OPTIK VE UYGULAMALARI OPTK Optik k hareketlerini zelliklerini

OPTIK VE UYGULAMALARI

OPTİK Optik, ışık hareketlerini, özelliklerini, ışığın diğer maddelerle etkileşimini inceleyen; fiziğin ışığın ölçümünü ve sınıflandırması ile uğraşan bir alt dalı. Optik, genellikle gözle görülebilen ışık dalgalarının ve gözle görülemeyen morötesi ve kızılötesi ışık dalgalarının hareketini inceler. Çünkü ışık bir elektromanyetik dalgadır ve diğer elektromanyetik dalga türleri (X-ray, mikrodalga, radyo dalgaları gibi) ile benzer özellikler gösterir. Bir bilim ve fizik dalı olarak optik, astronomi, mühendislik, fotoğrafçılık ve tıp gibi bilim dallarıyla ilintilidir ve bu dallarla birlikte çalışır. Optiğin günlük hayatımızda ve teknolojide çok fazla kullanım alanı vardır. Örneğin; ayna, mercek, teleskop, mikroskop, lazer, fiber optik gibi günlük eşyaların yapımında ve kullanımında optik biliminden yararlanılır.

Optik, ışığın yayılımı. British Museum'da bulunan Nimrud Merceği (Nemrut Merceği)

DÜZLEM AYNADA YANSIMA Düzlem aynada her hangi bir noktanın görüntüsünü çizimle bulabilmek için; 1. Noktasal cisimden en az iki ışını farklı açılarda aynaya gönderilir. Işınlar yansıma kurallarına göre yansıtılır, yansıyan ışınların uzantıları aynanın arkasında kesişir. Bu kesişme noktası cismin görüntüsünün oluştuğu yerdir. 2. Noktasal cisimden aynaya dik bir cizgi çizilir, aynaya kadar cizilen çizginin uzunluğuna eşit uzunlukta, aynı doğrultuda aynanın arkasına çizilen çizginin bittiği yerde görüntü oluşur. 3. Cisim noktasal değilse, cismin uygun yerlerinden en az iki noktasal bölge seçilir. Bu noktalardan düzlem aynaya yukarıda anlatılan her iki yöntemden biri uygulanarak bu noktaların görüntüsü aynanın arkasında bulunur. Noktalar birleştirilerek cismin görüntüsü çizilmiş olur.

DÜZLEM AYNADA GÖRÜNTÜ ÖZELLIKLERI 1. Görüntünün aynaya uzaklığı cismin aynaya uzaklığı kadardır. 2. Görüntünün boyu cismin boyuna eşittir. 3. Görüntünün yönü cismin yönüyle aynıdır, yani ters değildir. 4. Görüntü sanaldır, bir ekrana veya perdeye düşürülmez. Sinemalardaki projeksiyonla ekrana düşürülen görüntüler gerçek görüntülerdir. Ancak düzlem aynada oluşan görüntü bir ekrana düşürülemediği için sanal yada yalancı görüntüdür.

Gözün aynada gördügü alana görüş alanı denir. Düzlem aynada görüş alanını pratik iki yöntemle bulmak mümkün. 1. Gözden aynanın her iki ucuna iki ışın gönderilir. Aynaya gelen ışınlar yansıma kurallarına göre yansıtılır. Yansıyan ışınlar arasında kalan bölge, gözün aynadaki görüş lanıdır. 2. Gözün ayna düzlemine göre simetrisi alınır. Gözden aynanın her iki ucuna iki ışın gönderilir. Aynanın her iki tarafından devam eden iki ışının arasında kalan bölge, gözün aynadaki görüş alanıdır.

KÜRESEL AYNALAR Aynalar üzerine düşen ışığın tamamına yakınını yansıttığını biliyoruz. Aynaları düzlem aynalar ve küresel aynalar olmak üzere iki ana grup altında inceleyebiliriz. Küresel aynalarda kendi aralarında çukur ayna ve tümsek ayna olarak iki kısma ayrılır. Küresel aynaları günlük yaşantımızda bir çok yerde kullanmaktayız. Örneğin; arabaların dikiz aynalarında ve far kısımlarında, uzayı daha yakından incelemek için teleskoplarda, kadınlar makyaj yaparken veya erkekler de traş olurken çukur aynaları ve daha bir çok alanda küresel aynalar kullanılır.

ÇUKUR (KONKAV) AYNALAR Küresel aynalar bir küre kapağı şeklinde düşünülür. Küre kapağının iç kısmı yansıtıcı özelliğinde ise, bu tür aynalara çukur aynalar denir. Çukur aynalar ışınları toplayıcı özelliğine sahiptir. Tepe noktası (T) asal eksen ile çukur aynanın kesiştiği yerdir. Odak noktası (F) küre merkezi ile tepe noktasının tam ortasının bulunduğu yerdir. Odak uzaklığı (f) küre yarıçapının yarı uzunluğuna denir. f=R/2

Çukur aynaya gelen her hangi bir ışının aynadan yansıdıktan sonre izlediği yolu çizimle iki yolla bulunur. 1. Çukur aynaya gelen ışının aynaya temas ettiği noktaya, merkezden yardımcı bir çizgi çizilir. Merkezden çizilen bu yardımcı çizgi yüzeyin normali olduğundan yansıma kurallarına göre ; gelen ışının normalle yaptığı açı ile yansıyan ışının normalle yaptığı açıya eşit olur prensibinden, ışın yansıyarak yoluna devam eder. 2. Çukur aynaya gelen ışına paralel yardımcı bir çizgiyi merkez noktasından geçecek şekilde çizilir. İkinci bir yardımcı çizgi, odağa dik olacak şekilde çizilir. Yansıyan ışın bu iki yardımcı çizginin kesiştiği noktadan geçecek şekilde çizilir.

• Asal eksene paralel olacak şekilde çukur aynaya gelen ışın, odaktan geçecek şekilde aynadan yansır. • Odaktan geçerek çukur aynaya gelen ışın, asal eksene paralel olacak şekilde aynadan yansır. • Asal ekseni 3 f'den keserek çukur aynaya gelen ışın, asal ekseni 1, 5 f'den kesecek şekilde aynadan yansır. • Merkezden geçerek çukur aynaya gelen ışın, aynaya dik geldiği için kendi üzerinden geri yansır. • Asal ekseni 1, 5 f'den keserek çukur aynaya gelen ışın, asal ekseni 3 f'den kesecek şekilde yansır. • Asal ekseni 0, 5 f'den keserek çukur aynaya gelen ışın, uzantısı -f'den geçecek şekilde çukur aynadan yansır. • Tepe noktasına gelen ışın, asal eksenele eşit açılar yapacak şekilde yansır.

MERCEKLER Fiziğin alt alanlarından optiğin önemli bir kısmını oluşturan mercekler; en az bir yüzeyi küresel, bulunduğu ortama göre farklı kırıcılık indisine sahip saydam optik aletlere denir. Kenar yapısı itibarıyla kalın ve ince kenarlı mercekler olmak üzere iki gruba ayrılır. Günlük hayatımızın bir çok alanında mercekleri kullanırız. İlk aklımıza gelenler arasında , teleskoplarda, dürbünlerde, projeksiyon aletlerinde, mikroskoplarda, fotoğraf makinelerinde, numaralı gözlük camlarında. . . ve fotokopi makinelerini sayabiliriz. Bu arada gözlük camından söz etmişken, bir canlı için büyük bir öneme sahip olan gözümüzde de bir ince kenarlı merceğin olduğunu unutmayalım.

İNCE KENARLI MERCEK Üzerine gelen ışınları toplayıcı özelliğe sahip olan merceklere ince kenarlı mercekler denir. İnce kenarlı merceklerde asal eksene paralel gelen ışınların mercekten kırıldıktan sonra kesiştikleri nokta, ince merceğin odak noktasıdır.

KALIN KENARLI MERCEK Üzerine gelen ışınları dağıtıcı özelliğe sahip olan merceklere kalın kenarlı mercekler denir. Kalın kenarlı merceklerde asal eksene paralel gelen ışınlar, uzantıları bir noktadan geliyormuş gibi mercekten kırılır. Kırılan ışınların uzantılarının kesiştiği bu nokta kalın kenarlı merceklerin odağıdır.

MERCEKLERDE ODAK UZAKLIĞI Merceğin içinde bulunduğu ortamın kırılma indisi "no", merceğin kırılma indisi "nm", merceğin yüzeylerinin eğrilik yarıçapları "R 1" ve "R 2" olduğuna göre, merceklerin odak noktası; Merceklerde Odak uzaklığı formülü bağıntısı ile bulunur. Eğrilik yarıçapı hesaplanırken, "R 1 ve "R 2" ince kenarlı merceklerde (+), kalın kenarlı merceklerde (-) alınır. Eğer üzeylerden biri düz ise, bu yüzeyin yarıçap değeri sonsuz alınır. Bu durumda "1 / R 1" degeri sıfır olur. Bağıntıya bakıldığında, merceklerin odak uzaklığı, yüzeylerin eğrilik yarıçaplarıyla (R 1 ve R 2) doğru, merceğin kırılma indisi (nm) veya yoğunluğuyla ters orantılıdır.

• Mercekler kırmızı ışığı en az, mor ışığı en çok kırar. • Bu durumda kırmızı ışığın odak uzaklığı "fk", mor ışığın odak uzaklığından "fm" daha büyük olur. • fkırmızı > fturuncu > fsarı > fyeşil > fmavi > fmor

IŞIĞIN KIRILMASI Işığın farklı yoğunluktaki ortamları geçişi sırasında hızını ve doğrultusunu değiştirmesi olayına kırılma denir. Kırılma olayı kendini birçok doğal olayda göstermektedir; gökkuşağının oluşması olayında, gökyüzünün çoğunlukla mavi ve bazen güneş batarken kırmızı renkte görülmesi olayında olduğu gibi. Güneş ışığı birçok dalga boylu ışığı bünyesinde barındırır. Güneş ışığı atmosfere girdiğinde, atmosferdeki birçok gaz moleküllerine ve toz parçacıklarına çarparak saçılırlar. Güneş ışığındaki en kısa dalgaboylu mavi ışık atmosferin en üst tabakasında hemen saçılırlar. Daha büyük dalgaboylu diğer ışınlar saçılıma uğramazlar, bu yüzden gökyüzü mavi renkte görülür.

• Gelen ışın, kırılan ışın ve yüzeyin normali aynı düzlemdedir. • Işınlar az yoğun (n 1 - hava gibi) ortamdan çok yoğun (n 2 - su veya hava gibi) ortama geçtiklerinde, ışın yüzeyin normaline yaklaşarak kırılır. • Işınlar çok yoğun (n 2 su veya hava gibi) ortamdan az yoğun (n 1 - hava gibi) ortama geçtiklerinde, ışın yüzeyin normalinden uzaklaşarak kırılır. • Işın az yoğun (n 1) ortamdan, çok yoğun (n 2) ortama geçerken hızı azalır. n 2 n 1 ise V 1 V 2 olur. • Işın farklı yoğunluktaki ortama dik doğrultuda geliyorsa kırılmaya uğramadan yoluna devam ederken hızı ve dalga boyu değişir. (yoğun ortama geçerken hız ve dalga boyu küçülür. )

• Deneysel sonuçlara göre değişen gelme açısının sinüsünün (sinİ) kırılma açısının sinüsüne (sinr) oranı sabittir. Bu eşitliğe snell bağıntısı adı verilir. n 1: 1. ortamın kırılma indisi n 2: 2. ortamın kırılma indisi V 1: 1. ortamdaki ışığın hızı V 2: 2. ortamdaki ışığın hızı Herhangi bir saydam ortamın kırılma indisinin, başka bir saydam ortamın kırılma indisine oranına bağıl kırılma indisi denir. 1. ortamın 2. ortama göre bağıl kırılma indisi; n 1/n 2=Sinr/Sinİ ışığın herhangi bir saydam ortamdaki kırılma indisinin, ışığın boşluktaki kırılma indisine oranına mutlak kırılma indisi denir. nmutlak = c / V c: ışığın boşluktaki hızı V: ışığın saydam ortamdaki hızı

OPTIK ARAÇLAR • • • Aynalar Fotoğraf ekipmanları Girişimölçerler Gözlük Lazerler Lensler Mercekler Mikroskoplar Prizmalar Teleskoplar Yerölçüm aletleri

RENKLER Beyaz ışık demeti bir prizmaya gönderildiğinde ışığın şekildeki gibi doğrultuları farklı altı renge ayrıldığı görülür. Bu ışınlar beyaz bir ekran üzerine düşürülürse şekildeki gibi sırasıyla kırmızı, turuncu, sarı, yeşil, mavi ve mor renklerinden oluşan bir şerit oluşur. Buna görünür ışık spektrumu (tayfı) denir. Ekran üzerinde oluşan bu altı renk temel renk olup tekrar bir prizmadan geçirilirlerse artık farklı bir renge ayrılmadıkları fakat doğrultularının değiştiği görülür. şekilde görüldüğü gibi ışık demeti prizma içinden geçerken kırmızı en az, mor ise en fazla sapar yani kırılır. Beyaz ışık demeti bir prizmaya gönderildiğinde ışığın şekildeki gibi doğrultuları farklı altı renge ayrıldığı görülür. Bu ışınlar beyaz bir ekran üzerine düşürülürse şekildeki gibi sırasıyla kırmızı, turuncu, sarı, yeşil, mavi ve mor renklerinden oluşan bir şerit oluşur. Buna görünür ışık spektrumu (tayfı) denir. Ekran üzerinde oluşan bu altı renk temel renk olup tekrar bir prizmadan geçirilirlerse artık farklı bir renge ayrılmadıkları fakat doğrultularının değiştiği görülür. Şekilde görüldüğü gibi ışık demeti prizma içinden geçerken kırmızı en az, mor ise en fazla sapar yani kırılır.

KAYNAKÇA • https: //www. fizikciyiz. com/s 113 -isik-ve-renk. html • https: //tr. wikipedia. org/wiki/Optik • https: //www. pegem. net/dosyalar/dokuman/2102018132451 Pages%20 from%20 BAS KI-OPTİK%20 UYGULAMALARI%20 VE%20 AKIL%20 YÜRÜTME. pdf • http: //fizikolog. net/konular/optik-1. isik-ve-golge/isigin_kirilmasi. html • http: //fizikolog. net