11. Sınıf Fizik · 3. Ünite: Optik
Işık Şiddeti, Işık Akısı ve Aydınlanma
Aynı lambanın masana yakınken parlak, odanın karşı köşesindeyken sönük görünmesi, ışığın "ne kadar" olduğunu tek bir sayıyla anlatamayacağımızı gösterir. Bu konuda kaynağa ait iki büyüklüğü (ışık şiddeti ve ışık akısı) ve ışığın bir yüzeye düşme düzeyini (aydınlanma) birbirinden ayırır, aralarındaki ilişkiyi ölçüm tablolarından ve grafiklerden yorumlarsın.
Kazanımlar
- FİZ.11.3.1.a. Işık şiddetini (cd), ışık akısını (lm) ve aydınlanmayı (lx) tanımlar; birimlerini ve hangisinin kaynağa, hangisinin yüzeye ait olduğunu belirtir.
- FİZ.11.3.1.b. Işık şiddeti, ışık akısı ve aydınlanmaya ilişkin ölçüm tablolarını ve grafiklerini inceler; E·d² çarpımının sabitliğini sınar.
- FİZ.11.3.1.c. Veri setlerinden ışık şiddetini bulur, başka bir uzaklık için aydınlanmayı tahmin eder ve ters kare ilişkisini yorumlayarak değerlendirir.
- FİZ.11.3.1.c. Noktasal bir kaynakta Φ = 4πI ve E = I/d² bağıntılarını kullanarak iki durumu oranla karşılaştırır.
Konu anlatımı
Işık Neden "Tek Sayıyla" Anlatılamaz?
Üç Büyüklük ve Birimleri
Işık Akısı ile Işık Şiddeti Arasındaki Bağ
Aydınlanma ve Uzaklık: Ters Kare Yasası
Veri Setlerini Okumak ve Yorumlamak
Çözümlü Örnekler
Sık Yapılan Hatalar ve Kavram Yanılgıları
Özet ve Simülasyona Köprü
Anahtar terimler
- Işık şiddeti (I)
- Noktasal bir kaynağın belli bir yönde, birim uzay açısı başına yaydığı ışık akısı. Birimi candela (cd). Kaynağa aittir, uzaklıkla değişmez.
- Işık akısı (Φ)
- Kaynağın birim zamanda yaydığı, gözün algıladığı toplam ışık miktarı. Birimi lümen (lm). Her yöne eşit ışık veren noktasal kaynakta Φ = 4πI.
- Aydınlanma (E)
- Bir yüzeyin birim alanına dik düşen ışık akısı. Birimi lüks (lx = lm/m²). Yüzeye aittir; kaynaktan uzaklaştıkça azalır.
- Candela (cd)
- Işık şiddeti birimi; SI'nin yedi temel biriminden biridir.
- Lümen (lm)
- Işık akısı birimi. 1 cd şiddetindeki, her yöne eşit yayan kaynağın birim uzay açısı başına verdiği akı 1 lm'dir.
- Lüks (lx)
- Aydınlanma birimi; 1 lx = 1 lm/m². Lüksmetre ile ölçülür.
- Ters kare yasası
- Noktasal kaynakta dik düşen ışığın aydınlanması uzaklığın karesiyle ters orantılıdır: E = I/d².
- Uzay açısı (katı açı)
- Bir kaynaktan çıkan ışının kapladığı koninin açıklığı; tüm uzay 4π birim uzay açısıdır.
Örnek soru
Aşağıdaki eşleştirmelerden hangisi (büyüklük – birim – anlamı) doğrudur?
- Işık şiddeti – lümen – kaynağın birim zamanda yaydığı toplam ışık
- Işık akısı – candela – kaynağın bir yönde yaydığı ışık
- Aydınlanma – lüks – birim yüzeye düşen ışık akısı
- Işık akısı – lüks – yüzeye düşen ışık miktarı
- Işık şiddeti – lüks – kaynağın parlaklığı
Doğru cevap: C
Çözüm
1. Işık şiddeti kaynağın bir yöndeki gücüdür ve birimi candela (cd)'dır; lümen değildir.
2. Işık akısı kaynağın birim zamanda yaydığı toplam ışıktır ve birimi lümen (lm)'dir.
3. Aydınlanma yüzeye aittir: birim alana düşen ışık akısıdır, birimi lüks (lx = lm/m²).
Doğru eşleştirme: aydınlanma – lüks – birim yüzeye düşen ışık akısı. Birimleri birbirinin yerine koyan seçenekler, kaynağa ait büyüklüklerle yüzeye ait büyüklüğü karıştırır.