Kavramlar
- Ortamların ışığı kırıcılık özelliği sabit bir sayı ile ifade edilir ve buna kırılma indisi ya da kırıcılık indisi denir. Kırılma indisi n ile gösterilir. Kırılma indisi saydam maddeler için ayırt edici bir özelliktir.
Bilgi: Optikte kullanılan “yoğun” ifadesi ışığın ortamdaki yayılma hızını etkileyen özelliği ifade eder. Maddenin birim hacminin kütlesi olan özkütle değildir.
- Işığı çok kıran bir ortam çok kırıcı ya da yoğun ortam, ışığı az kıran bir ortam az kırıcı ya da az yoğun ortam olarak adlandırılır.
- Saydam bir ortamın boşluğa göre kırılma indisine mutlak kırılma indisi denir.
- Saydam bir ortamın başka bir saydam ortama göre kırılma indisine bağıl kırılma indisi denir.
- Birbiriyle temas eden hava ve su gibi iki saydam ortamın sınır çizgisine ayırıcı yüzey denir.
- Ayırıcı yüzeye çizilen dikmeye yüzey normali ya da kısaca normal denir ve N ile gösterilir.
- Gelen ışının normalle yaptığı açıya (i) gelme açısı denir.
- Kırılan ışının normalle yaptığı açıya (r) kırılma açısı denir.
- Gelen ışınla kırılan ışın arasındaki açı (θ) sapma açısıdır.
Kırılma Yasaları
- Gelen ışın, normal ve kırılan ışın aynı düzlemdedir.
- Saydam iki ortam için; gelme açısının sinüsünün kırılma açısının sinüsüne oranı her zaman sabittir ve
sin i / sin r = sabit şeklinde gösterilir. Bu yasaya Snell Yasası denir.
- Işık, kırılma indisi n1 olan ve v1 hızıyla yayıldığı 1. ortamdan, kırılma indisi n2 olan ve v2 hızıyla yayıldığı 2. ortama geçtiğinde gelme ve kırılma açılarının sinüsleri ile hızlar ve kırılma indisleri arasındaki bağıntı (Snell Bağıntısı) aşağıdaki gibidir.
Işığın Kırılması İle İlgili Özellikler
Tam Yansıma ve Sınır Açısı
Serap Olayı
- Sıcak havalarda yeryüzüne yakın hava katmanının, yukarısındaki hava katmanından daha sıcak olduğu durumlarda tam yansıma olayı gerçekleşir.
- Soğuk havanın kırılma indisi sıcak havanın kırılma indisinden büyük olduğundan yukarılardan gelen ışınlar alt hava katmanında tam yansımaya uğrar.
- Kırılan ışınların uzantılarının kesişmesiyle yerde su birikintisi gibi görüntüler oluşur. Buna serap olayı denir.
Fiber Optik Kablolar
- Tam yansıma olayının kullanıldığı en önemli alanlardan biri de fiber optik kablolardır.
- Fiber optik kablolar aslında saç kalınlığında camdan yapılan çok ince tellerdir.
- Kabloların içine gönderilen ışınlar kablonun iç duvarlarında tam yansımaya uğrayarak dışarı çıkamaz ve bir engelle karşılaşmadan kablo boyunca gidebilir.
- Elektrik kablolarında telin gösterdiği direnç elektrik sinyallerinin zayıflamasına sebep olurken fiber optik kablolarda elektrik direnci gibi büyük bir engel olmadığı için sinyaller fazla zayıflamadan iletilebilmektedir.
Paralel Kayma
Küresel Ortamlarda Kırılma
Görünür Uzaklık (Derinlik)
- Biz cisimleri daima, cisimlerden gözümüze gelen ışınların uzantısında görürüz.
- Görüntüler, gelen ışınların kendilerinin kesiştiği ya da uzantılarının kesiştiği noktalarda oluşur.
- Gözlemci ve cisim aynı saydam ortamda bulunduklarında görüntüler gerçek yerlerinde oluşur.
- Gözlemci ve cisim farklı kırılma indisine sahip ortamlarda bulunduklarında ise görüntülerin oluştuğu yerler farklı olur. Çünkü cisimlerden gelen ışınlar ortam değiştirirken kırılmaya uğrayarak farklı noktalarda kesişir.
Bilgi: Az yoğun ortamdan, çok yoğun ortamlardaki cisme bakıldığında, cisim olduğu yerden daha yakında görülür. Çok yoğun ortamdan, az yoğun ortamlardaki cisme bakıldığında, cisim olduğu yerden daha uzakta görülür.