Konu anlatımı
Dalga leğeninde bir cetvelle ya da parmak ucuyla oluşturulan dalgalar, engellere çarpınca ışığın aynalardan yansımasına benzer biçimde yansır. Bu alt başlıkta su dalgalarının temel kavramlarını ve doğrusal ile parabolik engellerden yansımasını göreceksin.
Temel kavramlar
Su dalgalarında su yüzeyinin yükselen bölgelerine dalga tepesi, alçalan bölgelerine dalga çukuru denir; ardışık iki tepe arasındaki uzaklık dalga boyudur. Düz bir cetvelin su yüzeyine düzenli vurulmasıyla tepeleri birbirine paralel doğrular olan doğrusal dalgalar, parmak ucu ya da damlayan su gibi noktasal bir kaynakla iç içe çemberler biçiminde dairesel dalgalar oluşur. Dalganın ilerleme yönü dalga tepelerine diktir; dairesel dalgalar kaynaktan her yöne yayılır. Dalga leğeninde ışık kullanılarak tepeler ve çukurlar ekranda aydınlık ve karanlık çizgiler olarak görülür.
Doğrusal engelden yansıma
Doğrusal dalgalar doğrusal bir engele çarpınca yansır; gelen dalganın ilerleme yönünün engelin normaliyle yaptığı açı (gelme açısı), yansıyan dalganın ilerleme yönünün normalle yaptığı açıya (yansıma açısı) eşittir. Engele dik gelen doğrusal dalgalar geldikleri doğrultuda geri döner. Dairesel dalgalar doğrusal bir engelden yansıyınca yine dairesel olur; yansıyan dalgalar, engelin arkasında kaynağa göre simetrik bir noktadan çıkıyormuş gibi yayılır.
Parabolik engellerden yansıma
Doğrusal dalgalar, iç yüzü dalgalara dönük (çukur) parabolik bir engelden yansıyınca dairesel dalgalara dönüşür ve engelin odak noktasında toplanır. Dış yüzü dalgalara dönük (tümsek) parabolik engelden yansıyan doğrusal dalgalar ise engelin arkasındaki odaktan çıkıyormuş gibi dağılır. Çukur parabolik engelin odağında oluşturulan dairesel dalgalar yansıyınca doğrusal dalgalar olarak ilerler; merkezinde oluşturulan dairesel dalgalar ise yansıyıp yine merkezde toplanır. Bu davranış, ışığın çukur ve tümsek aynalardaki yansımasına benzer.
Çözümlü örnekler
Örnek 1. Doğrusal su dalgaları doğrusal bir engele eğik olarak geliyor. Yansıyan dalgaların ilerleme yönü için ne söylenebilir? Dalgalar engele dik gelseydi ne olurdu?
Çözüm. Yansımada gelme açısı yansıma açısına eşittir; yansıyan dalgaların ilerleme yönü engelin normaliyle, gelen dalgalarınkiyle aynı açıyı yapar ve normalin öbür tarafında kalır. Dalgalar engele dik gelseydi geldikleri doğrultuda geri dönerdi. Yansıma sırasında dalganın hızı, frekansı ve dalga boyu değişmez, çünkü dalga aynı ortamda kalır.
Örnek 2. Dalga leğenine yerleştirilen çukur parabolik bir engele doğrusal dalgalar gönderiliyor. Yansıyan dalgalar nasıl olur? Engelin odağında parmakla dairesel dalgalar oluşturulursa ne olur?
Çözüm. Çukur parabolik engelden yansıyan doğrusal dalgalar dairesel dalgalara dönüşür ve engelin odak noktasında toplanır, sonra oradan yayılır. Odakta oluşturulan dairesel dalgalar ise engelden yansıyınca birbirine paralel doğrusal dalgalara dönüşür. Bu iki durum birbirinin tersidir; çukur aynanın odağına konan bir ışık kaynağının paralel ışık demeti vermesi de aynı ilkeye dayanır.
Sık yapılan hatalar
- Dalganın ilerleme yönünü dalga tepelerine paralel sanmak; ilerleme yönü tepelere diktir.
- Yansıyan dalganın hızının ya da dalga boyunun değiştiğini düşünmek.
- Çukur ve tümsek parabolik engellerin davranışlarını karıştırmak.
- İlerleme yönü dalga tepelerine diktir.
- Yansımada gelme açısı yansıma açısına eşittir.
- Çukur parabolik engel doğrusal dalgaları odakta toplar; odaktan çıkan dairesel dalgaları doğrusal dalgaya çevirir.