12. Sınıf Fizik · Dalga Mekaniği
Işığın Çift Yarıkta Girişimi
- çift yarık
- girişim
- Young deneyi
- aydınlık saçak
- karanlık saçak
- saçak genişliği
- yol farkı
Young'ın çift yarık deneyi neyi gösterir?
Işığın çift yarıkta girişimi, birbirine çok yakın iki yarıktan geçen ışığın ekranda aydınlık ve karanlık saçaklar oluşturmasıdır. Thomas Young bu deneyle ışığın su dalgaları gibi girişim yaptığını, yani dalga özelliği taşıdığını kanıtladı. İki yarık aynı fazda çalışan iki ışık kaynağı gibi davranır ve ekranın ortasında en parlak merkezî aydınlık saçak oluşur. Yol farkı nλ olan nokta n. aydınlık saçak, (n − 1/2)λ olan nokta n. karanlık saçak üzerindedir. Saçak genişliği λ · L / d'dir; L yarık-ekran uzaklığı, d yarıklar arası uzaklıktır. Dalga boyu ya da L arttıkça saçaklar genişler, d arttıkça daralır; kırmızı ışıkta saçaklar mor ışıktakinden geniştir. Yarıklardan birinin önüne ince cam konursa desen o yarık tarafına kayar. Örneğin λ = 600 nm, L = 2 m, d = 0,3 mm ise saçak genişliği 4 mm'dir. Işık şiddetini artırmak saçak genişliğini değiştirmez.
Işığın Çift Yarıkta Girişimi: konu anlatımı ve özeti
Thomas Young, birbirine çok yakın iki yarıktan geçen ışığın ekranda aydınlık ve karanlık saçaklar oluşturduğunu gösterdi. Bu deney, ışığın su dalgaları gibi girişim yaptığını, yani dalga özelliği taşıdığını kanıtladı.
- İki yarık aynı fazda çalışan iki ışık kaynağı gibi davranır. Ekranın ortasında en parlak merkezî aydınlık saçak oluşur; iki yanında karanlık ve aydınlık saçaklar sırayla dizilir.
- Ekrandaki bir noktaya gelen ışınların yol farkı nλ ise nokta n. aydınlık saçak, (n − 1/2)λ ise n. karanlık saçak üzerindedir.
- Ardışık iki aydınlık saçak arasındaki uzaklık (saçak genişliği) λ · L / d'dir; L yarık-ekran uzaklığı, d yarıklar arası uzaklıktır.
- Dalga boyu ya da L arttıkça saçaklar genişler; d arttıkça saçaklar daralır. Kırmızı ışıkta saçaklar mor ışıktakinden geniştir.
- Yarık ile ekran arası sudan ya da camdan bir ortamla doldurulursa dalga boyu küçülür ve saçaklar daralır. Işık şiddetini artırmak saçak genişliğini değiştirmez, sadece parlaklığı artırır.
- Yarıklardan birinin önüne ince cam konursa o yarıktan gelen ışık gecikir ve desen o yarık tarafına kayar.
- Örnek: λ = 600 nm, L = 2 m, d = 0,3 mm ise saçak genişliği 6 · 10⁻⁷ · 2 / (3 · 10⁻⁴) = 4 · 10⁻³ m = 4 mm'dir.
Unutma: Yarıklar arası uzaklık d büyüdükçe saçaklar daralır; d ile saçak genişliği ters orantılıdır, burada yön karıştırmak sık yapılan bir hatadır.
Bu özet yapay zekâ ile kitabın ilgili sayfalarından hazırlandı; hata içerebilir. Asıl kaynak MEB ders kitabıdır. İçerikler nasıl hazırlanıyor? · Son güncelleme:
Önce temeli pekiştir
Çift yarık deneyini çözmek için ekranı bir cetvel gibi düşün: Merkezde aydınlık saçak vardır ve saçaklar eşit aralıklarla dizilir.
- Saçak genişliğini hesapla: Δx = λ · L / d.
- Birimleri metreye çevir: nm → 10⁻⁹ m, mm → 10⁻³ m.
- n. aydınlık saçağın merkeze uzaklığı n · Δx, n. karanlık saçağınki (n − 1/2) · Δx'tir.
Örnek: Kırmızı bir laser (λ = 650 nm) aralığı 0,5 mm olan iki yarığa gönderiliyor ve ekran 1,5 m uzakta. Δx = 650 · 10⁻⁹ · 1,5 / (5 · 10⁻⁴) ≈ 1,95 · 10⁻³ m, yani saçaklar arası yaklaşık 2 mm olur.
Günlük hayattan: Bir sokak lambasına ince bir tül perdenin arkasından bakınca gördüğün ışık noktası deseni de benzer biçimde kırınım ve girişimle oluşur.
Sık yapılan hata: "Ekranın tam ortasında karanlık saçak oluşur." Doğrusu: Merkez noktası iki yarığa eşit uzaklıktadır; yol farkı sıfır olduğu için orada en parlak merkezî aydınlık saçak bulunur.
Derinleş
Thomas Young'ın deneyi neden "fizik tarihinin en güzel deneylerinden biri" olarak anılır? Deneyin bilimsel ve tarihsel önemini araştır. Ardından elektronlarla yapılan çift yarık deneyini incele: Elektronlar da girişim deseni oluşturuyorsa bu, madde hakkında ne söyler? Bulduklarını sınıfa 3 dakikalık bir anlatım olarak sun.
Öğrenme çıktıları
Bu konunun soruları MEB öğretim programındaki şu öğrenme çıktılarını ölçer.
FİZ.12.3.3Işıkta girişim ile ilgili deney yapabilme
- a) Işığın girişimi ile ilgili deney tasarlar.
- b) Işığın girişimi ile ilgili deney düzeneğinden veri toplayarak analiz eder.
Bu konuda neler var?
- Işığın Çift Yarıkta Girişimine Etki Eden Değişkenler
Sorular
Soru bankasından bu konunun soruları, kolaydan zora.
Kolay
1Okul laboratuvarında bir lazer ışığı, birbirine çok yakın iki dar yarıktan geçirilerek ekrana düşürülüyor. Ekranda düzenli aralıklarla sıralanmış aydınlık ve karanlık bantlar oluşuyor; yarıklardan biri kapatılınca bu düzenli bantlar kayboluyor. Bu gözlem ışıkla ilgili hangi sonucu destekler?
- A) Işığın yalnızca taneciklerden oluştuğu
- B) Işığın yalnızca düz çizgide yayıldığı
- C) Işığın hızının ortama bağlı olmadığı
- D) Işığın yayılmak için ortama ihtiyaç duyduğu
- E) Işığın girişim yaparak dalga özelliği gösterdiği
Cevabı göster
Doğru cevap: E) Işığın girişim yaparak dalga özelliği gösterdiği
İki yarıktan gelen ışığın düzenli aydınlık ve karanlık bantlar oluşturması girişimdir; girişim dalgalara özgüdür ve ışığın dalga modelini destekler. Yalnız düz çizgide yayılan tanecikler iki yarığın arkasında yalnız iki parlak çizgi oluştururdu.
Kolay
2Bir öğrenci dalga boyu 600 nm olan ışıkla çift yarık deneyini farklı düzeneklerde tekrarlayıp saçak genişliğini ölçüyor. Yarıklar arası uzaklık | Yarık-ekran uzaklığı | Saçak genişliği 0,2 mm | 1 m | 3 mm 0,2 mm | 2 m | 6 mm 0,4 mm | 1 m | 1,5 mm Tabloyla uyumlu saçak genişliği bağıntısı aşağıdakilerden hangisidir? (λ: dalga boyu, L: yarık-ekran uzaklığı, d: yarıklar arası uzaklık)
- A) Δx = λ · d / L
- B) Δx = L · d / λ
- C) Δx = λ / (L · d)
- D) Δx = λ · L · d
- E) Δx = λ · L / d
Cevabı göster
Doğru cevap: E) Δx = λ · L / d
L iki katına çıkınca saçak genişliği iki katına çıkıyor, d iki katına çıkınca yarıya iniyor; ayrıca 6 · 10⁻⁷ · 1 / (2 · 10⁻⁴) = 3 · 10⁻³ m tabloyla uyumludur. Δx = λ · d / L, saçakların yarıklar birbirinden uzaklaştıkça genişleyeceğini söyler; tablo bunun tersini gösteriyor.
Kolay
3Bir çift yarık deneyinde ekran, iki yarığın tam karşısına yerleştiriliyor. Ekranın orta noktası iki yarığa eşit uzaklıktadır. Ekranın orta noktasında aşağıdakilerden hangisi gözlenir?
- A) Merkezî aydınlık saçak
- B) Merkezî karanlık saçak
- C) Birinci karanlık saçak
- D) Birinci aydınlık saçak
- E) İkinci aydınlık saçak
Cevabı göster
Doğru cevap: A) Merkezî aydınlık saçak
Orta noktada iki yarıktan gelen ışınların yol farkı sıfırdır; dalgalar aynı fazda buluşur ve merkezî aydınlık saçak oluşur. Orta noktanın karanlık olacağını düşünmek, iki ışının birbirini söndürdüğü durumu yol farkı sıfır olan durumla karıştırmaktır.
Kolay
4Dalga boyu 600 nm olan ışıkla yapılan bir çift yarık deneyinde ekrandaki P noktasına iki yarıktan gelen ışınların yol farkı 1200 nm olarak hesaplanıyor. P noktası aşağıdakilerden hangisinin üzerindedir?
- A) 2. aydınlık saçak
- B) 2. karanlık saçak
- C) 1. karanlık saçak
- D) 3. karanlık saçak
- E) Merkezî aydınlık saçak
Cevabı göster
Doğru cevap: A) 2. aydınlık saçak
Yol farkı 1200 / 600 = 2λ'dır; yol farkı nλ olan noktalar n. aydınlık saçak üzerindedir, P 2. aydınlık saçaktadır. 2. karanlık saçakta yol farkı 1,5λ = 900 nm olurdu.
Kolay
5Dalga boyu 600 nm olan ışıkla yapılan çift yarık deneyinde, ekrandaki P noktasına iki yarıktan gelen ışınların yol farkı 900 nm'dir. P noktası nerededir?
- A) 2. karanlık saçak üzerinde
- B) 2. aydınlık saçak üzerinde
- C) Merkezî aydınlık saçak üzerinde
- D) 1. aydınlık saçak üzerinde
- E) 1. karanlık saçak üzerinde
Cevabı göster
Doğru cevap: A) 2. karanlık saçak üzerinde
Yol farkı 900 / 600 = 1,5λ'dır; (n − 1/2)λ bağıntısında n = 2 olduğundan P 2. karanlık saçaktadır. 1,5'i 1'e yuvarlayan öğrenci 1. karanlık saçağı seçer.
Kolay
6Aynı çift yarık düzeneğinde önce kırmızı, sonra mor ışık kullanılıyor; yarıklar ve ekran yerinden oynatılmıyor. Saçak genişlikleriyle ilgili hangisi doğrudur?
- A) Kırmızı ışıkta hiç saçak oluşmaz.
- B) Kırmızı ışıkta saçaklar mor ışıktakinden geniştir.
- C) Mor ışıkta yalnız merkezî aydınlık saçak oluşur.
- D) İki renkte de saçak genişliği aynıdır.
- E) Mor ışıkta saçaklar kırmızı ışıktakinden geniştir.
Cevabı göster
Doğru cevap: B) Kırmızı ışıkta saçaklar mor ışıktakinden geniştir.
Saçak genişliği dalga boyuyla doğru orantılıdır; kırmızı ışığın dalga boyu mordan büyük olduğu için saçakları daha geniştir. Mor ışığın daha enerjik olmasını saçağın genişlemesiyle karıştırmamak gerekir.
Kolay
71801 yılında Thomas Young, birbirine çok yakın iki yarıktan geçirdiği ışığın ekranda yalnız iki aydınlık çizgi değil, sıra sıra aydınlık ve karanlık saçaklar oluşturduğunu gözledi. Bu deneyin sonucu ışıkla ilgili hangi yargıyı destekler?
- A) Işığın hızı sonsuzdur.
- B) Işık yalnız tanecik özelliği gösterir.
- C) Işık boşlukta yayılamaz.
- D) Işık dalga özelliği gösterir.
- E) Işık yalnız düz çizgide ilerler, hiç bükülmez.
Cevabı göster
Doğru cevap: D) Işık dalga özelliği gösterir.
Aydınlık ve karanlık saçaklar ışığın girişim yaptığını, yani dalga özelliği gösterdiğini kanıtlar. Işık yalnız tanecik olsaydı ekranda yalnız iki aydınlık çizgi oluşurdu.
Kolay
8Çift yarık deneyinde ekrandaki bir noktaya iki yarıktan gelen ışınlar arasındaki yol farkı ışığın dalga boyunun tam katına (nλ) eşittir. Bu noktada ne gözlenir?
- A) Karanlık saçak
- B) Gölge
- C) Aydınlık saçak
- D) Işık iki renge ayrılır
- E) Işığın rengi değişir
Cevabı göster
Doğru cevap: C) Aydınlık saçak
Yol farkı dalga boyunun tam katıysa iki ışın birbirini güçlendirir ve nokta n. aydınlık saçak üzerinde olur. Karanlık saçak için yol farkı (n − 1/2)λ olmalıdır.
Kolay
9Bir çift yarık deneyinde her iki yarığın önüne de birbirinin aynısı olan ince saydam cam levhalar konuyor. Ekrandaki girişim desenine ne olur?
- A) Saçaklar iki kat genişler.
- B) Desende bir değişiklik olmaz.
- C) Desen sağa kayar.
- D) Desen sola kayar.
- E) Desen tamamen kaybolur.
Cevabı göster
Doğru cevap: B) Desende bir değişiklik olmaz.
İki yarıktan gelen ışık eşit miktarda geciktiği için aralarındaki yol farkı değişmez ve desen yerinde kalır. Desenin kayması için yalnız bir yarığın önüne cam konması gerekir.
Kolay
10Bir çift yarık deneyinde ışığın dalga boyu 500 nm, yarık-ekran uzaklığı 1 m, yarıklar arası uzaklık 0,5 mm'dir. Ekrandaki saçak genişliği kaç mm'dir?
- A) 0,1
- B) 1
- C) 10
- D) 0,25
- E) 2
Cevabı göster
Doğru cevap: B) 1
Saçak genişliği λ · L / d = 5 · 10⁻⁷ · 1 / (5 · 10⁻⁴) = 10⁻³ m = 1 mm'dir. Milimetreyi metreye çevirmeyi unutan öğrenci çok farklı bir değer bulur.
Kolay
11Young, çift yarık deneyinde ışığı iki yarığa ulaştırmadan önce tek bir yarıktan geçirmiştir. Deney tasarımındaki bu adımın amacı aşağıdakilerden hangisidir?
- A) Ekrana ulaşan ışığın şiddetini artırmak
- B) Işığın rengini değiştirmek
- C) İki yarıktan çıkan ışığın aynı fazda olmasını sağlamak
- D) Işığın dalga boyunu küçültmek
- E) Işığın hızını artırmak
Cevabı göster
Doğru cevap: C) İki yarıktan çıkan ışığın aynı fazda olmasını sağlamak
Işığın önce tek yarıktan geçirilmesi, iki yarığın aynı fazda çalışan iki kaynak gibi davranmasını sağlar. Bu adım ışığın rengini ya da hızını değiştirmez.
Kolay
12Çift yarık deneyinde ekranda oluşan aydınlık saçakların parlaklıkları karşılaştırılıyor. Bu karşılaştırmayla ilgili hangisi doğrudur?
- A) Merkezî saçak en sönüktür; merkezden uzaklaştıkça parlaklık artar.
- B) En parlak olan merkezî aydınlık saçaktır; merkezden uzaklaştıkça parlaklık azalır.
- C) Tüm aydınlık saçakların parlaklığı, merkezden uzaklıklarına bakılmaksızın eşittir.
- D) Merkezde her zaman karanlık saçak bulunur; en parlak saçaklar onun iki yanındadır.
- E) En parlak saçaklar ekranın en kenarındakilerdir; merkeze doğru parlaklık azalır.
Cevabı göster
Doğru cevap: B) En parlak olan merkezî aydınlık saçaktır; merkezden uzaklaştıkça parlaklık azalır.
Merkezî aydınlık saçakta genlik en büyük olduğu için bu saçak en parlaktır; merkezden uzaklaştıkça parlaklık azalır. Aynı fazda çalışan yarıklarda merkezde karanlık değil, aydınlık saçak oluşur.
Kolay
13Bir çift yarık deneyinde öğrenciler bir değişiklik yapıyor ve ekrandaki saçakların genişlediğini görüyor. Ekranın genişliği aynı kaldığına göre ekranda görülen saçak sayısı nasıl değişmiştir?
- A) Artmıştır.
- B) Değişmemiştir.
- C) İki katına çıkmıştır.
- D) Sıfır olmuştur.
- E) Azalmıştır.
Cevabı göster
Doğru cevap: E) Azalmıştır.
Saçaklar genişleyince aynı ekrana daha az saçak sığar, bu yüzden saçak sayısı azalır. Genişliğin artmasını sayının artması sanmak sık yapılan bir hatadır.
Kolay
14Bir çift yarık deneyinde ekrandaki desen oluştuktan sonra ışık kaynağının şiddeti artırılıyor; başka hiçbir şey değiştirilmiyor. Ekrandaki desende ne gözlenir?
- A) Saçak genişliği değişmez, aydınlık saçaklar daha parlak olur.
- B) Saçak genişliği değişmez, merkezî aydınlık saçak yana kayar.
- C) Saçaklar genişler, aydınlık saçakların parlaklığı da artar.
- D) Saçaklar daralır, aydınlık saçakların parlaklığı azalır.
- E) Saçaklar genişler, karanlık saçaklar aydınlık hâle gelir.
Cevabı göster
Doğru cevap: A) Saçak genişliği değişmez, aydınlık saçaklar daha parlak olur.
Saçak genişliği λ · L / d bağıntısına bağlıdır; ışık şiddeti bu bağıntıda yer almaz, yalnız parlaklığı artırır. Işığın güçlenmesiyle saçakların genişlediğini düşünmek yaygın bir yanılgıdır.
Kolay
15Bir öğretmen öğrencilerine “Işık yalnız taneciklerden oluşsaydı ve dalga özelliği göstermeseydi çift yarık deneyinde ekranda ne görürdük?” diye soruyor. Doğru yanıt hangisidir?
- A) Ekranın tamamen ve eşit biçimde aydınlanması
- B) Ortada geniş bir karanlık, kenarlarda aydınlık saçaklar
- C) Merkezde en geniş, kenarlarda daralan saçaklar
- D) Yalnız iki yarığın karşısında iki aydınlık çizgi
- E) Sıra sıra eşit aralıklı aydınlık ve karanlık saçaklar
Cevabı göster
Doğru cevap: D) Yalnız iki yarığın karşısında iki aydınlık çizgi
Tanecik modeline göre ışık yarıklardan düz geçer ve ekranda yalnız iki aydınlık çizgi oluşturur. Sıra sıra aydınlık ve karanlık saçaklar ise girişimin, yani dalga davranışının sonucudur.
Kolay
16Bir çift yarık deneyinde yalnız ekran yarıklardan uzaklaştırılıyor; ışık ve yarıklar değiştirilmiyor. Saçak genişliği nasıl değişir?
- A) Azalır.
- B) Artar.
- C) Önce artar, sonra azalır.
- D) Sıfır olur.
- E) Değişmez.
Cevabı göster
Doğru cevap: B) Artar.
Saçak genişliği λ · L / d'dir; L arttıkça saçaklar genişler. Ekran uzaklaşınca desenin sıkıştığını düşünmek bağıntıyla çelişir.
Kolay
17Bir çift yarık deneyinde ekranda merkezî aydınlık saçağın iki yanında karanlık ve aydınlık saçaklar sırayla diziliyor. Bir öğrenci, merkezî aydınlık saçak ile aynı taraftaki 4. aydınlık saçak arasında kalan karanlık saçakları sayıyor. Öğrenci kaç karanlık saçak sayar?
- A) 1
- B) 2
- C) 3
- D) 4
- E) 5
Cevabı göster
Doğru cevap: D) 4
Merkezî aydınlık saçaktan bir yana doğru saçaklar şu sırayla dizilir: 1. karanlık, 1. aydınlık, 2. karanlık, 2. aydınlık, 3. karanlık, 3. aydınlık, 4. karanlık, 4. aydınlık. Her aydınlık saçaktan önce bir karanlık saçak bulunduğundan merkezî aydınlık saçak ile 4. aydınlık saçak arasında 4 karanlık saçak vardır. 3 sayısı, aradaki aydınlık saçakların (1., 2. ve 3.) sayısıdır.
Kolay
18Bir çift yarık düzeneğinde lazer ışığı, aralarındaki uzaklık d olan iki yarıktan geçerek yarık düzleminden L kadar uzaktaki ekrana düşüyor ve ekranda aydınlık-karanlık saçaklar oluşuyor. Bir öğrenci grubu, yalnız yarıklar arası uzaklığın (d) saçak genişliğine etkisini incelemek istiyor. Grup bu deneyde aşağıdakilerden hangilerini sabit tutmalıdır?
- A) Işığın dalga boyunu ve yarık düzlemi ile ekran arası uzaklığı
- B) Yarıklar arası uzaklığı ve ışık kaynağının şiddetini
- C) Yarıklar arası uzaklığı ve ışığın dalga boyunu
- D) Yarıklar arası uzaklığı ve yarık düzlemi ile ekran arası uzaklığı
- E) Ekrandaki saçak genişliğini ve ışığın dalga boyunu
Cevabı göster
Doğru cevap: A) Işığın dalga boyunu ve yarık düzlemi ile ekran arası uzaklığı
Saçak genişliği ışığın dalga boyuna (λ), yarık düzlemi ile ekran arasındaki uzaklığa (L) ve yarıklar arası uzaklığa (d) bağlıdır. Yalnız d'nin etkisini görebilmek için d değiştirilir, öteki iki değişken (λ ve L) sabit tutulur; saçak genişliği ise ölçülen niceliktir. Yarıklar arası uzaklık sabit tutulursa incelenmek istenen etki gözlenemez.
Orta
19Dalga boyu 600 nm olan ışıkla yapılan bir çift yarık deneyinde öğrenciler, merkezden itibaren saydıkları üçüncü karanlık saçağın ortasına bir işaret koyuyor. Bu noktaya iki yarıktan gelen ışınların yol farkı kaç nm'dir?
- A) 1.800
- B) 1.200
- C) 1.500
- D) 900
- E) 2.100
Cevabı göster
Doğru cevap: C) 1.500
n. karanlık saçak için yol farkı (n − 1/2)λ'dır: (3 − 1/2) · 600 = 1500 nm. 1800 nm, karanlık saçak için aydınlık saçak bağıntısını (nλ) kullanan öğrencinin bulduğu değerdir.
Orta
20Ece, bir lazer işaretleyicinin dalga boyunu ölçmek için çift yarık deneyi yapıyor. Yarıklar arası uzaklık 0,5 mm, yarık-ekran uzaklığı 1,5 m'dir ve ekranda ardışık iki aydınlık saçak arasını 1,8 mm ölçüyor. Lazer ışığının dalga boyu kaç nm'dir?
- A) 300
- B) 1.200
- C) 900
- D) 450
- E) 600
Cevabı göster
Doğru cevap: E) 600
λ = Δx · d / L = 1,8 · 10⁻³ · 5 · 10⁻⁴ / 1,5 = 6 · 10⁻⁷ m = 600 nm bulunur. 1200 nm, ölçülen aralığı yarım saçak genişliği sanan öğrencinin bulduğu değerdir.
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.