Optik ( İsik Nedir,Nasil Yayilir, Aynalar)

Isik Nedir?

Isigi yaptigi davranislarla taniriz Isik saydam ortamlarda yayilir Isik foton denilen taneciklerden olusur Fotonlarin belirli bir dalga boyu vardir Bazi fiziksel olaylarda tanecik, bazilarinda dalga yapili özelligi gösterir Belirli enerjileri vardir
Isik Kaynaklari

Hangi ortamda olursa olsun, gece ve gündüz kendiliginden isik yayarak görülebilen cisimlere isik kaynagi denir Isik kaynaklari, yapilarina göre, sicak (akkor) isik kaynaklari ve soguk (akkor olmayan) isik kaynaklari olmak üzere ikiye ayrilir

Üzerine düsen isigi geçirip geçirmemelerine göre, maddeler üç kisimda incelenir Üzerlerine düsen isigi tamamiyla geçirebilen, cam, su ve hava gibi maddelere saydam maddeler denir Üzerlerine düsen isigin bir kismini geçiren maddelere yari saydam maddeler hiç geçirmeyenlere ise saydam olmayan maddeler denir
Isik Nasil Yayilir?

Isik kaynaklarindan yayilan isinlar türdes ortam içerisinde dogru boyunca ilerler Isigin ilerlemesi için ortama ihtiyaç yoktur Isik türdes saydam ortam içerisinde sabit hizla yayilir ve isik hizi ortama göre degisir
Tam Gölge - Yari Gölge

Kaynaklardan yayilan isinlar, ortamda ilerlerken saydam olmayan cisimler üzerine düserlerse, cisimleri geçemediklerinden dolayi, cisimlerin arka tarafinda karanlik alanlar olusur Meydana gelen bu karanlik alanlara gölge denir Gölgenin sekli, saydam olmayan cismin seklinin en büyük kesiti gibidir Bunun sebebi, noktasal isik kaynagindan çikan isigin dogrusal olarak yayilmasidir

Sekildeki isik kaynagindan çikan isinlarin hiç düsmedigi yerlere tam gölge, kaynagin bazi bölgelerinden isik düsüp bazi bölgelerinden isik düsmedigi yerlere de yari gölge denir

Eger kullanilan isik kaynagi sekildeki gibi saydam olmayan engelden büyük ise, perdenin bulundugu yere göre gölge sekilleri degisir Perde (a) konumunda iken ortada tam gölge ve etrafinda yari gölge olusur Perde (b) konumunda iken yalniz yari gölge olusur (Sekil (a) ve (b))

Dünya günes etrafinda dönerken, ay dünya ile günes arasina sekildeki gibi girdiginde, ayin gölgesi dünya üzerine düser ve K noktasindan bakan gözlemci günesi göremez Bu olaya günes tutulmasi denir

Dünya, günes etrafinda dönerken ay ile günes arasina sekildeki gibi girdiginde dünyanin gölgesi, ay üzerine günes isinlarinin gelmesini engeller Günesten isik alamayan ay, L noktasindan bakildiginda görülmez, bu olaya da ay tutulmasi denir

DÜZLEM AYNALAR

Yansima

Saydam ortamda hareket eden isigin herhangi bir yüzeye çarpip geri dönmesine yansima denir Yansima olayinda isigin hizi, frekansi, rengi yani hiçbir özelligi degismez Sadece hareket yönü degisir

Bir yüzeyle 90° lik açi yapan dikmeye yüzeyin normali denir Gelen isinla normal arasindaki açiya gelme açisi (a), yansiyan isinla normal arasindaki açiya da yansima açisi (b) denir
Yansimanin iki yasasi vardir:

1 Gelen isin, normal ve yansiyan isin ayni düzlemdedir

2 Gelme açisi yansima açisina esittir (a = b)

Isinlarin geldigi yüzey sekildeki gibi düzgün olursa, bu yüzeyin her noktasinda normaller birbirine paraleldir Sekildeki gibi gelen isinlarin gelme açilari birbirine yansima açilari da birbirine esit olur

Bundan dolayi yüzeye birbirine paralel gelen isin demeti, yüzeyden de birbirine paralel olarak yansir Bu yansimaya düzgün yansima denir

Eger yüzey sekildeki gibi düzgün degilse, yüzeyin bütün noktalarindaki normaller farklidir Yüzeye paralel gelen isinlarin gelme açilari yansima açilarina esit olmaz Bu yansimaya daginik yansima denir

Görüntü Olusumu

Herhangi bir cismi görebilmek için, cisimden yayilan isinlarin göze gelmesi gerekir Cisimden çikan isinlar dogrudan göze gelirse cisim görülür

Eger cisimden çikan isinlar, yansima veya kirilma sonucu göze gelirse algilanan sey cismin görüntüsü olur

Sekildeki K noktasal cisminin görüntüsünü bulmak için iki isin kullanmak yeterlidir Bu isinlar yansima kurallarina göre yansitilir Isinlarin uzantilarinin kesistigi yerde görüntü olusur Bu görüntü aynaya dik gönderilen isinin uzantisi üzerinde olmak zorundadir

Eger cisim sekildeki gibi ise K ve L noktalarinin ayri ayri görüntüleri bulunur ve bu K', L' görüntü noktalari birlestirilerek K, L cisminin görüntüsü bulunur

Görüntünün Özellikleri:

Yansiyan veya kirilan isinlarin kendileri kesisirse görüntü gerçek, uzantilari kesisirse görüntü zahirî (sanal) olur

Zahiri görüntüler her zaman görünen görüntülerdir Gerçek görüntüler ise, perde üzerine düsürülerek, degisik noktalardan görülebildigi gibi, gerçek görüntüden göze gelen isinlar nedeniyle de perde olmadan da görülebilirler

Düzlem Aynada Görüntü ve Özellikleri:

Sekildeki gibi noktasal bir cisimden çikan isinlar, düzlem aynada yansiyor ve uzantilarinin kesistigi yerde görüntü olusuyor

Buna göre, düzlem aynada olusan görüntü;

· Zahirîdir

· Aynaya olan uzakligi, cismin aynaya olan uzakligina esittir

· Boyu, cismin boyuna esittir

· Cisme göre sagli solludur Sag elimiz, görüntümüzün sol elidir

· Aynaya göre simetriktir

Yukaridaki sekilde cismin aynaya dik uzakligi yoksa aynanin uzantisi alinir K cisminin bu uzantiya göre simetrigi olan K' görüntüsü bulunur

Görüs Alani

Bir düzlem aynanin iki kenarina gözden gönderilen isinlar aynada yansir Yansiyan bu isinlar ile ayna arasinda kalan alana görüs alani denir Bu yansiyan isinlarin üzerinden geçtigi noktalar ve bu isinlar arasinda kalan noktalari görebilmek mümkündür

Saydam olmayan küresel cisimlerin görüntülerinin arkasinda kalan noktalar görülemeyebilir Onun için görüs alanina bakarak görülebilecek noktalar kesinlikle bunlardir diye söylemek hatali olabilir

Sekilde G noktasindan aynaya bakan bir gözün görüs alanini bulurken, aynanin iki ucundan normaller çizilir Gelen isinin esit açi yaparak yansimasini bulmak için, gözün normale dik olan uzakligi belirlenir Yansiyan isin yine normalden esit dik uzaklik olan noktadan geçer Sekilde 1 isin L noktasindan, 2 isin da S noktasindan geçecek sekilde yansir G noktasinin aynadaki görüntüsünü görmek için nerelerden bakilmali diye soruldugunda, görüs alani içinden bakilmali cevabi verilir

Gelme açisini yansima açisina esit çizebilmek için, aynanin normali hatasiz çizilmelidir Sekilde K aynasi birim karelerin köselerine yerlestirilmis ise, normal ile ayna arasindaki açinin 90° olmasi için bir kare kösegeni birlestirilerek normaller çizilir Yan yana iki kare kösesi birlestirilerek yerlestirilen L aynasinin normali, üst üste iki kare kösesi birlestirilerek bulunur

Düzlem Aynada Özel Durumlar
1 Düzlem aynada gerçek cismin görüntüsü her zaman zahirîdir Cismin aynaya uzakligi, görüntünün aynaya uzakligina, cismin boyu da görüntünün boyuna esittir

2 Bir düzlem aynaya gelen isinin dogrultusu degistirilmeden, ayna a açisi kadar döndürülürse, yansiyan isin 2a kadar döner Sekilde normal her zaman ayna ile 90° lik açi yapar Ayna, a açisi kadar döndürülürse normal de a açisi kadar döner Gelme açisi a kadar büyür, dolayisiyla yansima açisi da a kadar büyür Sonuçta yansiyan isin 2a açisi kadar sapar

Sekilde x – y eksenleri arasinda 45° lik açiyla yerlestirilen aynada, x ekseni üzerindeki K cisminin görüntüsü y ekseninde ve K' noktasinda olusur Ayna 45° dönderilerek y eksenine getirilirse, K' noktasi 90° dönerek K'' noktasina gelir

3 Bir düzlem ayna isik kaynagina yaklastikça gelme açisi, dolayisiyla yansima açisi da büyür Bu da yansiyan isinlar arasindaki alanin büyümesi demektir Kisacasi düzlem ayna göze yaklastikça görüs alani artar Ayna gözden uzaklastikça görüs alani azalir Veya düzlem aynaya yaklastikça görüs alani artar, uzaklastikça görüs alani azalir

4 Kesisen iki düzlem ayna arasindaki açi a ise aynalar arasinda meydana gelen görüntü sayisi,tane olurParalel iki düzlem ayna arasindaki görüntü sayisi sonsuzdur

KÜRESEL AYNALAR

Yariçapi R olan bir kürenin tümsek kismi parlatilip ayna yapilirsa tümsek ayna, çukur kismi parlatilip ayna yapilirsa çukur ayna elde edilmis olur Aynanin tam ortasindan ve merkezinden geçen eksene asal eksen denir Aynanin asal eksenle çakistigi noktaya tepe noktasi (T) denir

Tepe ile merkez noktalarinin tam ortasindaki noktaya da odak noktasi (F) denir Odak noktasinin aynaya veya merkeze uzakligina da odak uzakligi (f) denir Odak uzakligi ile aynanin ® yariçapi arasinda

R = 2f bagintisi vardir

Kürenin merkezinde geçen bütün dogrular kürenin yüzeyine dik oldugundan,küresel aynalarda merkezden geçen bütün dogrular normal olarak kabul edilebilir

Çukur Aynada Isinlarin Yansimasi

Yansimanin en önemli sarti gelme açisinin yansima açisina esit olmasidir Merkezden aynaya çizilen dogrular, küresel aynalarin normalidir Çünkü bu dogrular aynaya diktir

1 Asal eksene paralel gelen isinlar yansidiktan sonra odaktan geçer Gelen isigin normalle yaptigi açi, yansiyan isigin normalle yaptigi açiya esittir

2 Odaktan aynaya gelen isinlar asal eksene paralel gidecek sekilde yansir Bir önceki isinin tam tersidir

3 Merkezden gelen isinlar yine merkezden geçecek sekilde yansir Çünkü normal üzerinden gelen isinlar, aynaya dik çarptiklarindan kendi üzerlerinden geri yansirlar

4 Tepe noktasina gelen isinlar, asal eksenle esit açi yapacak sekilde yansirlar Çünkü asal eksen de merkezden geçtigi için normaldir

Çukur Aynada Görüntü Çizimleri

Olusan görüntünün yerini bulmak için en az iki tane isin kullanmak gereklidir Isinlar nerede kesisirse görüntü orada olusur

Cisim sonsuzda ise; sonsuzdan gelen isinlar asal eksene paralel gelirler Paralel gelen isinlar ise yansidiktan sonra odakta toplanirlar Görüntü, odakta gerçek ve nokta halinde olusur

1 Cisim merkezin disinda ise; görüntü, odak ve merkez arasinda, ters gerçek ve boyu cismin boyundan küçüktür Hatirlanacagi gibi isinlarin kendisi kesisirse görüntü gerçek, uzantilari kesisirse görüntü zahirî olur

2 Cisim merkezde ise; görüntü, merkezde ters gerçek ve boyu cismin boyuna esit olur

3 Cisim odakla merkez arasinda ise; görüntü merkezin disinda ters, gerçek ve boyu cismin boyundan büyüktür

4 Cisim odakta ise; yansiyan isinlar birbirlerine paralel oldugundan, görüntü sonsuzda ve belirsizdir

5 Cisim ayna ile odak arasinda ise; görüntü aynanin arkasinda, düz, zahirî ve boyu cismin boyundan büyüktür Çizimlerden de görüldügü gibi cisim veya görüntüden aynaya yakin olanin boyu daha küçüktür

Tümsek Aynalarda Özel Isinlar

Tümsek aynada da çukur aynada oldugu gibi merkezden geçen bütün dogrular normaldir Tümsek aynada odak noktasi aynanin arkasinda oldugu için zahirîdir Çünkü odak, isigin toplandigi noktadir Tümsek aynada isik toplanmaz Sadece uzantilari odaktan geçer, kendileri geçemez

1 Asal eksene paralel gelen isinlar, uzantilari odaktan geçecek sekilde yansirlar

2 Uzantilari odaktan geçecek sekilde gelen isinlar, asal eksene paralel gidecek sekilde yansirlar

3 Uzantilari merkezden geçecek sekilde gelen isinlar, kendi üzerlerinden geri dönecek sekilde yansirlar

4 Tepe noktasina gelen isinlar, asal eksenle esit açi yapacak sekilde yansirlar

Tümsek Aynada Görüntü Çizimi

Bir tümsek aynada cisim nerede olursa olsun görüntü her zaman ayna ile odak noktasi arasinda, düz, zahirî ve boyu cismin boyundan küçüktür Cisim sonsuzda iken görüntü odakta nokta halinde olur Sekilde görüldügü gibi cisim aynaya yaklastikça görüntünün boyu büyüyerek aynaya yaklasir

Küresel Aynalarda Herhangi Bir Isigin Izledigi Yol:

Çukur aynaya özel isinlarin disinda herhangi bir isin gönderildiginde, isinin aynaya degme noktasina merkezden geçen normal çizilir Gelen isin normal ile esit açi yapacak sekilde yansir

Sekilde tümsek aynaya gelen isin, normal ile esit açi yapacak sekilde yansir Tümsek aynada görüntü daima odak ile ayna arasinda olustugundan, yansiyan isinlarin uzantisi da odak ile ayna arasindan geçer