Işığın Kırılması (Konu Anlatım)

Işık ışınları saydam bir ortamdan başka bir saydam ortama geçerken ışınların bir kısmı yansıyarak geldiği ortama dönerken, bir kısmı da ikinci ortama, doğrultusu ve hızı değişerek geçer. Işığın ikinci ortama geçerken doğrultu değiştirmesine ışığın kırılması denir.

Kırılmanın Özellikleri:
1-Gelen ışın, normal ve kırılan ışın aynı düzlemdedir.
2-Az yoğun ortamdan çok yoğun ortama geçen ışık, normale yaklaşarak kırılır.

3-Çok yoğun ortamdan az yoğun ortama geçen ışık, normalden uzaklaşarak kırılır.
4-Normal üzerinden gelen ışın ( dik gelen ışın), diğer ortama geçerken kırılmaya uğramaz (dik geçer).

 

Camın yoğunluğu > suyun yoğunluğu > havanın yoğunluğu olduğuna göre, bu saydam ortamlardan, diğerine geçişleri inceleyelim:

Günlük hayatınızda kırılma olayın su dolu bardağa koyduğumuz bir kalemin görüntüsündeki kırılmada net olarak görebiliriz.

Beyaz Işığın Renklerine Ayrılması

Şekildeki prizmaya gönderilen beyaz ışık renk karışımı olduğundan bu renkler havadan farklı yoğunluğa sahip cam prizmadan geçerken, farklı miktarlarda kırılırlar. En az kırmızı en çok da mor ışın kırılır.

Aynı saydam düzleme şekildeki gibi eşit gelme açılarıyla gönderilen kırmızı ve mor ışınlar aynı miktarda kırılmaz, mor daha çok kırıldığı gözlenir. Yani aynı ortam, farklı ışınlar için farklı yoğunluğa sahipmiş gibi davranır.

Sınır Açısı

Gelme açısı büyüdükçe kırılma açısı da büyür ve ışığın kırılma açısı 90° olduğu andaki gelme açısına sınır açısı denir. Örneğin, sudan havaya gelen ışınlar için sınır açısı 48°, camdan havaya gelen ışınlar için ise 42° dir.
Eğer ışık ışınları sınır açısından daha büyük açıyla gelirse ikinci ortama geçemez ve geldiği ortama normalle eşit açı yaparak geri döner yani kırılmaya uğramaz, yalnızca yansır.
Bu olaya tam yansıma denir.


Görünür Derinlik
Bulunduğumuz ortamdan yoğunlukları farklı saydam ortamlardaki cisimlere baktığımızda, bulundukları yerlerden farklı yerlerde görürüz. Mesela akvaryuma üstten bakıldığında balıklar yüzeye çok yakın görülür. Su dolu havuza üstten bakıldığında, havuzun derinliği, olduğundan daha yakın algılanır. Sonuç olarak az yoğun ortamdan çok yoğun ortamdaki cisimlere bakan gözlemciler cismi daha yakında, çok yoğun ortamdan az yoğun ortama bakan gözlemciler ise daha uzakta görür.
 

Gök Kuşağı Nasıl oluşur?

 Yağmur damlasının içine girince kırmızı, turuncu, sarı, yeşil, mavi, lacivert ve mor renklere ayrışır. Mor renk çemberin içinde kırmızı ise en dışındadır.

Yağmur damlası çocukken oynadığımız misket veya bilye gibi küresel saydam bir şekildedir. Güneş ışığı bu kendi tarafındaki yüzeyinden doğrudan içine girer. İçinde renklere ayrışır ve kürenin arka duvarına vurarak gerisin geriye yansır. Işığın damlanın ön yüzünden değil de arka yüzünden yansımasının nedeni içbükey, dışbükey mercek özelliklerindendir.

Ayrışmış renkler, içbükey arka yüzden çeşitli açılarda yansımaları sonucu gözümüze sırayla dizili renklerden oluşmuş bir bant şeklinde görünüyorlar. Gökkuşağını görebilmek için Güneş, biz ve yağmur damlaları, muhakkak belirli bir açıda dizilmek zorundayız. Ama daha önemlisi milyonlarca yağmur damlasından yansıyan ışınların gözümüze geliş açıları mutlaka aynı olmalıdır ki biz gökkuşağını görebilelim.

Yağmur damlalarından yansıyan ışınların gözümüzde odaklaşabilmeleri için bir daire şeklinde dizilmiş olmaları gerekir. Aslında o bölgedeki bütün yağmur damlaları gelen ışığı renklere ayrıştırarak yansıtırlar ama sadece bir yarım daire içinde olan yağmur damlalarından yansıyanlar gözümüze odaklaşırlar.

Biz de sadece o yağmur damlalarından gözümüze gelen renklerine ayrılmış ışınları görebildiğimizden gökkuşağını da yarım daire şeklinde görürüz. Bazen bir uçaktan veya yüksek bir dağdan baktığımızda gökkuşağını tam daire şeklinde görmemiz de mümkün olabilmektedir.

Güneş ne kadar yüksekse gökkuşağı dairesi de o kadar aşağı iner. Bunun içindir ki yedi renkli gökkuşağını sabah ve akşam yağışlarından sonra daha çok görürüz.

Genellikle fark edilmez ama gökkuşağı daima içice iki halkadan oluşur. İkinci kuşak pek dikkat çekmez. Bir ikinci zayıf kuşağın daha bulunmasının nedeni bazı güneş ışıklarının su damlasının iç yüzeyine bir kez değil iki kez çarpmalarıdır. Böylece parlaklıklarını yitiren ışıklardan oluşan ikinci gökkuşağı zar zor görülür. Birinci kuşakta kırmızı renk şeridin en dışında iken ikinci kuşakta en içtedir. Diğer renklerin sıralamaları da terstir.


Gökyüzü Neden Mavidir?

Gökyüzünün mavi görünmesinin tek sebebi kırılma hadisesidir.
Güneş ışınları atmosfere girdiğinde atmosferdeki gaz moleküllerine ve toz parçacıklarına çarparak saçılır. Gün ışığı değişik dalga boylu birçok ışından oluşur. En kısa dalga boylu mavi ışınlar atmosferin üst tabakalarındaki küçük parçacılar tarafından hemen saçılırlar. Fakat kırmız ışık (ki en büyük dalga boylu ışıktır!) saçılmak için daha büyük parçacıklara çarpmak zorundadır.
Gökyüzü açık olduğunda, mavi ışık diğer ışıklara oranla en fazla saçılan ışıktır. Bu yüzden de gökyüzü mavi görünür. Mesela gökyüzü yoğun bulutlarla veya dumanla dolu olduğunda, tüm ışınlar nerede ise aynı oranda saçılır. Bu da gökyüzünün gri renkte görünmesine sebep olur.

Deniz Neden mavidir?

Su renksiz ve saydam ve bir sıvıdır. Ancak beyaz renkteki bir küvete veya havuza doldurulan suyun aldığı renkten de görüldüğü gibi, kalın tabakalar halinde yeşil-mavi bir renk alır.
Denizin mavi renginin sebebi, gökyüzünün renginin mavi olmasıyla aynıdır ama sanıldığı gibi gökyüzünün maviliğini yansıttığı için deniz mavi renkte görülmez. Aslında atmosferde mevcut, azot, oksijen, karbondioksit gibi bütün gazlar deniz suyunda da bol miktarda bulunurlar.
Deniz suyunun rengi su moleküllerinin ışığı emiş ve yansıtış özelliklerine bağlıdır. Beyaz ışık dediğimiz güneş ışığında bütün renkler vardır. Deniz suyu molekülleri aynen atmosferde olduğu gibi, bu ışığın dağılımındaki kırmızı tarafındakileri emerler, mor tarafındakileri yansıtırlar. Deniz de bu nedenle mavi renkte görünür.
Ne var ki denizin rengi her yerde aynı değildir. Çeşitli yerlerde parlak mavi, koyu mavi, yeşil, turkuvaz hatta kırmızımsı renkler alır. Bu farklılıkları suyun sıcaklığı, derinliği, içinde yaşayan canlılar, dip tabiatı, tuz oranı gibi etkenler yaratırlar. Burada güneş ışığının atmosferde, bulutlarda tutulan miktarı da önemlidir.
Güneş ışığının neredeyse yarısı suyun bir metre derinliğinde soğurulmuş olur. On bir metreye varıldığında ise sadece onda birinin bu derinliğe ulaşabildiği görülür. 500 metreden sonra sadece fosforlu organizmaların biraz aydınlattıkları, mutlak karanlık hüküm sürer. Bu nedenle denizin renginde derinlik de önemli bir faktördür.