11. Sınıf Fizik · 3. Ünite: Optik
Işığın Kırılması, Snell Yasası ve Tam Yansıma
Suya batırılan bir kalem yüzeyde kırılmış gibi görünür; çünkü ışık, hızının farklı olduğu iki ortamın sınırında doğrultu değiştirir. Bu konuda kırılmanın yönünü ve büyüklüğünü ortamların kırma indisleriyle ilişkilendirir, Snell Yasası ile gelme ve kırılma açılarını hesaplar, ışığın hangi koşulda ikinci ortama hiç geçemeyip tamamen geri yansıdığını (tam yansıma) açıklarsın. Sonunda tek renkli ışıkla gelme ve kırılma açılarını ölçeceğin bir deney tasarlayıp veriyi çözümleyebilirsin.
Kazanımlar
- FİZ.11.3.5. Işığın kırılmasını ortamların kırma indisleriyle ilişkilendirerek ışının normale yaklaşıp uzaklaştığı durumları açıklar.
- FİZ.11.3.5. Snell Yasasını kullanarak kırılma açısını ya da bir ortamın kırma indisini hesaplar.
- FİZ.11.3.5. Sınır açısını bulur; verilen gelme açısı için tam yansımanın olup olmadığına karar verir.
- FİZ.11.3.5. Gelme ve kırılma açılarına ilişkin deney tasarlar; ölçüm tablosundan sinüs oranını çözümleyerek ortamın kırma indisini belirler.
Konu anlatımı
Işık Ortam Değiştirince Ne Olur?
Kırma İndisi: Ortamın Işığı Kırma Ölçüsü
Kırılmanın Yönü: Normale Yaklaşma ve Uzaklaşma
Snell Yasası
Çözümlü Örnekler: Kırılma
Sınır Açısı ve Tam Yansıma
Çözümlü Örnekler: Sınır Açısı
Deney: Gelme ve Kırılma Açıları
Sık Yapılan Hatalar ve Kavram Yanılgıları
Anahtar terimler
- Kırılma
- Işığın bir ortamdan başka bir saydam ortama geçerken doğrultu değiştirmesi.
- Kırma indisi (n)
- Işığın boşluktaki hızının ($c$) ortamdaki hızına ($v$) oranı: $n = c/v$. Birimsizdir ve her zaman 1'e eşit ya da büyüktür.
- Normal
- Ayırıcı yüzeye, ışının geldiği noktada çizilen dik doğru; tüm açılar bu doğruyla ölçülür.
- Gelme açısı ve kırılma açısı
- Gelen ve kırılan ışınların normalle yaptığı açılar ($\theta_1$ ve $\theta_2$).
- Snell Yasası
- $n_1\sin\theta_1 = n_2\sin\theta_2$; kırılmada açıların sinüsleri ile kırma indisleri arasındaki ilişki.
- Sınır açısı
- Çok yoğun ortamdan az yoğun ortama geçerken kırılma açısının 90° olduğu gelme açısı: $\sin\theta_s = n_2/n_1$.
- Tam yansıma
- Çok yoğun ortamda gelme açısı sınır açısından büyükse ışığın ikinci ortama geçmeyip tamamen geri yansıması.
- Optik yoğunluk
- Ortamın kırma indisiyle belirlenen yoğunluk: indisi büyük ortam çok yoğun, küçük ortam az yoğundur.
Örnek soru
Işığın boşluktaki hızı $c = 3\times10^{8}\,\text{m/s}$'dir. Kırma indisi $n = 2$ olan saydam bir ortamda ışığın hızı kaç $\text{m/s}$'dir?
- $6\times10^{8}$
- $3\times10^{8}$
- $1{,}5\times10^{8}$
- $1\times10^{8}$
- $0{,}5\times10^{8}$
Doğru cevap: C
Çözüm
1. Kırma indisi $n = \dfrac{c}{v}$ olduğundan $v = \dfrac{c}{n}$.
2. $v = \dfrac{3\times10^{8}}{2} = 1{,}5\times10^{8}\,\text{m/s}$.
Cevap: C. $6\times10^{8}$ seçeneği $v = c\cdot n$ işlemini yapmaktan gelir; ışık hiçbir ortamda boşluktakinden hızlı olamaz.