GİRİŞ. Işık ışınları bir ortamdan başka bir ortama geçerken yolunu değiştirebilir. Şekil-I

Transkript

1

2 TEŞEKKÜR Bu projeyi hazırlamamızda bize yardımcı olan fizik öğretmenimiz Olcay Nalbantoğlu na ve çalışmalarımızda bize tüm olanaklarını sunan okulumuza teşekkür ederiz.

3 GİRİŞ Işık ışınları bir ortamdan başka bir ortama geçerken yolunu değiştirebilir. Şekil-I İki ortamın kırılma indisine bağlı olarak ışık ışınları 5 farklı şekilde yollarına devem ederler. Eğer 2. ortam 1. ortamdan yoğunsa (n > n ); ışın normale yaklaşarak kırılacaktır (ışın V). Eğer her iki ortamın da kırılma indisi eşitse (n = n ) Işın kırılmadan yoluna devam eder (ışın IV). Eğer 1. ortam 2. ortamdan yoğunsa ışık ya normalden uzaklaşarak (ışın III) kırılır ya tam yansıma yapar (ışın I) ya da sınır açısıyla geliyorsa ayırma yüzeyinden geçecek şekilde kırılır (ışın II). Bu durum gelme açısı ile sınır açısına bağlıdır. Sınır açısı, ışının normalle dik açı yapacak şekilde kırıldığındaki gelme açısıdır. Snell yasasına göre: n. Sina=n. Sinb a: gelme açısı (normal ile gelen ışın arasındaki açı) b: kırılma açısı (normal ile kırılan ışın arasındaki açı) Sınır açısını bulmak için kırılan ışığın normalle yaptığı açı 90 alınırsa: Sinx=n /n (x sınıraçısı) Sınır açısından daha büyük açılarla gelen ışınlar diğer ortama geçemez. (Bu durum sadece ışık çok yoğun ortamdan az yoğun ortama geçerken gözlenebilir.) Kırılan veya yansıyan ışınlar Tablo-1 deki gibidir:

4 DURUM n >n (gelme açısı>sınır açısı) n >n (gelme açısı=sınır açısı) n >n (gelme açısı<sınır açısı) n =n n <n IŞIN I II III IV V Tablo-1 Bu proje değişik sıvıların, ışığı kırma indisini ölçmek için yapılmıştır. Kırıcılık indisi maddelerin ayırt edici özelliklerindendir. Yine kırılma indisinden çözeltilerin yoğunlukları hesaplanabilir. Daha kesin sonuçlar elde edebilmek için farklı iki deney yapılmıştır. Birinci deneyde çukur ayna kullanılırken, ikinci deneyde yarım daire şeklinde plastik bir kap kullanılmıştır. Deneyler birçok defada yapılmış ve sonuçların ortalaması indisin hesaplanmasında kullanılmıştır.

5 DENEY 1 ÇUKUR AYNA İLE KIRILMA İNDİSİNİN BULUNMASI İlk önce çukur aynanın merkezi (eğrilik yarıçapı) Şekil-2 de görüldüğü gibi saptandı. Daha sonra çukur ayna yüzeyi, indisi ölçülecek sıvı ile dolduruldu. (Şekil-3) ŞEKİL-4

6 DENEY SONUÇLARI R=20,5 için: SIVI h (cm) İndis Su 16,0 1,28 Etil alkol 15,8 1,30 Gliserin 13,4 1,53 BaCl çözeltisi 14,6 1,40 Tablo-2

7 DENEY 2 LAZER İLE KIRILMA İNDİSİNİN ÖLÇÜLMESİ Yarım daire şeklindeki plastik kabın içi, indisi ölçülecek sıvı ile dolduruldu. Daha sonra 10 ve 30 lik açılarla plastik kabın O noktasına lazer ışını yollandı. Işının (dik gelmediği sürece) tamamı diğer ortama geçemediğinden yansıyan ışın (gelme açısı=yansıma açısı kullanılarak) için de bir çizgi çizildi. Kırmızı lazer ışığı çizilen bu iki çizgi ile aynı doğrultuda olduğu zaman kırılan ışığın normal ile yaptığı açı ölçüldü. Plastik kabın ışığı kırması ihmal edildi. SEKİL-5 30 Gelme Açısı İçin SIVI θ SIVI İndis Su 21 1,39 Etil alkol 21,5 1,36 Gliserin 20,1 1,45 BaCl 22,1 1,32 Tablo-3 10 Gelme Açısı için θsıvı İndis Su 7,6 1,31 Etil alkol 7,9 1,26 Gliserin 6,6 1,51 BaCl çözeltisi(derişik) 7,3 1,36 Tablo-4

8 Sıvının içinden dışarıya (havaya) bakan bir gözlemciye göre, C deki bir noktasal cismi (düzlem kırıcı yüzeydeki kırılmalardan dolayı) M de görmesi durumu ile eşdeğer bir durumdur. Dolayısıyla C cisim, M görüntü rolü oynamak üzere : İlişkisi bu duruma uyarlanırsa = 1 ve Dcisim h =n ve Dgörüntü r olmak üzere 1/h = n/r ilişkisinden n=r/h bulunur. Burada hata yüzdesi: n/n x 100%= ( r/r + h/h) x 100% çerçevesinde: I II III r ve h ın ölçülmesinde, sıvının ihmal ettiğimiz derinliğinden, Cisim görüntü çakıştırmasından ki bu da r ve h nin belirlenişindeki hata olasılığıdır, Sıvı yüzeyinin düzlem sayılması ki bu da r ve h ölçümünde ve O kırılma noktasında Snell yasası uygulamasında hataya yol açar.(oysa, özellikte ayna kenarlarına yaklaştıkça sıvı yüzeyi eğriselleşmektedir) DENEY-2 Sonuçları: sıvı Ortalama İndis su 1,35 Etil alkol 1,31 Gliserin 1,48 BaCl 1,34 çözeltisi DEĞERLENDİRME Yapılan deneylerin eşit ağırlıklı sonuçları ve gerçek değerler Tablo-4 teki gibidir: sıvı Deney-1 indisi deney-2 indisi ortalama indis gerçek değer hata oranı (%) su 1,28 1,35 1,31 1,33 1,2 etil alkol 1,3 1,31 1,3 1,36 2,2 gliserin 1,53 1,48 1,5 1,47 2 BaCl 2 çözeltisi 1,40 1,34 1,37 1,35 1,4 TABLO-4

9 Görüldüğü gibi kırılma indisi sıvının yoğunluğuna ve akışkanlığına bağlıdır. Genellikle yoğunluk arttıkça indis artmaktadır. Çözeltilerin derişimleri kırılma indisini etkilemektedir. Derişim arttıkça indis de artmaktadır. Hata payları ölçüm aletlerinin çok hassas olmamasından, lazer ışığının kalınlığından, ayna üzerine konulan sıvı yüzeyinin düz olmamasından ve ayna ile sıvı arasındaki uzaklığın ihmal edilmesinden kaynaklanmaktadır.

10 KAYNAKÇA: Hanbook of Elementary, MIR, 1980