12. Sınıf Fizik · Dalga Mekaniği
Dalgalarda Kırınım, Girişim ve Doppler Olayı
- kırınım
- girişim
- dalga boyu
- dalga katarı
- düğüm çizgisi
- yol farkı
- karın noktası
Su dalgalarında kırınım ve girişim nasıl oluşur?
Kırınım, dalgaların dar bir aralıktan ya da keskin bir engel kenarından geçerken bükülerek yayılmasıdır. Girişim ise aynı anda çalışan iki kaynaktan çıkan dalgaların üst üste binmesidir. Limanlardaki dalgakıranlarda kırınım görülür; aralık genişliği dalga boyuna yakın ya da ondan küçükse kırınım belirgindir, aralık dalga boyundan çok büyükse dalgalar neredeyse bükülmeden geçer. Girişimde tepe-tepe ya da çukur-çukur karşılaşan dalgalar güçlenerek karın, tepe-çukur karşılaşanlar sönerek düğüm noktası oluşturur. Karın noktalarını birleştiren çizgilere dalga katarı, düğüm noktalarını birleştirenlere düğüm çizgisi denir. Yol farkı nλ ise nokta n. dalga katarı, (n − 1/2)λ ise n. düğüm çizgisi üzerindedir. Örneğin yol farkı 2,5λ olan nokta 3. düğüm çizgisi üzerindedir. Aralığı genişletmek kırınımı artırmaz, azaltır.
Dalgalarda Kırınım, Girişim ve Doppler Olayı: konu anlatımı ve özeti
Dalgalar ilerlerken ortamın tanecikleri yerinde titreşir, enerji ise taşınır. Su dalgalarının dar aralıklardan geçerken bükülmesi ve iki kaynaktan çıkan dalgaların karşılaşınca desen oluşturması dalgaların ayırt edici özellikleridir.
- Kırınım: Dalgaların dar bir aralıktan ya da keskin bir engel kenarından geçerken bükülerek yayılmasıdır. Limanlardaki dalgakıranlarda görülür.
- Aralık genişliği dalga boyuna yakın ya da ondan küçükse kırınım belirgindir; aralık dalga boyundan çok büyükse dalgalar neredeyse bükülmeden geçer.
- Girişim: Aynı anda çalışan iki kaynaktan çıkan dalgaların üst üste binmesidir. Tepe-tepe ya da çukur-çukur karşılaşırsa dalgalar güçlenir (karın), tepe-çukur karşılaşırsa söner (düğüm).
- Karın noktalarını birleştiren çizgilere dalga katarı, düğüm noktalarını birleştirenlere düğüm çizgisi denir; ortadaki çizgi merkez doğrusudur.
- Yol farkı dalga boyunun tam katıysa (nλ) nokta n. dalga katarı üzerindedir; (n − 1/2)λ ise n. düğüm çizgisi üzerindedir.
- Kaynaklar arası uzaklık arttıkça ya da dalga boyu küçüldükçe girişim çizgilerinin sayısı artar.
- Örnek: Bir noktanın kaynaklara uzaklıkları farkı 2,5λ ise n − 1/2 = 2,5'ten n = 3 bulunur; nokta 3. düğüm çizgisi üzerindedir.
Unutma: Kırınımın belirgin olması için aralığın dalga boyuna göre küçük olması gerekir; aralığı genişletmek kırınımı artırmaz, azaltır.
Bu özet yapay zekâ ile kitabın ilgili sayfalarından hazırlandı; hata içerebilir. Asıl kaynak MEB ders kitabıdır. İçerikler nasıl hazırlanıyor? · Son güncelleme:
Önce temeli pekiştir
Girişim sorularında bir noktanın karın mı düğüm mü olduğunu bulmak için yol farkını dalga boyuyla karşılaştır.
- Noktanın iki kaynağa uzaklıklarını yaz ve farkını al.
- Farkı dalga boyuna böl.
- Sonuç tam sayıysa (1, 2, 3…) nokta bir dalga katarı (karın) üzerindedir; buçuklu sayıysa (0,5; 1,5…) bir düğüm çizgisi üzerindedir.
Örnek: Dalga boyu 2 cm olan iki kaynaktan bir noktanın uzaklıkları 9 cm ve 5 cm ise yol farkı 4 cm = 2λ'dır; nokta 2. dalga katarı üzerindedir.
Günlük hayattan: Bir duvarın arkasındaki kişiyi göremesen de sesini duyarsın: Sesin dalga boyu kapı aralığıyla karşılaştırılabilecek büyüklükte olduğu için ses kapıdan geçerken kırınıma uğrar.
Sık yapılan hata: "Düğüm noktalarında su yoktur." Doğrusu: Düğüm noktalarında su vardır ama titreşmez; iki dalga birbirini söndürdüğü için su yüzeyi orada durgun kalır.
Derinleş
Gürültü önleyici kulaklıkların nasıl çalıştığını araştır: Kulaklık dışarıdaki sesi nasıl "söndürür"? Bu teknolojiyi girişim kavramıyla açıklayan bir şema çiz. Ardından tartış: Gürültü önleyici kulaklıklar trafikte, bisiklet sürerken ya da yaya olarak yürürken kullanıldığında hangi riskler doğabilir ve kullanıcı bu riskleri nasıl yönetebilir?
Öğrenme çıktıları
Bu konunun soruları MEB öğretim programındaki şu öğrenme çıktılarını ölçer.
FİZ.12.3.1Doğrusal su dalgalarında kırınım olayına ilişkin tümevarımsal akıl yürütebilme
- a) Doğrusal su dalgalarında kırınım olayını gözlemler.
- b) Doğrusal su dalgalarında kırınım olayını frekans, dalga boyu ve yarık genişliği değişkenleri ile ilişkilendirir.
FİZ.12.3.2Dairesel su dalgalarında girişim olayına ilişkin tümevarımsal akıl yürütebilme
- a) Dairesel su dalgalarında girişim olayını gözlemler.
- b) Dairesel su dalgalarında girişim olayını frekans, dalga boyu ve kaynaklar arası mesafe değişkenleri ile ilişkilendirir.
- c) Dairesel su dalgalarında gerçekleşen girişim olayına ilişkin genelleme yapar.
Bu konuda neler var?
- Su Dalgalarında Kırınım Olayı
- Su Dalgalarında Girişim Olayı
Sorular
Soru bankasından bu konunun soruları, kolaydan zora.
Kolay
1Havuzda iki çocuk ellerindeki çubuklarla suya aynı anda ve aynı ritimle vurarak dairesel dalgalar oluşturuyor. Havuzun bir noktasına iki dalganın tepeleri hep aynı anda, çukurları da hep aynı anda ulaşıyor. Bu noktada suyun hareketi için aşağıdakilerden hangisi söylenebilir?
- A) Su yüzeyi hareketsiz kalır.
- B) Dalgaların frekansı iki katına çıkar.
- C) Dalgalar yansıyıp kaynaklara döner.
- D) Su yüzeyi büyük genlikle titreşir.
- E) Dalgaların yayılma hızı iki katına çıkar.
Cevabı göster
Doğru cevap: D) Su yüzeyi büyük genlikle titreşir.
Tepe ile tepenin, çukur ile çukurun karşılaştığı noktada yapıcı girişim olur; genlikler toplanır ve su büyük genlikle titreşir. Girişim frekansı ya da hızı değiştirmez; yalnız o noktadaki titreşimin genliğini etkiler.
Kolay
2Dalga leğeninde aynı fazda çalışan iki noktasal kaynak dairesel dalgalar üretiyor. Öğrenciler yukarıdan çekilen fotoğrafta su yüzeyinin hiç titreşmediği noktaların, kaynakların arasından dışa doğru açılan eğriler üzerinde dizildiğini görüyor. Bu noktaları birleştiren eğrilere ne ad verilir?
- A) Dalga katarı
- B) Merkez doğrusu
- C) Dalga cephesi
- D) Düğüm çizgisi
- E) Normal doğrusu
Cevabı göster
Doğru cevap: D) Düğüm çizgisi
Tepe ile çukurun karşılaşıp birbirini söndürdüğü noktalar düğüm noktalarıdır; bunları birleştiren eğriler düğüm çizgileridir. Dalga katarı ise en büyük genlikle titreşen karın noktalarını birleştirir.
Kolay
3Ayla, dalga leğeninde dalga boyu 2 cm olan doğrusal dalgaları, iki engel arasında bıraktığı aralıktan geçiriyor. Her denemede aralığın genişliğini değiştiriyor ve aralığın arkasında dalgaların ne kadar yana yayıldığını gözlüyor. Dalgaların aralığın arkasında en çok yayıldığı (büküldüğü) deneme aşağıdakilerden hangisidir?
- A) Aralık genişliği 6 cm
- B) Aralık genişliği 10 cm
- C) Aralık genişliği 20 cm
- D) Aralık genişliği 40 cm
- E) Aralık genişliği 1,5 cm
Cevabı göster
Doğru cevap: E) Aralık genişliği 1,5 cm
Kırınım, aralık genişliği dalga boyuna yakın ya da ondan küçük olduğunda belirgindir; 2 cm'lik dalga boyu için 1,5 cm'lik aralık en çok bükülmeyi sağlar. Geniş aralıkların daha çok dalga geçireceği için daha çok yayılma oluşturacağını düşünmek yanılgıdır; geniş aralıkta dalgalar neredeyse düz geçer.
Kolay
4Durgun bir gölde, kıyıdan atılan bir taşın oluşturduğu dalgalar, kıyıdan biraz uzakta yüzen bir mantar parçasının altından geçiyor. Kıyıdaki Ozan, mantarın hareketini dikkatle izliyor. Dalgalar geçerken mantar parçasının hareketi için aşağıdakilerden hangisi söylenebilir?
- A) Dalgayla birlikte kıyıdan uzaklaşır.
- B) Hiç hareket etmeden yerinde durur.
- C) Bulunduğu yerde aşağı yukarı salınır.
- D) Dalgalardan daha hızlı ilerler.
- E) Dalgalara karşı taşa doğru ilerler.
Cevabı göster
Doğru cevap: C) Bulunduğu yerde aşağı yukarı salınır.
Dalga hareketinde ortamın tanecikleri ve üzerindeki cisimler bulundukları yerde titreşir; ilerleyen şey enerjidir. Mantarın dalgayla birlikte taşındığını düşünmek, dalgayı maddenin akışı sanmaktan doğan bir yanılgıdır.
Kolay
5Dalga leğeninde aynı fazda çalışan iki kaynağın oluşturduğu desende, bir noktaya bir kaynaktan dalga tepesi gelirken diğer kaynaktan hep dalga çukuru geliyor. Bu noktadaki suyun hareketi nasıldır?
- A) Dalgalar birbirini söndürdüğü için nokta titreşmez.
- B) Nokta kaynaklardan uzağa doğru akar.
- C) Nokta yalnız yukarı doğru yükselir ve orada kalır.
- D) Nokta en büyük genlikle titreşir.
- E) Nokta iki kat frekansla titreşir.
Cevabı göster
Doğru cevap: A) Dalgalar birbirini söndürdüğü için nokta titreşmez.
Tepe ile çukurun karşılaştığı noktada dalgalar birbirini söndürür; bu nokta düğüm noktasıdır ve titreşmez. En büyük genlikle titreşme tepe-tepe ya da çukur-çukur karşılaşmasında görülür.
Kolay
6Bir girişim deseninde, en büyük genlikle titreşen karın noktaları birleştirilerek çizgiler elde ediliyor. Karın noktalarını birleştiren bu çizgilere ne ad verilir?
- A) Düğüm çizgisi
- B) Dalga cephesi
- C) Dalga katarı
- D) Kırınım çizgisi
- E) Normal doğrusu
Cevabı göster
Doğru cevap: C) Dalga katarı
Karın noktalarını birleştiren çizgiler dalga katarı, düğüm noktalarını birleştirenler ise düğüm çizgisidir. Bu iki kavramı karıştırmak sık yapılan bir hatadır.
Kolay
7Can, durgun bir havuza birbirine yakın iki noktadan aynı anda iki küçük taş atıyor. İki noktadan yayılan dairesel dalgalar karşılaştığında birbirinin içinden geçerek su yüzeyinde bir desen oluşturuyor. Bu olaya ne ad verilir?
- A) Girişim
- B) Yansıma
- C) Kırılma
- D) Sönüm
- E) Kırınım
Cevabı göster
Doğru cevap: A) Girişim
Aynı anda çalışan iki kaynaktan çıkan dalgaların üst üste binmesine girişim denir. Kırınım tek bir dalganın dar aralıktan geçerken bükülmesidir.
Kolay
8Doğrusal su dalgaları, dalga leğenine yerleştirilen kenarı keskin bir engelin yanından geçiyor. Dalgaların engelin arkasına doğru bükülerek yayıldığı görülüyor. Bu gözlemle ilgili hangisi doğrudur?
- A) Kırınım yalnız dar aralıklarda değil, keskin kenarlı engellerde de görülür.
- B) Kırınım yalnız iki kaynak olduğunda görülür.
- C) Bu olay girişimdir, çünkü tek bir dalga söz konusudur.
- D) Dalgalar engelden yansıdığı için arkaya geçer.
- E) Bu olayda dalganın frekansı artmıştır.
Cevabı göster
Doğru cevap: A) Kırınım yalnız dar aralıklarda değil, keskin kenarlı engellerde de görülür.
Dalgalar keskin kenarlı bir engelin yanından geçerken de bükülerek yayılır; bu da kırınımdır. Girişim için iki kaynak gerekir, kırınım ise tek bir dalgada görülebilir.
Kolay
9Dalga leğeninde aynı fazda çalışan iki kaynaktan çıkan dalgaların dalga boyu 4 cm'dir. Kaynakları birleştiren doğru üzerinde ardışık iki dalga katarı arasındaki uzaklık kaç cm'dir?
- A) 1
- B) 0,5
- C) 2
- D) 4
- E) 8
Cevabı göster
Doğru cevap: C) 2
Kaynakları birleştiren doğru üzerinde ardışık iki dalga katarı arasındaki uzaklık λ/2'dir: 4 / 2 = 2 cm. Bu uzaklığı bir dalga boyu sanan öğrenci 4 cm bulur.
Kolay
10Bir göl kıyısında iki büyük kayanın arasında dar bir boşluk vardır. Gölden gelen düz cepheli dalgalar bu boşluktan geçtikten sonra yelpaze gibi açılarak kayaların arkasındaki bölgeye de yayılıyor. Dalgaların gösterdiği bu olaya ne ad verilir?
- A) Doppler olayı
- B) Girişim
- C) Yansıma
- D) Kırınım
- E) Kırılma
Cevabı göster
Doğru cevap: D) Kırınım
Dalgaların dar bir aralıktan geçerken bükülerek yayılması kırınımdır. Girişim için iki kaynaktan gelen dalgaların üst üste binmesi gerekir.
Kolay
11Aynı fazda çalışan iki kaynaktan çıkan su dalgalarının girişim deseninde bazı noktalara iki kaynaktan hep tepe ile tepe ya da çukur ile çukur birlikte ulaşıyor. Bu noktalarla ilgili hangisi doğrudur?
- A) Düğüm noktasıdır ve en büyük genlikle titreşir.
- B) Karın noktasıdır ve en büyük genlikle titreşir.
- C) Bu noktalarda dalgalar kırınıma uğrar.
- D) Karın noktasıdır ama hiç titreşmez.
- E) Düğüm noktasıdır ve hiç titreşmez.
Cevabı göster
Doğru cevap: B) Karın noktasıdır ve en büyük genlikle titreşir.
Tepe-tepe ya da çukur-çukur karşılaşmasında dalgalar birbirini güçlendirir; bu noktalar karın noktasıdır ve en büyük genlikle titreşir. Titreşmeyen noktalar ise tepe-çukur karşılaşmasının olduğu düğüm noktalarıdır.
Kolay
12Derinliği her yerde aynı olan bir dalga leğeninde iki engel arasında 2 cm genişliğinde bir aralık bırakılıyor. Farklı denemelerde aralığa farklı dalga boylarında doğrusal dalgalar gönderiliyor. Aşağıdaki dalga boylarından hangisinde dalgalar aralıktan geçtikten sonra en çok bükülür?
- A) 1,5 cm
- B) 1 cm
- C) 0,5 cm
- D) 4 cm
- E) 2 cm
Cevabı göster
Doğru cevap: D) 4 cm
Kırınım, aralık genişliği dalga boyuna göre ne kadar küçükse o kadar belirgindir; 4 cm'lik dalga boyu aralıktan en büyük olduğu için en çok bükülür. Dalga boyu küçüldükçe dalgalar aralıktan bükülmeden geçme eğilimindedir.
Kolay
13Dalga leğeninde aralık genişliği ve dalga üretecinin frekansı sabit tutularak leğendeki suyun derinliği artırılıyor. Derin suda dalgaların hızı arttığına göre aralıktan geçen dalgalardaki kırınım nasıl değişir?
- A) Dalga boyu artacağı için kırınım azalır.
- B) Dalga boyu artacağı için kırınım daha belirgin olur.
- C) Kırınım değişmez, çünkü aralık aynıdır.
- D) Kırınım tamamen ortadan kalkar.
- E) Dalga boyu azalacağı için kırınım daha belirgin olur.
Cevabı göster
Doğru cevap: B) Dalga boyu artacağı için kırınım daha belirgin olur.
Frekans sabitken hız artarsa dalga boyu (λ = v / f) artar; dalga boyu aralığa göre büyüdükçe kırınım belirginleşir. Kırınımın yalnız aralığa bağlı olduğunu düşünmek dalga boyunun rolünü gözden kaçırır.
Kolay
14Dalga leğeninde iki noktasal kaynak yerleştiriliyor. Kaynakları birleştiren doğru parçasının tam ortasından bu doğruya dik olarak çizilen doğruya ne ad verilir?
- A) Düğüm çizgisi
- B) Kırınım doğrusu
- C) Merkez doğrusu
- D) Dalga cephesi
- E) Birinci dalga katarı
Cevabı göster
Doğru cevap: C) Merkez doğrusu
Kaynakları birleştiren doğrunun ortasından dik çizilen doğru merkez doğrusudur; üzerindeki noktalar kaynaklara eşit uzaklıktadır. Düğüm çizgisi ise hareketsiz noktaları birleştirir.
Kolay
15Aynı fazda çalışan iki kaynağın oluşturduğu girişim deseninde bir noktanın kaynaklara uzaklıkları farkı 1,5λ'dır. Bu nokta hangi çizgi üzerindedir?
- A) 2. düğüm çizgisi
- B) 2. dalga katarı
- C) 1. düğüm çizgisi
- D) Merkez doğrusu
- E) 1. dalga katarı
Cevabı göster
Doğru cevap: A) 2. düğüm çizgisi
Düğüm çizgileri için yol farkı (n − 1/2)λ'dır; n − 1/2 = 1,5 eşitliğinden n = 2 bulunur. 1,5'i en yakın tam sayıya yuvarlayıp dalga katarı sanmak yanlıştır.
Kolay
16Aynı fazda çalışan iki kaynağın oluşturduğu girişim deseninde P noktasının kaynaklara olan uzaklıkları farkı 2λ'dır (λ dalga boyudur). P noktası nerededir?
- A) Merkez doğrusu üzerinde
- B) 2. dalga katarı üzerinde
- C) 2. düğüm çizgisi üzerinde
- D) 3. düğüm çizgisi üzerinde
- E) 1. dalga katarı üzerinde
Cevabı göster
Doğru cevap: B) 2. dalga katarı üzerinde
Yol farkı dalga boyunun tam katıysa (nλ) nokta n. dalga katarı üzerindedir; 2λ için 2. dalga katarıdır. Düğüm çizgileri için yol farkı (n − 1/2)λ biçiminde olmalıdır.
Kolay
17Derinliği her yerde aynı olan bir dalga leğeninde doğrusal dalgalar, iki engel arasındaki dar bir aralıktan geçiyor. Öğrenciler aralığın önündeki ve arkasındaki dalgaları karşılaştırıyor ve dalgaların aralıktan sonra dairesel biçimde yayıldığını görüyor. Aralıktan geçen dalgalarla ilgili aşağıdakilerden hangisi doğrudur?
- A) Biçimi değişir; dalga boyu, hızı ve frekansı değişmeden kalır.
- B) Frekans azalır; dalga boyu ve yayılma hızı değişmeden kalır.
- C) Dalga boyu küçülür; yayılma hızı ve frekans değişmeden kalır.
- D) Yayılma hızı artar; dalga boyu ve frekans değişmeden kalır.
- E) Dalga boyu aralık genişliğine eşit olur; frekans değişmeden kalır.
Cevabı göster
Doğru cevap: A) Biçimi değişir; dalga boyu, hızı ve frekansı değişmeden kalır.
Kırınımda dalgalar dar aralıktan geçerken doğrultu değiştirir ve dairesel biçimde yayılır; değişen dalgaların biçimi ve yayılma doğrultusudur. Frekansı dalga kaynağı belirler; yayılma hızı ise ortama (burada su derinliğine) bağlıdır. Derinlik her yerde aynı olduğundan hız, dolayısıyla dalga boyu (λ = v / f) da aralığın iki yanında aynıdır.
Kolay
18Dalga leğeninde aynı fazda çalışan iki noktasal kaynağın oluşturduğu girişim deseninde öğrenciler, merkez doğrusunun sağ tarafında 3 düğüm çizgisi ve 2 dalga katarı sayıyor. Merkez doğrusunun üzerinde de bir dalga katarı (merkezî dalga katarı) bulunuyor. Desenin tamamında toplam kaç düğüm çizgisi ve kaç dalga katarı vardır?
- A) 3 düğüm çizgisi, 3 dalga katarı
- B) 6 düğüm çizgisi, 4 dalga katarı
- C) 6 düğüm çizgisi, 6 dalga katarı
- D) 7 düğüm çizgisi, 5 dalga katarı
- E) 6 düğüm çizgisi, 5 dalga katarı
Cevabı göster
Doğru cevap: E) 6 düğüm çizgisi, 5 dalga katarı
Aynı fazda çalışan kaynakların girişim deseni merkez doğrusuna göre simetriktir: sağda ne varsa solda da vardır. Düğüm çizgileri 3 + 3 = 6 tanedir; merkez doğrusu üzerinde düğüm çizgisi oluşmaz. Dalga katarları ise sağda 2, solda 2 ve merkez doğrusu üzerindeki merkezî dalga katarıyla birlikte 2 + 2 + 1 = 5 tanedir. Merkezî dalga katarı unutulursa 4, iki kez sayılırsa 6 bulunur.
Orta
19Dalga leğeninde aynı fazda çalışan iki noktasal kaynağın oluşturduğu girişim deseninde öğrenciler yalnız birkaç düğüm çizgisi görebiliyor. Öğretmen, kaynakların yerini değiştirmeden desende daha çok çizgi oluşmasını istiyor. Bunun için aşağıdakilerden hangisi yapılmalıdır?
- A) Kaynakların frekansını artırmak
- B) Kaynakların frekansını azaltmak
- C) Kaynakların genliğini artırmak
- D) Leğendeki suyu derinleştirmek
- E) Kaynakların fazını eşit tutmak
Cevabı göster
Doğru cevap: A) Kaynakların frekansını artırmak
Frekans artınca dalga boyu küçülür; kaynaklar arası uzaklık sabitken dalga boyu küçüldükçe girişim çizgilerinin sayısı artar. Suyu derinleştirmek dalga hızını ve dalga boyunu artırır, çizgi sayısını azaltır; genlik ise çizgi sayısını etkilemez.
Orta
20Derinliği her yerde aynı olan bir dalga leğeninde sabit frekansla çalışan noktasal bir kaynak, doğuya doğru sabit hızla hareket ettiriliyor. Yukarıdan çekilen fotoğrafta kaynağın iki yanındaki dalga tepeleri karşılaştırılıyor. Kaynağın doğu tarafındaki dalgalar için aşağıdakilerden hangisi söylenebilir?
- A) Dalga boyu uzar, dalga hızı değişmez.
- B) Dalga boyu değişmez, dalga hızı artar.
- C) Dalga boyu kısalır, dalga hızı artar.
- D) Dalga boyu değişmez, dalga hızı değişmez.
- E) Dalga boyu kısalır, dalga hızı değişmez.
Cevabı göster
Doğru cevap: E) Dalga boyu kısalır, dalga hızı değişmez.
Kaynak doğuya giderken önündeki dalga tepelerini sıkıştırır; doğu tarafında dalga boyu kısalır. Dalganın hızı ortama (derinliğe) bağlıdır; derinlik değişmediği için hız aynı kalır. Kaynağın hızının dalgalara eklendiğini düşünmek yaygın bir yanılgıdır.
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.