11. Sınıf Fizik · Optik
Kırılma
- ortamın ışığı kırma indisi
- Snell Yasası
- sınır açısı
- tam yansıma
- normal
Işığın kırılması nedir ve Snell Yasası neyi anlatır?
Kırılma, ışığın bir saydam ortamdan başka bir saydam ortama geçerken hızının değişmesi ve sınır yüzeyinde doğrultu değiştirmesidir. Işık boşlukta yaklaşık 3 · 10⁸ m/s hızla yayılır; ortamın kırıcılık indisi n = c / v bağıntısıyla bulunur. Snell Yasası'na göre n1 · sin(gelme açısı) = n2 · sin(kırılma açısı) olur. Az kırıcı ortamdan çok kırıcı ortama geçen ışık normale yaklaşır, tersinde normalden uzaklaşır; normal doğrultusunda gelen ışın kırılmadan geçer. Kırılma açısının 90° olduğu gelme açısına sınır açısı denir; gelme açısı bundan büyükse tam yansıma gerçekleşir. Örneğin kırıcılık indisi 1,5 olan camda ışığın hızı 2 · 10⁸ m/s'dir ve camdan havaya geçişte sınır açısı yaklaşık 42°dir. Sudaki kaşığın kırık görünmesi ve sıcak asfaltta oluşan serap kırılmanın sonuçlarıdır. Kırılmada ışığın frekansı değişmez, değişen hız ve dalga boyudur.
Kırılma: konu anlatımı ve özeti
Işık bir saydam ortamdan başka bir saydam ortama geçerken hızı değişir ve sınır yüzeyinde doğrultu değiştirebilir; buna kırılma denir. Sudaki kaşığın kırık görünmesi ve sıcak asfaltta oluşan serap kırılmanın sonuçlarıdır.
- Işık boşlukta yaklaşık c = 3 · 10⁸ m/s ile yayılır; diğer ortamlarda daha yavaştır. Ortamın kırıcılık indisi n = c / v'dir.
- Snell Yasası: n1 · sin(gelme açısı) = n2 · sin(kırılma açısı).
- Az kırıcı ortamdan çok kırıcı ortama geçen ışık normale yaklaşır, tersinde normalden uzaklaşır. Normal doğrultusunda gelen ışın kırılmadan geçer.
- Sınır açısı, kırılma açısının 90° olduğu gelme açısıdır: sin θs = n2 / n1 (n1 > n2).
- Gelme açısı sınır açısından büyükse ışık ikinci ortama geçemez ve tamamen geri yansır; buna tam yansıma denir. Tam yansıma yalnızca çok kırıcı ortamdan az kırıcı ortama geçişte olur.
Camdan havaya geçen ışık: sınır açısından (≈42°) küçük açıyla gelen ışın normalden uzaklaşarak kırılır, sınır açısında 90° kırılır, büyük açıda tam yansıma yapar - Örnek: Kırıcılık indisi 1,5 olan camda ışığın hızı 3 · 10⁸ / 1,5 = 2 · 10⁸ m/s'dir. Camdan havaya geçişte sin θs = 1 / 1,5 ≈ 0,67, yani sınır açısı yaklaşık 42°dir.
Unutma: Kırılmada ışığın frekansı değişmez; değişen hız ve dalga boyudur.
Bu özet yapay zekâ ile kitabın ilgili sayfalarından hazırlandı; hata içerebilir. Asıl kaynak MEB ders kitabıdır. İçerikler nasıl hazırlanıyor? · Son güncelleme:
Önce temeli pekiştir
Kırılmayı, asfalt yoldan kuma giren bir el arabasıyla düşünebilirsin.
- El arabası yola eğik girer; bir tekerlek kuma diğerinden önce ulaşır.
- Kuma giren tekerlek yavaşlar, diğeri hâlâ hızlıdır; araba bu yüzden döner.
- Işık da çok kırıcı ortama girerken yavaşlar ve normale yaklaşır; az kırıcı ortama çıkarken hızlanır ve normalden uzaklaşır.
- Araba yola dik girerse iki tekerlek aynı anda kuma ulaşır ve araba dönmez: Normal doğrultusunda gelen ışık da kırılmaz.
Adım adım örnek: Kırıcılık indisi 4/3 olan suda ışığın hızı v = c / n = 3 · 10⁸ / (4/3) = 2,25 · 10⁸ m/s'dir.
Sık yapılan hata: "Işık hızlandığı ortamda normale yaklaşır." Doğrusu: Işık hızlandığı (az kırıcı) ortamda normalden uzaklaşır, yavaşladığı (çok kırıcı) ortamda normale yaklaşır.
Derinleş
Gece gökyüzünde yıldızlar göz kırpar gibi titreşir, ama gezegenler genellikle daha sabit ışık verir. Bu farkı atmosferdeki sıcaklık ve yoğunluk değişimlerinin ışığı kırmasıyla nasıl açıklayabileceğini araştır. Uzay teleskoplarının neden atmosferin dışına yerleştirildiğini bu bilgiyle ilişkilendir ve yerdeki teleskopların bu sorunu azaltmak için hangi yöntemleri kullandığını karşılaştır.
Öğrenme çıktıları
Bu konunun soruları MEB öğretim programındaki şu öğrenme çıktılarını ölçer.
FİZ.11.3.5Işığın saydam ortamlardaki davranışını kullanarak deney yapabilme
- a) Işığın saydam ortamlardaki davranışı ile ilgili deney tasarlar.
- b) Işığın saydam ortamlardaki davranışı ile ilgili tasarladığı deney düzeneğinden veri toplayarak analiz eder.
Sorular
Soru bankasından bu konunun soruları, kolaydan zora.
Kolay
1Okuldaki bilim şenliğinde Deniz, su dolu bir şişenin altındaki delikten akan suyun içine bir lazer ışını gönderiyor ve ışığın su akıntısının içinde hapsolup akıntıyla birlikte büküldüğünü gösteriyor. Bu olayın tam yansımadan kaynaklandığını anlatacak. Tam yansımanın gerçekleşmesi için gereken koşullar aşağıdakilerin hangisinde doğru verilmiştir?
- A) Az kırıcıdan çok kırıcıya geçiş; gelme açısı sınır açısından büyük
- B) Çok kırıcıdan az kırıcıya geçiş; ışık normal doğrultusunda gelmeli
- C) Çok kırıcıdan az kırıcıya geçiş; gelme açısı sınır açısından büyük
- D) Az kırıcıdan çok kırıcıya geçiş; gelme açısı sıfır olmalı
- E) Çok kırıcıdan az kırıcıya geçiş; gelme açısı sınır açısından küçük
Cevabı göster
Doğru cevap: C) Çok kırıcıdan az kırıcıya geçiş; gelme açısı sınır açısından büyük
Tam yansıma için ışık çok kırıcı ortamdan (su) az kırıcı ortama (hava) gitmeli ve gelme açısı sınır açısından büyük olmalıdır. Az kırıcıdan çok kırıcıya geçişte ışın normale yaklaşarak her zaman diğer ortama geçebildiği için tam yansıma olmaz.
Kolay
2Bir müzede kırmızı bir lazer ışınının havadan cam bloğa girip ardından suya geçtiği bir düzenek sergileniyor. Tanıtım panosunda ışığın her ortamda bir niceliğinin değiştiği, bir niceliğinin ise ışık kaynağı tarafından belirlendiği için hiç değişmediği yazıyor. Işık bir saydam ortamdan diğerine geçerken aşağıdaki niceliklerden hangisi değişmez?
- A) Hızı
- B) Dalga boyu
- C) Hızının c'ye oranı
- D) Frekansı
- E) Normalle yaptığı açı
Cevabı göster
Doğru cevap: D) Frekansı
Frekans ışığı yayan kaynağa bağlıdır, ortam değişince değişmez; hız ve dalga boyu ise ortama göre aynı oranda değişir (v = λ · f). Dalga boyunun sabit kaldığını düşünmek yaygın bir yanılgıdır; ışığın rengini belirleyen dalga boyu değil frekanstır.
Kolay
3Ali, havadan suyla dolu bir akvaryuma eğik olarak bir lazer ışını gönderiyor. Akvaryumun yanına koyduğu açıölçerle ışının su yüzeyindeki normal ile havada ve suda yaptığı açıları ölçüyor; suyun havadan daha kırıcı olduğunu biliyor. Tek renkli ışık az kırıcı ortamdan çok kırıcı ortama eğik geçerken nasıl kırılır?
- A) Normalden uzaklaşarak
- B) Hiç kırılmadan
- C) Tamamen geri yansıyarak
- D) Ayırıcı yüzeyi yalayarak
- E) Normale yaklaşarak
Cevabı göster
Doğru cevap: E) Normale yaklaşarak
Çok kırıcı ortamda ışık yavaşlar; Snell Yasası'na (n₁ · sinθ₁ = n₂ · sinθ₂) göre n₂ büyük olduğunda θ₂ küçülür ve ışın normale yaklaşır. Normalden uzaklaşma, ışığın çok kırıcıdan az kırıcıya geçtiği durumdur.
Kolay
4Bir öğrenci, kırıcılık indisinin n = c / v bağıntısıyla tanımlandığını öğreniyor. Bağıntıdaki c'nin ışığın boşluktaki hızı olduğunu biliyor; su, cam ve elmas gibi farklı maddeler için kırıcılık indisinin neden farklı çıktığını anlamaya çalışıyor. Bağıntıdaki v aşağıdakilerden hangisini gösterir?
- A) Işığın o ortamdaki hızını
- B) Işığın boşluktaki hızını
- C) Işığın frekansını
- D) Işığın dalga boyunu
- E) Işığın ortamdaki enerjisini
Cevabı göster
Doğru cevap: A) Işığın o ortamdaki hızını
v, ışığın söz konusu saydam ortamdaki hızıdır; ışık ortamda ne kadar yavaşlarsa n o kadar büyük olur. Frekans cevabı çekicidir ama frekans ortam değiştiğinde değişmez, bu yüzden ortamları ayırt etmede kullanılamaz.
Kolay
5Bir kuyumcu, elmasın kırıcılık indisinin yaklaşık 2,4 olduğunu söylüyor. Işığın boşluktaki hızı 3 · 10⁸ m/s olduğuna göre ışığın elmastaki hızı kaç m/s'dir?
- A) 2,4 · 10⁸
- B) 7,2 · 10⁸
- C) 0,8 · 10⁸
- D) 1,25 · 10⁸
- E) 1,5 · 10⁸
Cevabı göster
Doğru cevap: D) 1,25 · 10⁸
n = c / v bağıntısından v = 3 · 10⁸ / 2,4 = 1,25 · 10⁸ m/s bulunur. 7,2 · 10⁸ değeri indisle çarpma yanlışından gelir; ışık ortamda boşluktan hızlı olamaz.
Kolay
6Öğretmen, tahtaya farklı maddeler için öğrencilerin hesapladığı kırıcılık indisi değerlerini yazıyor: 1,33; 1,5; 2,4; 1,0003; 0,8. Bu değerlerden hangisi bir saydam madde için hatalı hesaplanmıştır?
- A) 1,33
- B) 1,5
- C) 0,8
- D) 2,4
- E) 1,0003
Cevabı göster
Doğru cevap: C) 0,8
Işık hiçbir ortamda boşluktakinden hızlı yayılmadığı için n = c / v değeri 1'den küçük olamaz; bu nedenle 0,8 hatalıdır. 1,0003 havanın indisine karşılık gelir ve 1'e çok yakın olması normaldir.
Kolay
7Kahvaltıda Defne, çay dolu cam bardağa eğik olarak koyduğu kaşığın sıvı yüzeyinde kırılmış gibi göründüğünü fark ediyor. Kaşığı çıkardığında kaşığın düz olduğunu görüyor. Defne'nin gözlemlediği bu durum hangi ışık olayıyla açıklanır?
- A) Kırılma
- B) Düzgün yansıma
- C) Işığın soğurulması
- D) Gölge oluşumu
- E) Dağınık yansıma
Cevabı göster
Doğru cevap: A) Kırılma
Kaşıktan gelen ışık çaydan havaya geçerken hızı değiştiği için doğrultu değiştirir; bu kırılmadır. Yansıma ışığın aynı ortama geri dönmesidir ve kaşığın kırık görünmesini açıklamaz.
Kolay
8Akşam saatlerinde ışığı yanan odasından dışarı bakan Ayşe, pencere camından hem dışarıdaki sokak lambalarını hem de camda kendi görüntüsünü görüyor. Bu gözlem, cama gelen ışıkla ilgili hangi sonucu destekler?
- A) Işığın tamamı camdan yansır, cama geçen ışık olmaz.
- B) Işığın tamamı camdan geçer, yansıyan ışık olmaz.
- C) Cama gelen ışık her zaman tam yansıma yapar.
- D) Işık camdan geçerken renklerine ayrılarak kaybolur.
- E) Işığın bir kısmı yüzeyden yansır, bir kısmı kırılarak geçer.
Cevabı göster
Doğru cevap: E) Işığın bir kısmı yüzeyden yansır, bir kısmı kırılarak geçer.
Görüntünün camda görülmesi ışığın bir kısmının yansıdığını, dışarının görülmesi de bir kısmının kırılarak geçtiğini gösterir. Tam yansıma havadan cama geçişte olmaz, çünkü ışık az kırıcı ortamdan çok kırıcı ortama gelmektedir.
Kolay
9Kerem, havadan cam bloğa gönderdiği ışının gelme açısını açıölçerle ölçerken açıyı yanlışlıkla ışın ile cam yüzeyi arasında ölçüyor ve 60° buluyor. Buna göre ışının gerçek gelme açısı kaç derecedir?
- A) 60
- B) 90
- C) 120
- D) 45
- E) 30
Cevabı göster
Doğru cevap: E) 30
Gelme açısı gelen ışın ile yüzey normali arasındaki açıdır; normal yüzeye dik olduğundan 90° − 60° = 30° bulunur. 60° değeri açının yüzeye göre ölçülmesinden kaynaklanan yaygın bir hatadır.
Kolay
10Bir öğrenci farklı saydam ortamlarda ışığın hızını gösteren şu tabloyu hazırlıyor: K: 2,0 · 10⁸ m/s L: 2,5 · 10⁸ m/s M: 1,5 · 10⁸ m/s N: 2,25 · 10⁸ m/s P: 1,8 · 10⁸ m/s Tabloya göre ışığı kırma indisi en büyük olan ortam hangisidir?
- A) M
- B) L
- C) K
- D) N
- E) P
Cevabı göster
Doğru cevap: A) M
n = c / v olduğundan ışığın en yavaş ilerlediği ortamın kırıcılık indisi en büyüktür; bu ortam M'dir. L'de ışık en hızlı olduğu için L'nin indisi en küçüktür.
Kolay
11Sıcak bir yaz gününde yolculuk eden Yusuf, ilerideki asfaltın üzerinde su birikintisi varmış gibi bir görüntü fark ediyor; ama oraya varınca yolun kuru olduğunu görüyor. Bu görüntünün oluşması temelde hangi olaydan kaynaklanır?
- A) Asfaltın güneş ışığını düzgün yansıtması
- B) Asfaltın ışığı tamamen soğurması
- C) Işığın farklı sıcaklıktaki hava katmanlarında kırılması
- D) Işığın asfalttan geçerek yol altına ulaşması
- E) Havadaki su buharının ışığı renklerine ayırması
Cevabı göster
Doğru cevap: C) Işığın farklı sıcaklıktaki hava katmanlarında kırılması
Bu olay seraptır; ışık, sıcaklığı ve dolayısıyla kırıcılığı farklı hava katmanlarından geçerken kırılarak doğrultu değiştirir. Asfalt düzgün yansıtıcı bir yüzey olmadığından görüntü yansımayla açıklanamaz.
Kolay
12Zeynep, yarım daire biçimli cam bloğun içinden düz yüzeye gönderdiği lazer ışınının gelme açısını yavaş yavaş artırıyor. Belirli bir gelme açısında havaya çıkan ışının ayırıcı yüzeye paralel ilerlediğini, yani kırılma açısının 90° olduğunu görüyor. Kırılma açısını 90° yapan bu gelme açısına ne ad verilir?
- A) Sapma açısı
- B) Sınır açısı
- C) Yansıma açısı
- D) Kırılma açısı
- E) Tepe açısı
Cevabı göster
Doğru cevap: B) Sınır açısı
Çok kırıcı ortamdan az kırıcı ortama geçişte kırılma açısını 90° yapan gelme açısına sınır açısı denir. Sapma açısı ise gelme ve kırılma doğrultuları arasındaki açıdır.
Kolay
13Bir araştırmada, ışığın saydam bir sıvıdaki hızının boşluktaki hızının 3/4'ü kadar olduğu ölçülüyor. Buna göre bu sıvının kırıcılık indisi kaçtır?
- A) 3/4
- B) 4/3
- C) 1
- D) 7/4
- E) 3/2
Cevabı göster
Doğru cevap: B) 4/3
n = c / v = c / (3c/4) = 4/3 olur. 3/4 değeri oranın ters kurulmasından gelir; kırıcılık indisi boşluk dışındaki ortamlarda 1'den büyüktür.
Kolay
14Elif, havadan su dolu bir akvaryuma eğik bir lazer ışını gönderiyor. Suyun kırıcılık indisinin havanınkinden büyük olduğunu biliyor. Işının suya geçerken izlediği yol için aşağıdakilerden hangisi doğrudur?
- A) Normalden uzaklaşarak kırılır; kırılma açısı gelme açısından büyüktür.
- B) Normale yaklaşarak kırılır; kırılma açısı gelme açısından küçüktür.
- C) Doğrultu değiştirmez; kırılma açısı gelme açısına eşittir.
- D) Su yüzeyinden tamamen geri yansır, suya hiç geçmez.
- E) Normale yaklaşarak kırılır; kırılma açısı gelme açısından büyüktür.
Cevabı göster
Doğru cevap: B) Normale yaklaşarak kırılır; kırılma açısı gelme açısından küçüktür.
Az kırıcı ortamdan çok kırıcı ortama geçen ışık yavaşlar ve normale yaklaşır, bu yüzden kırılma açısı gelme açısından küçük olur. Tam yansıma yalnız çok kırıcı ortamdan az kırıcı ortama geçişte olabilir.
Kolay
15Bir optik etkinliğinde öğrencilere farklı ortam geçişleri veriliyor. Kırıcılık indisleri: hava 1; su 4/3; cam 1,5; elmas 2,4. Aşağıdaki geçişlerin hangisinde uygun gelme açısıyla tam yansıma gözlenebilir?
- A) Havadan suya
- B) Havadan cama
- C) Sudan cama
- D) Sudan havaya
- E) Camdan elmasa
Cevabı göster
Doğru cevap: D) Sudan havaya
Tam yansıma yalnız kırıcılık indisi büyük ortamdan küçük ortama geçişte olur; listedeki geçişlerden yalnız sudan havaya geçiş bu koşulu sağlar. Sudan cama ve camdan elmasa geçişte ışık daha kırıcı ortama girdiği için tam yansıma olmaz.
Kolay
16Fizik laboratuvarında Can, lazer ışınını yarım daire biçimli cam bloğun düz yüzeyine, yüzeye dik doğrultuda gönderiyor. Buna göre ışın cama geçerken ne olur?
- A) Normale yaklaşacak şekilde kırılır.
- B) Doğrultusunu değiştirmeden cama geçer.
- C) Normalden uzaklaşacak şekilde kırılır.
- D) Yüzeyden tamamen geri yansır.
- E) Yüzey boyunca ilerleyerek yalar.
Cevabı göster
Doğru cevap: B) Doğrultusunu değiştirmeden cama geçer.
Normal doğrultusunda gelen ışının gelme açısı 0° olduğundan kırılma açısı da 0° olur ve ışın doğrultu değiştirmeden geçer. Hızı değişse de doğrultusu değişmez; bu yüzden normale yaklaşma söz konusu değildir.
Kolay
17Bir öğrenci, saydam bir sıvının içinden havaya gönderdiği tek renkli ışının sıvı yüzeyindeki gelme açısını 30° olarak ölçüyor. Işın havaya kırılarak çıkıyor ve öğrenci, ışının gelme doğrultusu ile kırılma doğrultusu arasındaki sapma açısını 12° buluyor. Sıvının kırıcılık indisi havanınkinden büyüktür. Buna göre ışının havadaki kırılma açısı kaç derecedir?
- A) 12°
- B) 18°
- C) 42°
- D) 48°
- E) 60°
Cevabı göster
Doğru cevap: C) 42°
Işık çok kırıcı ortamdan az kırıcı ortama geçerken normalden uzaklaşır; kırılma açısı gelme açısından büyük olur. Sapma açısı, gelme doğrultusu ile kırılma doğrultusu arasındaki açı olduğundan kırılma açısı 30° + 12° = 42°dir. 18° sonucu, ışın normale yaklaşıyormuş gibi sapma açısı gelme açısından çıkarılırsa; 60° sonucu ise gelme açısı yüzeyle ölçülmüş sayılırsa bulunur.
Kolay
18Fizik laboratuvarında Selin, lazer ışınını su dolu bir akvaryumun yüzeyine eğik olarak gönderiyor. Işının suya girdiği noktada yüzey normalini belirliyor ve ince bir plastik levhayı, hem gelen ışın hem de normal levhanın yüzeyinde kalacak ve levhanın alt yarısı suya girecek biçimde, su yüzeyine dik olarak yerleştiriyor. Kırılma yasalarına göre Selin, sudaki kırılan ışını hangi düzlemde gözlemler?
- A) Levhanın düzlemiyle çakışan düzlemde
- B) Levhanın düzlemine dik olan bir düzlemde
- C) Levhanın önünde kalan eğik bir düzlemde
- D) Su yüzeyiyle çakışan yatay bir düzlemde
- E) Gelme açısına göre değişen bir düzlemde
Cevabı göster
Doğru cevap: A) Levhanın düzlemiyle çakışan düzlemde
Kırılma yasalarının ilkine göre gelen ışın, kırılan ışın ve yüzey normali aynı düzlemdedir. Levha, gelen ışın ile normalin belirlediği düzleme yerleştirildiği için kırılan ışın da bu düzlemde kalır. Gelme açısı değiştirildiğinde kırılma açısı değişir; ama ışın bu düzlemin dışına çıkmaz.
Orta
19Bir araştırma ekibi, yeni geliştirdiği saydam bir plastik maddede ışığın hızını hassas bir düzenekle 2,25 · 10⁸ m/s olarak ölçüyor. Ekip, bu maddeyi gözlük camı olarak kullanmayı düşündüğü için kırıcılık indisini hesaplıyor. (c = 3 · 10⁸ m/s) Bu maddenin kırıcılık indisi kaçtır?
- A) 3/4
- B) 5/4
- C) 3/2
- D) 5/3
- E) 4/3
Cevabı göster
Doğru cevap: E) 4/3
n = c / v = 3 · 10⁸ / 2,25 · 10⁸ = 4/3'tür. 3/4 sonucu bağıntı ters kurulunca, yani v / c hesaplanınca bulunur; kırıcılık indisi 1'den küçük olamaz.
Orta
20Bir akvaryumun içinden su yüzeyine doğru gönderilen lazer ışınının gelme açısı yavaş yavaş büyütülüyor. Belirli bir açıda ışının kırılarak havaya çıkmadığı, ama tamamen geri de yansımadığı görülüyor; bu açı tam olarak suyun sınır açısıdır. Bu durumda kırılan ışın için aşağıdakilerden hangisi doğrudur?
- A) Normal doğrultusunda kırılmadan geçer.
- B) Normale yaklaşarak havaya geçer.
- C) Ayırıcı yüzeyi yalayarak ilerler.
- D) Gelme açısının yarısı kadar kırılır.
- E) Tamamen soğrularak kaybolur.
Cevabı göster
Doğru cevap: C) Ayırıcı yüzeyi yalayarak ilerler.
Gelme açısı sınır açısına eşit olduğunda kırılma açısı 90° olur; kırılan ışın ayırıcı yüzeyi yalayarak ilerler. Gelme açısı bu değeri aşarsa tam yansıma başlar. Normale yaklaşma cevabı, ışığın çok kırıcıdan az kırıcıya geçerken normalden uzaklaştığını gözden kaçırmaktır.
Katkıda bulun
Özette bir hata mı gördün, eklenmesi gereken bir bilgi ya da güzel bir soru mu var? Öner; yönetici onaylarsa sitede yayımlanır ve sana bildirim gelir.
