüksek veri aktarım hızlarının keyfini çıkarabiliyoruz.

Deneyler

Kırılma olgusunu gözlemleyebilmek için çok basit bir deney, su dolu bir bardağa bir kurşun kalem veya kalemin sokulmasından oluşur. Işığın kırılmasının bir sonucu olarak, kalemin veya kalemin suya batmış kısmı, olması beklenen yoldan biraz kırılmış veya sapmış gibi görünür.

Velual

Bir lazer işaretçiyle benzer bir deney de deneyebilirsiniz. Tabii ki, lazer ışığının görünürlüğünü iyileştirmek için bir bardak suya birkaç damla süt dökmek gerekir. Bu durumda, ışık huzmesinin yolunu daha iyi anlamak için deneyin düşük ışık koşullarında yapılması tavsiye edilir.

Her iki durumda da, farklı geliş açılarını denemek ve kırılma açısının değiştikçe nasıl değiştiğini gözlemlemek ilginçtir.

Nedenler

Bu optik etkinin nedenleri, kalemin görüntüsünün (veya lazerden gelen ışık huzmesinin) havada gördüğümüz görüntüye göre su altında sapmış görünmesine neden olan ışığın kırılmasında aranmalıdır.

Işığın günlük hayatta kırılması

Işığın kırılması, günümüzün birçok durumunda gözlemlenebilir. Bazılarına daha önce isim verdik, diğerlerine aşağıda yorum yapacağız.

Kırılmanın bir sonucu, havuzların gerçekte olduklarından daha sığ görünmesidir.

Kırılmanın bir başka etkisi de, ışığın atmosferde bulunan su damlacıklarından geçerek kırılması nedeniyle oluşan gökkuşağıdır. Bir ışık demeti bir prizmadan geçtiğinde meydana gelen olgunun aynısıdır.

Işığın kırılmasının bir başka sonucu da, Güneş'in gün batımını, gerçekleşmesinden bu yana birkaç dakika geçtiğinde gözlemlememizdir.

Referanslar

1. Işık (nd). Wikipedia'da. 14 Mart 2019'da en.wikipedia.org adresinden alındı.
2. Burke, John Robert (1999). Fizik: şeylerin doğası. Mexico DF: Uluslararası Thomson Editörleri.
3. Toplam iç yansıma (nd). Wikipedia'da. 12 Mart 2019'da en.wikipedia.org adresinden alındı.
4. Işık (nd). Wikipedia'da. 13 Mart 2019'da en.wikipedia.org adresinden alındı.
5. Lekner, John (1987). Yansıma Teorisi, Elektromanyetik ve Parçacık Dalgaları. Springer.
6. Kırılma (nd). Wikipedia'da. 14 Mart 2019'da en.wikipedia.org adresinden alındı.
7. Crawford jr., Frank S. (1968). Waves (Berkeley Fizik Kursu, Cilt 3), McGraw-Hill.