Işık, fizik bilimi olarak boşlukta yayılabilen, her yöne dağılım sağlayan aynı zamanda kırılma ve yansımaya uğrayabilen bir enerji türüdür. Doğadaki olayların neredeyse tümünde ışık, enerji ve bunun alt dalları olan kırılma, yansıma ve soğurulma durumları gözlenmektedir.
Bunların haricinde teknolojik gelişmelerle beraber tıp, sanayi, sağlık ve eğitim gibi birçok alanda da insanların uğraşları haline gelmiştir. Işık enerjisi kullanılan cep telefonlarından,otomotiv sanayisine,hastane cihazlarına kadar tüm alanlarda kendini göstermiştir.
Sadece bir enerji olarak değil aynı zamanda görüntüleme ve yansıtma olarak da bilim insanlarının tercih etme sebepleri arasına girmiştir. Örneğin; bir su dolu cam bardağın içerisine bir çay kaşığı atıldığı zaman çay kaşığının bardakta ki suyun bitimi ile kesiştiği yere bakılırsa, sanki kaşık iki parçaya ayrılmış gibi görülür. Bu olayın en net cevabı ışığın maddeler üzerinde ki kırılma özelliğidir.
Işığın Kırılması Nasıl Oluşur?
Kırılma denince akla ilk gelen bir cismin veya eşyanın parçalara ayrılmasıdır. Işığın kırılması durumunda ise fizik bilimcilerinin yaptıkları araştırmalara göre, bir ortama gelen ışının iki farklı şiddete uğraması ve iki farklı yöne gitmesidir. Ancak bu kırılma olayları gözlemlenirken dikkat edilecek bazı özellikler ve ışığın kırılma kanunları bulunmaktadır.
Örneğin; herhangi bir kırılma olayı oluşacaksa mutlaka iki farklı yoğunlukta ve iki farklı saydamlıkta ortamlar olmalıdır. Bu şartların haricinde iki farklı ortam olmasına rağmen kırılma olayları hiçbir şekilde gerçekleşmeyebilir. Çünkü burada ortamın özelliğinin önemi kadar ışığın gelme açısı ve ışığın şiddeti de oldukça önemlidir.
Eğer ki iki farklı ortam olmasına rağmen ışığın kırılması gibi bir durum gözlemlenmiyorsa burada dikkat edilmesi gereken nokta yansıma oluşturabilecek yüzeylerdir. Yani kırılması için gönderilen bir ışının hiçbir şekilde kırılmaya uğramadan aynı yoğunluk ve aynı şiddette geri dönmesi olayına fizik bilimcileri ışığın yansıması adını vermişlerdir. Çok basit bir örnek olarak aynaya ya da ayna özelliğindeki bir yüzeye tutulan ışığın, gelme açısına göre tekrar geri yansıması bahsedilen duruma bir cevap olarak verilebilir.
Işığın Kırılma Kanunları
Işığın kırılma kanunlarından ilki ortamların nitelikleridir. Atmosfer ortamından su yüzeyine çarpan bir ışığın büyük oranda kırılması, atmosferin az, su yüzeyinin çok yoğun bir ortam olmasından kaynaklanır. Ancak bu durumda sadece kırılma değil yansıma olayı da gözlemlenebilir. Işık az yoğun ortamdan çok yoğun bir ortama geçecekse, yüzey olarak bakıldığında gelen ışına göre açısı küçülür.
Ancak gelen ışık çok yoğun ortamdan az yoğun bir ortama geçiş yapacaksa yine ayırıcı yüzeye göre zemine yaklaşır ve açı değeri büyür. Bu olaya bir örnek ise; bir kap içeresine atılan bir cismin atmosfer ortamından bakıldığında yakın olarak gözükmesi, ancak su ortamından atmosfer ortamındaki bir cisme bakıldığında normalden çok uzaktaymış gibi görünmesidir.
Kırılma kanunlarından ikincisi ve en önemlisi ışığın gelme açısı ve şiddetidir. Fizik bilimcilerinin yaptığı araştırmalara göre bir ortama çarpan ışık, hangi açı değeri ile gelmiş ise yansıyan ışıkta o açı değerinde geri döner. Örneğin; bir su yüzeyine 35 derecelik bir güneş ışığının çarpması durumunda, yansıyacak ışık kırılmaya uğramış bile olsa her zaman 35 derece olarak geri döner. Tabi ki böyle durumlarda yapılan deneylerden doğru sonuçlar alınmak isteniyor ise, ışığın çarptığı yüzeyler sabit ve dengede olmalıdır.
Bunların yanı sıra ışığın şiddeti ne kadar büyük olursa yansıma yapacak ışıkta o derece de hızlı tepki verir. Eğer az yoğun ortamdan bir ışık gönderilmiş ise bu ışının şiddeti çok yoğun bir ortama gideceği için azalır. Yine aynı şekilde çok yoğun bir ortamdan az yoğun bir ortama geçiş yapacak ışığın şiddeti yoğunluk farkından dolayı artış gösterecektir.
Işığın şiddetiyle ilgili bilinmesi gereken kurallardan birisi de çok yoğun ortamdan az yoğun ortama geçecek ışık, her zaman yüzeye ulaşamayabilir. Diğer özelliklerde de anlatıldığı gibi ışığın şiddeti yüzeyler arası geçiş yapması için önemlidir. Buna göre sınır açısı olarak ifade edilen yerden bir ışık gönderilmişse, yoğunluk farkından ve açı değerinden dolayı sadece kendi içerisinde yansımaya uğrayacaktır.
Mercek Nedir?
Bilim insanlarının ışık ve kırılma olaylarından esinlenerek bulmuş olduğu mercekler camdan üretilmiş yapay bir ışık kırıcılarıdır. İstenilen ışığın ortamlara göre seçilip açı değerleri ve yoğunluklarının belirlenip kırılmasına yardımcı olan mercekler,birçok alanda insanların işlerini kolaylaştıran aletlerdir. Gözlükler başta olmak üzere dürbün, hastane cihazları ve kamera mercekleri gibi yerlerde tercih edilmektedir.
Birden fazla çeşidi olan mercekler genellikle ıraksak ve yakınsak mercek olarak bilinir. Miyop ve hipermetrop hastaların tedavisi, yakınlaştırma veya uzaklaştırma için gözlük ve mikroskoplarda kullanılan bu mercekler, kesim şekilleri ve cam kalınlığına göre görüntü aktarmaktadır. Temeli yine ışığın kırılmasına dayanan bu mercekler, kalın ve ince kenarlı olarak kesilir,kullanılacak ortama göre kalınlık miktarı belirlenir. Miyop bir hastanın yakını görememesi sonucu kalın kenar mercekli gözlük kullanması bu durumlara verilebilecek örnekler arasındadır.
Sıkça Sorulan Sorular – SSS
Sıkça sorulan sorular kaynak: Refraction Of Light
1. Kırılmayı tanımlayın.
Cevap: Bir dalganın bir ortamdan diğerine geçtiğinde yönindeki değişim, kırılma olarak bilinir.
2. Dalgaların kırılması ne zaman gerçekleşir?
Cevap: Işığın kırılması, normalden uzak bir açıyla meydana gelen bir ışık dalgası, ışığın hızında bir değişikliğin olduğu bir ortamdan diğerine bir sınırı geçtiğinde meydana gelir.
3. Işığın kırılması ne zaman mümkün değildir?
Cevap: Gelen ışık sınıra dik olduğunda, ışığın kırılması mümkün değildir.
4. Işıkta yansıma ve kırılma arasındaki fark nedir?
Cevap: Işığın yansıması, ışığın bir ortamdan sıçradığı zamandır. Ortam pürüzsüz bir yüzeye sahipse, insidans açısı yansıma açısına eşittir. Işığın kırılması, bir ortamdan diğerine geçerken ışığın yönündeki değişimdir.
5. Işığın kırılmasına bir örnek verin.
Cevap: Bir kırılma örneği gökkuşağıdır. Işık ışınları, bir gökkuşağı oluşturan atmosferdeki su damlalarına girerken bükülür.
6. Işığı tanımlayın.
Cevap: Işık, bir şeyleri görmemizi sağlayan bir enerji biçimidir. Işık bir kaynaktan başlar ve gözlerimiz tarafından algılanan nesnelerden sıçrar ve beynimiz bu sinyali işler, bu da sonunda görmemizi sağlar.
7. Işığın kırılmasına dair günlük bir yaşam örneği verin.
Cevap: Yıldızların parıldaması ve gökkuşağının oluşumu.
8. Işığın yansıması ve kırılması arasındaki fark nedir?
Cevap: Işığın yansıması, ışığın bir ortamdan sıçradığı zamandır. Ortam pürüzsüz bir yüzeye sahipse, insidans açısı yansıma açısına eşittir. Işığın kırılması, bir ortamdan diğerine geçerken ışığın yönündeki değişimdir.
9. Kırılma indisi nedir?
Cevap: Kırılma indisi, bir ışık ışınının bir ortamdan diğerine geçtiğinde bükülmesinin ölçüsüdür. Boş bir uzaydaki bir ışık ışınının hızının bir maddedeki ışık hızına oranı, n = c / v olarak da tanımlanabilir.
10. Işığın dağılması nedir?
Cevap: Beyaz ışık bir cam prizmadan geçtiğinde, renk spektrumuna ayrılır (menekşe, çivit mavisi, mavi, yeşil, sarı, turuncu ve kırmızı sırayla) ve beyaz ışığın kurucu renklerine bölünmesi işlemine dağılım denir.
11. Işığın yansıması nedir?
Cevap: Bir ışık ışını pürüzsüz cilalı bir yüzye yaklaştığında ve ışık ışını geri sıçradığında, buna ışığın yansıması denir. Yüzeye inen gelen ışık ışını yüzeyden yansır. Geri sıçrayan ışına yansıyan ışın denir.
12. Işığın yansıma türleri nelerdir?
- Işığın yansıma türleri şunlardır:
- Düzenli yansıma/speküler yansıma
- Dağınık yansıma
- Çoklu yansıma
13. Optikleri tanımlayın.
Cevap: Optik, ışık ve onun davranış örüntüsü ve özellikleri ile ilgilenen fiziğin bir dalıdır.
14. Fizikte dalga optiği nedir?
Cevap: Dalga optiği, geometrik optiğin ışın yaklaşımının geçerli olmadığı kırınım, girişim, polarizasyon ve diğer fenomenleri inceleyen optik dalıdır.
15. Toplam içsel yansıma nedir?
Cevap: Işık ışınları optik olarak daha yoğun bir ortamdan daha az optik olarak daha yoğun bir ortama geçtiğinde ortaya çıkan fenomen, toplam iç yansıma olarak bilinir.