Konu anlatımı
Suya daldırılan bir kalemin kırık görünmesi, havuzun olduğundan sığ görünmesi ve sıcak yollarda görülen seraplar ışığın kırılmasıyla açıklanır. Bu alt başlıkta kırılmayı, tam yansımayı ve görünür uzaklığı nitel olarak göreceksin. TYT'de bu olaylarla ilgili hesap yapılmaz.
Kırılma ve kırıcılık indisi
Işık saydam bir ortamdan başka bir saydam ortama geçerken hızı değişir; ışık sınıra eğik gelirse doğrultusu da değişir. Bu olaya kırılma denir. Işığın boşluktaki hızının bir ortamdaki hızına oranına o ortamın kırıcılık indisi denir; ışığın yavaş ilerlediği ortamın kırıcılık indisi büyüktür. Az kırıcı ortamdan çok kırıcı ortama geçen ışın normale yaklaşarak, çok kırıcıdan az kırıcıya geçen ışın normalden uzaklaşarak kırılır; sınıra dik gelen ışın doğrultusunu değiştirmez. Snell yasası bu ilişkiyi n₁·sin θ₁ = n₂·sin θ₂ biçiminde verir; TYT'de bu yasayla hesap yapılmaz.
Tam yansıma ve sınır açısı
Işık çok kırıcı ortamdan az kırıcı ortama geçerken gelme açısı büyüdükçe kırılma açısı da büyür ve daha hızlı büyür. Kırılma açısının 90° olduğu gelme açısına sınır açısı denir. Gelme açısı sınır açısından büyükse ışık ikinci ortama hiç geçmez ve tamamen yansır; buna tam yansıma denir. Tam yansıma yalnızca çok kırıcı ortamdan az kırıcı ortama geçişte olur. Fiber optik kablolarda ışık tam yansımalarla ilerler; havuz lambalarının ışığının yüzeyde belli bir dairenin dışından çıkamaması, elmasın parlaması ve serap da tam yansımayla açıklanır.
Görünür uzaklık
Başka bir ortamdaki bir cisimden gelen ışınlar sınırda kırıldığı için göz, cismi kırılan ışınların uzantılarının kesiştiği yerde görür. Gözlemci az kırıcı ortamdan çok kırıcı ortamdaki bir cisme bakıyorsa cisim olduğundan yakında görünür: havuz olduğundan sığ, suya batırılmış kalem kırık görünür. Gözlemci çok kırıcı ortamdan az kırıcı ortamdaki bir cisme bakıyorsa cisim olduğundan uzakta görünür: sudaki bir dalgıç kıyıdaki ağacı olduğundan yüksekte görür. Görünür uzaklıkla ilgili matematiksel model programda yoktur.
Çözümlü örnekler
Örnek 1. Havadan suya eğik olarak gelen bir ışık ışınının doğrultusu nasıl değişir? Bir ışın sudan havaya eğik çıkarken ne olur?
Çözüm. Su havaya göre daha çok kırıcıdır; havadan suya geçen ışın normale yaklaşarak kırılır. Sudan havaya çıkan ışın ise normalden uzaklaşarak kırılır. Sudan havaya çıkan ışığın gelme açısı sınır açısını aşarsa ışık havaya hiç çıkamaz ve su yüzeyinden tamamen geri yansır. Havadan suya geçişte ise tam yansıma olmaz.
Örnek 2. Sıcak bir yaz gününde asfalt yol ileride ıslakmış gibi parlıyor; yaklaşınca yolun kuru olduğu anlaşılıyor. Bu serap olayı nasıl oluşur?
Çözüm. Asfaltın hemen üstündeki hava çok ısınır ve sıcak hava daha az kırıcıdır. Gökyüzünden yola doğru eğik inen ışık, giderek daha az kırıcı olan hava katmanlarına geçerken normalden uzaklaşarak kırılır ve sonunda tam yansımaya uğrayarak yukarı döner. Göze aşağıdan gelen bu ışık gökyüzünün yerdeki bir görüntüsü gibi algılanır; yol, gökyüzünü yansıtan bir su birikintisi varmış gibi parlar.
Sık yapılan hatalar
- Kırılmada ışığın her zaman normale yaklaştığını sanmak.
- Tam yansımanın az kırıcı ortamdan çok kırıcı ortama geçişte de olabileceğini düşünmek.
- Havadan bakınca havuzun olduğundan derin göründüğünü sanmak; havuz sığ görünür.
- Çok kırıcı ortama geçen ışık normale yaklaşır, az kırıcıya geçen normalden uzaklaşır.
- Gelme açısı sınır açısını aşarsa tam yansıma olur; bu yalnızca çok kırıcıdan az kırıcıya geçişte görülür.
- Havadan bakana sudaki cisim yakında, sudan bakana havadaki cisim uzakta görünür.