IŞIĞIN GİRİŞİMİ Amaçlar Araçlar

Benzer belgeler
FİZ209A OPTİK LABORATUVARI DENEY KILAVUZU

Girişim; iki veya daha fazla dalganın üst üste binerek, yeni bir dalga şeklinde sonuç

KUTUPLANMA (Polarizasyon) Düzlem elektromanyetik dalgaların kutuplanması

Ahenk (Koherans, uyum)

X-Işınları. 5. Ders: X-ışını kırınımı. Numan Akdoğan.

ELEKTROMANYETİK DALGALAR

SES DALGALARı Dalgalar genel olarak, mekanik ve elektromanyetik dalgalar olmak üzere iki ana gruba ayrılır. Elektromanyetik dalgalar, yayılmak için bi

DALGALAR. Dalgalar titreşim doğrultusuna ve Taşıdığı enerjiye göre aşağıdaki şekilde sınıflandırılır.

DENEY 3. IŞIĞIN POLARİZASYONU. Amaç: - Analizörün pozisyonunun bir fonksiyonu olarak düzlem polarize ışığın yoğunluğunu ölçmek.

A A A A A A A A A A A

Doç. Dr. Sabri KAYA Erciyes Üni. Müh. Fak. Elektrik-Elektronik Müh. Bölümü. Ders içeriği

ALETLİ ANALİZ YÖNTEMLERİ

Yıldızlara gidemeyiz; sadece onlardan gelen ışınımı teleskopların yardımıyla gözleyebilir ve çözümleyebiliriz.

Elektromanyetik Dalga Teorisi

Ses Dalgaları. Test 1 in Çözümleri

Ünite. Dalgalar. 1. Ses Dalgaları 2. Yay Dalgaları 3. Su Dalgaları

2. Işık Dalgalarında Kutuplanma:

SES ÇALIŞMA KÂĞIDI. Sadece cetveli aşağıya doğru cetvelin boyunu uzatmalı cetvelin boyunu kısaltmalı daha fazla çekmeli

HUYGENS İLKESİ ve KIRINIM

FİZ201 DALGALAR LABORATUVARI. Dr. F. Betül KAYNAK Dr. Akın BACIOĞLU

H a t ı r l a t m a : Şimdiye dek bilmeniz gerekenler: 1. Maxwell denklemleri, elektromanyetik dalgalar ve ışık

YTÜ Makine Mühendisliği Bölümü Termodinamik ve Isı Tekniği Anabilim Dalı Özel Laboratuvar Dersi Radyasyon (Işınım) Isı Transferi Deneyi Çalışma Notu

12. SINIF KONU ANLATIMLI

IŞIĞIN KIRINIMI ve GİRİŞİMİ. YGS-LYS Fizik Ders Notu

MIT 8.02, Bahar 2002 Ödev # 11 Çözümler

Elektromanyetik Dalgalar. Test 1 in Çözümleri

ELEKTRİKSEL POTANSİYEL

Q27.1 Yüklü bir parçacık manyetik alanfda hareket ediyorsa, parçacığa etki eden manyetik kuvvetin yönü?

BÖLÜM I GİRİŞ (1.1) y(t) veya y(x) T veya λ. a t veya x. Şekil 1.1 Dalga. a genlik, T peryod (veya λ dalga boyu)

Elektromanyetik Işıma Electromagnetic Radiation (EMR)

- 1 - ŞUBAT KAMPI SINAVI-2000-I. Grup. 1. İçi dolu homojen R yarıçaplı bir top yatay bir eksen etrafında 0 açısal hızı R

DENEY 2. IŞIK TAYFI VE PRİZMANIN ÇÖZÜNÜRLÜK GÜCÜ

Bilal ELÇİ tarafından düzenlenmiştir.

FİZİK LAB. 3 (OPTİK) ÇALIŞMA NOTLARI

TİTREŞİM VE DALGALAR BÖLÜM PERİYODİK HAREKET

Soru-1) IŞIK TAYFI NEDİR?

Fotovoltaik Teknoloji

Km/sn IŞIĞIN KIRILMASI. Gelen ışın. Kırılan ışın

ve Heisenberg Belirsizlik İlkesi

10. SINIF KONU ANLATIMLI. 3. ÜNİTE: DALGALAR 3. Konu SES DALGALARI ETKİNLİK ve TEST ÇÖZÜMLERİ

derin sığ derin ADI: SOYADI: No: Sınıfı: Tarih.../.../... ALDIĞI NOT: a) Hava ortamından su ortamına gönderilen ses dalgalarının

TEKNOLOJİNİN BİLİMSEL İLKELERİ

Mercekler Testlerinin Çözümleri. Test 1 in Çözümleri

ELEKTROMANYETIK ALAN TEORISI

ve Heisenberg Belirsizlik İlkesi

10. Sınıf. Soru Kitabı. Optik. Ünite. 5. Konu Mercekler. Test Çözümleri. Lazer Işınının Elde Edilmesi

Leyla Yıldırım Bölüm BÖLÜM 2

FZM 220. Malzeme Bilimine Giriş

FİZ217 TİTREŞİMLER VE DALGALAR DERSİNİN 2. ARA SINAV SORU CEVAPLARI

Ödev 1. Ödev1: 600N luk kuvveti u ve v eksenlerinde bileşenlerine ayırınız. 600 N

8.04 Kuantum Fiziği Ders IV. Kırınım olayı olarak Heisenberg belirsizlik ilkesi. ise, parçacığın dalga fonksiyonu,

Işıma Şiddeti (Radiation Intensity)

Lazer ile şekil verme. Prof. Dr. Akgün ALSARAN

Mühendislik Mekaniği Statik. Yrd.Doç.Dr. Akın Ataş

h 7.1 p dalgaboyuna sahip bir dalga karakteri de taşır. De Broglie nin varsayımı fotonlar için,

DEPREMLER - 2 İNM 102: İNŞAAT MÜHENDİSLERİ İÇİN JEOLOJİ. Deprem Nedir?

mercek ince kenarlı (yakınsak) mercekler kalın kenarlı (ıraksak) mercekle odak noktası odak uzaklığı

12. SINIF KONU ANLATIMLI

FİZ4001 KATIHAL FİZİĞİ-I

STATİĞİN TEMEL PRENSİPLERİ

X-Işınları. Çalışma Soruları. Doç. Dr. Numan Akdoğan Gebze Yüksek Teknoloji Enstitüsü Fizik Bölümü. X1 (X-ışınları hakkında genel bilgiler)

KMB405 Kimya Mühendisliği Laboratuvarı I IŞINIMLA ISI İLETİMİ. Bursa Teknik Üniversitesi DBMMF Kimya Mühendisliği Bölümü 1

Işığın izlediği yol : Işık bir doğru boyunca km/saniye lik bir hızla yol alır.

ELASTİK DALGA YAYINIMI

TEKNOLOJİNİN BİLİMSEL İLKELERİ

Elektromanyetik Dalgalar. Test 1 in Çözümleri

Suya atılan küçük bir taşın su yüzeyinde oluşturduğu hareketler dalga hareketine örnek olarak verilebilir. Su yüzeyinde oluşan dalgalar suyun alt

Elektromanyetik Radyasyon (Enerji) Nedir?

A A A A A FİZİK TESTİ Ö Z G Ü N D E R S A N E. 1. Bu testte 30 soru vardır. Testin tümü için verilen cevaplama süresi 45 dakikadır.

ELASTİK DALGA TEORİSİ

Işınım ile Isı Transferi Deneyi Föyü

SPEKTROSKOPİ ENSTRÜMANTAL ANALİZ. Elektromanyetik radyasyon (ışıma)

Bir antenin birim katı açıdan yaydığı güçtür. U=Işıma şiddeti [W/sr] P or =Işıma yoğunluğu [ W/m 2 ]

MADDESEL NOKTANIN EĞRİSEL HAREKETİ

Theory Tajik (Tajikistan)

E-I. Şekil 2: E-I deney düzeneği

Ses Dalgaları Testlerinin Çözümleri. Test 1 in Çözümleri

FİZK Ders 5. Elektrik Alanları. Dr. Ali ÖVGÜN. DAÜ Fizik Bölümü.


Elektrik ve Magnetizma

10. Sınıf. Soru Kitabı. Dalgalar. Ünite. 3. Konu. Ses Dalgası. Test Çözümleri. Sismograf

Tek Boyutlu Potansiyeller: Potansiyel eşiği

Modern Fizik (Fiz 206)

Su Dalgaları Testlerinin Çözümleri. Test 1 in Çözümleri

MADDE VE IŞIK saydam maddeler yarı saydam maddeler saydam olmayan

Coulomb Kuvvet Kanunu H atomunda çekirdek ve elektron arasındaki F yi tanımlar.

Bu bölümde Coulomb yasasının bir sonucu olarak ortaya çıkan Gauss yasasının kullanılmasıyla simetrili yük dağılımlarının elektrik alanlarının çok

SİSMİK PROSPEKSİYON DERS-3

Mühendislik Mekaniği Statik. Yrd.Doç.Dr. Akın Ataş

X-Işınları. Çalışma Soruları

BÖLÜM 4: MADDESEL NOKTANIN KİNETİĞİ: İMPULS ve MOMENTUM

DENEY 2. Statik Sürtünme Katsayısının Belirlenmesi. Süleyman Demirel Üniversitesi Fen Edebiyat Fakültesi

elektrikle yüklenmiş

2-MANYETIK ALANLAR İÇİN GAUSS YASASI

BÖLÜM 1: MADDESEL NOKTANIN KİNEMATİĞİ

ÖĞRENME ALANI : FİZİKSEL OLAYLAR ÜNİTE 5 : IŞIK

10. SINIF FİZİK DERSİ 2. DÖNEM 1. YAZILIYA HAZIRLIK SORULARI

AKDENİZ ÜNİVERSİTESİ. Anten Parametrelerinin Temelleri. Samet YALÇIN

STATİK MÜHENDİSLİK MEKANİĞİ. Behcet DAĞHAN. Behcet DAĞHAN. Behcet DAĞHAN. Behcet DAĞHAN

A 305 Astrofizik I. Prof. Dr. Fehmi EKMEKÇİ Ankara Üni. Fen Fak. Astronomi ve Uzay Bilimleri Bölümü

Transkript:

IŞIĞIN GİRİŞİMİ Amaçlar 1. Michelson girişimölçeri ile ışığın girişim deseninin incelenmesi Araçlar Helyum-neon lazeri Iraksak mercek Aynalar Perde

İlerleyen dalga Yayılma ortamlarına göre dalgalar Yayılma ve titreşim doğrultularına göre dalgalar Elektromanyetik spektrum Girişim Yapıcı ve yıkıcı girişim Üst üste binme (süperpozisyon) ilkesi Faz uyumluluğu Lazerin çalışma prensibi Çift yarıkta girişim (Young deneyi) Michelson girişim ölçerinin çalışma prensibi

İlerleyen Dalgalar Madde içinde ve/veya boşlukta yayılabilen titreşimlere dalga denir. Dalgalar yayılma ortamlarına göre ikiye ayrılır : 1. Mekanik Dalgalar Sadece madde içinde yayılan dalgalar (örneğin, kristal örgü titreşimleri, ses dalgaları, deprem dalgaları, su dalgaları ) mekanik dalga olarak tanımlanır.

2. Elektromanyetik Dalgalar İlerleyen Dalgalar Yayılmak için ortama ihtiyaç duymayan dalgalar elektromanyetik dalga olarak tanımlanır. Radyo dalgaları, kızıl ötesi, görünür bölge, mor ötesi, X-ışınları, gama ışınları elektromanyetik dalgalara verilebilecek örneklerdir. Elektromanyetik Dalgalar aynı düzlem içinde birbirine dik elektrik ve manyetik alanların titreşimlerinden oluşur. Dalganın yayılma doğrultusu bu düzleme her zaman diktir. Matematiksel olarak ExB vektör çarpımından çıkan vektörün yönü dalganın yayılma yönüdür. Elektromanyetik dalgalar, boşlukta ışık hızı (c) ile ilerler. Maddesel bir ortamda ise yayılma hızı, n ortamın kırma indisi olmak üzere, v = c/n dir.

İlerleyen Dalgalar Dalgalar yayılma ve titreşim doğrultularına göre ikiye ayrılır: 1. Enine Dalgalar Dalganın yayıldığı ortamın parçacıklarının hareketi dalganın ilerleme yönüne dik ise bu tür dalgalara enine dalgalar denir. Gergin ip üzerinde yayılan dalgalar enine dalgalardır. 2. Boyuna Dalgalar Dalganın yayıldığı ortamın parçacıklarının hareketi dalganın ilerleme yönüne paralel ise bu tür dalgalara boyuna dalgalar denir. Havada yayılan ses dalgaları boyuna dalgalardır. Katı cisimlerde hem boyuna dalga hem de enine dalga yayılabilir.

Dalga cephesi Dalga olarak tarif edilen bir fiziksel büyüklüğün titreşim fazının aynı olduğu tüm noktaların birleştirilmesiyle oluşan yüzeylere dalga cepheleri adı verilir. Bir faz için, kendini tekrarlayan dalga cepheleri arasındaki uzaklık dalganın dalga boyuna eşit olur. Eğer ortam homojen ve izotropik ise, dalganın yayılma yönü daima dalga cephesine diktir. Dalganın yayılma yönünü gösteren ve dalga cephelerine dik olan çizgilere ise ışın adı verilir.

Girişim Girişim: İki veya daha fazla dalganın uzayda aynı noktada birleştiği her durum için geçerlidir. Böyle bir durum üst üste binme (süperpozisyon) ilkesiyle belirlenir. Üst üste binme (Süperpozisyon) İlkesi: İki veya daha fazla dalga uzayda bir araya gelirse, herhangi bir anda herhangi bir noktada oluşan yer değiştirme, her bir dalganın o anda o noktadaki yer değiştirmelerin toplanmasıyla bulunur. Yer değiştirme: Yer değiştirme sözcüğü genel anlamıyla kullanılmıştır. Bir sıvı yüzeyindeki dalgalar için bu terim, sıvının normal yüksekliğinden aşağıda veya yukarıda olmasına karşılık gelir; ses dalgalarında basınç farkına işaret eder; elektromanyetik dalgalarda ise elektrik veya manyetik alanlardaki değişmeye karşılık gelir.

Faz uyumluluğu Faz uyumluluğu (coherent): Aynı frekansa ve belirli (sabit) bir faz ilişkisine sahip (aynı fazda olmak zorunda değil) tek renkli iki ışık kaynağı, faz uyumlu olarak tanımlanır. Böyle iki kaynaktan yayılan dalgalara faz uyumlu dalgalar denir. 1. Yerel (uzaysal) uyumluluk: Dalganın yayılma doğrultusuna dik noktaları arasındaki faz uyumluluğudur. Yerel uyumluluk bir dalga cephesi üzerindeki noktaların fazının ne kadar uyumlu olduğunun bir ölçüsüdür. 2. Zaman uyumluluğu: Dalganın yayılma doğrultusu boyunca ayrılmış noktaları arasındaki faz uyumluluğudur. Zaman uyumluluğu bir kaynağın monokromatik olup olmadığının bir ölçüsüdür.

Faz uyumluluğu Yerel ve zaman uyumsuz dalgalar Yerel uyumlu, zaman uyumsuz dalgalar Yerel uyumsuz, zaman uyumlu dalgalar Yerel ve zaman uyumlu dalgalar

Faz uyumluluğu

L: Light A: Amplification (by) S: Stimulated E: Emission (of) R: Radiation LAZER LAZER: Işığın (şiddetinin) uyarılmış ışıma yoluyla yükseltilmesi 1. Lazer ışığı eş fazlıdır, yani bütün dalgalar birbiriyle tam faz uyumludur. 2. Lazer ışığı hemen hemen tek renklidir. 3. Bir lazer hüzmesinde ıraksama hemen hemen hiç yoktur. 4. Lazer hüzmesi çok şiddetlidir. Bazı lazer demetlerinde bulunan eşit bir enerji yoğunluğu elde etmek için, sıcak bir cisim 10 30 K de olmalıdır.

Yapıcı girişim Yapıcı girişim: İki kaynaktan çıkan dalgalar bir noktaya aynı fazda geldikleri zaman oluşan dalganın genliği, her bir dalganın genliklerinin toplamına eşittir; dalgalar birbirlerini güçlendirirler. Bu duruma yapıcı girişim denir. S1 den perde üzerindeki P noktasına uzaklık olan r1, S2 den perde üzerindeki P noktasına olan uzaklık r2 olsun: P noktasında yapıcı girişim olması için, iki kaynaktan gelen dalgalar arasındaki yol farkının dalgaboyunun tamsayı katlarına eşit olması gerekir. r 2 r 1 = mλ ; m = 0, 1, 2,..

Yıkıcı girişim Yıkıcı girişim: İki kaynaktan çıkan dalgalar bir noktaya zıt fazda geldikleri zaman, bir dalganın tepesi ile diğerinin çukuru aynı anda bu noktaya ulaşır. Genlikler eşit ise toplam genlik sıfır olur. Tek tek dalgaların tamamen veya kısmen söndürülme olayına yıkıcı girişim denir. P noktasında yıkıcı girişim olması için, iki kaynaktan gelen dalgalar arasındaki yol farkının dalgaboyunun yarım katlarına eşit olması gerekir. r 2 r 1 = m + 1 2 λ ; m = 0, 1, 2,..

Çift yarıkta girişim (Young deneyi) Işığın dalga karakterde olduğu, Thomas Young (1802) tarafından yapılan bir çift yarık deneyi ile ispatlanmıştır.

Çift yarıkta girişim (Young deneyi) r 2 r 1 = dsinθ = mλ ; m = 0, ±1, ±2,.. (çift yarık için yapıcı girişim koşulu) r 2 r 1 = dsinθ = m + 1 2 λ ; m = 0, ±1, ±2,.. (çift yarık için yıkıcı girişim koşulu)

E 1 t = E 0 sin(wt) Çift yarık girişim deseninde şiddet E 2 t = E 0 sin(wt + ) Girişim koşullarını yol farkı yerine faz farkı cinsinden de yazabiliriz. 2π kadarlık bir faz farkı, bir dalgaboyu (λ) kadarlık yol farkı anlamına gelir. Oran orantı yardımıyla iki dalga arasındaki faz farkı belirlenebilir: = 2πd sin θ λ E p t = E 1 t + E 2 t = E 0 sin(wt) + sin(wt + ) sin A + sin B = 2 sin A + B 2 cos A B 2 E p t = 2E 0 cos 2 sin wt + 2 I p I 0 = E p E 0 2 = 4E 0 2 cos 2 E 0 2 2 I p = 4I 0 cos 2 2

Çift yarık girişim deseninde şiddet

Deney düzeneği Girişim ilkesini kullanan önemli bir deneysel cihaz Michelson girişimölçeridir. Michelson girişimölçeri ışığın dalgaboyunu ve çok küçük mesafeleri (örneğin bir sinir sinyali iletilirken aksonlarda oluşan kalınlık değişimlerini) yüksek hassasiyette ölçmek için kullanılmaya başlanmıştır. Young ın çift yarık deneyinde olduğu gibi Michelson girişimölçerleri de tekrenk bir ışığı, farklı yollar izleyen iki parçaya ayırır. Young ın deneyinde bu ayırım ışığın bir kısmının bir yarık, diğer kısmının da başka bir yarıktan geçirilmesiyle gerçekleştirilir; Michelson girişimölçeri ise ayırım için demet bölücü denen bir alet kullanır. Her iki deneyde de iki ışık dalgası birleşince girişim oluşur.

Deney düzeneği

Deney düzeneği

Deneyde kullanılacak eşitliğin türetilmesi ΔL = 2d cos θ = nλ n = 0, 1, 2,. (yapıcı girişim koşulu) tan θ = r n L Küçük açılarda tan θ sin θ θ olduğundan, cos θ = cos r n L = 1 1 2 r n L 2 + 1 4! r n L 4 1 6! r n L 6 + 2d cos θ = nλ 2d 1 1 2 r n L 2 = nλ

Deneyde kullanılacak eşitliğin türetilmesi 2d 1 1 2 r n L 2 = nλ 2d 1 1 2 r n+1 L 2 = (n + 1)λ λ = d L 2 (r n 2 r n+1 2 )

Veriler Merkezden itibaren karanlık saçakları kağıt üzerine işaretleyiniz ve halkaların yarıçaplarını (r) ölçerek verilerinizi tabloya kaydediniz. n 1 2 3 4 5 6 7 r (cm) r 2 (cm 2 ) Şekil üzerinde belirtilen a, b, c, f, e uzunluklarını ölçünüz ve kaydediniz. a = b = c = e = f =

d = c f L 1 = 2c + e L 2 = L = 2f + e Verilerin çözümlenmesi Δr 2 ort = r 1 2 r 2 2 + (r 2 2 r 3 2 ) + (r 3 2 r 4 2 ) + (r 4 2 r 5 2 ) + (r 5 2 r 6 2 ) + (r 6 2 r 7 2 ) 6 λ deneysel = d L 2 r n 2 r n+1 2 = d(δr2 ) ort L 2 λ bilinen = 632,3 nm