Işık ve Aynalar 1- Yansıma Işığın yayılması sırasında ışık kaynağından çıkan ve ışığın yolunu belirleyen en ince ışık demetine ışık ışını denir. Işık kaynağından çıkan veya parlak bir yüzeyden yansıyan ışık, ışık ışını denilen düz (doğrusal) bir çizgiyle gösterilir. Işığın yayılma ve ilerleme yönü gösterilirken de düz (doğrusal) çizgi üzerine ok işareti konur. Işık kaynağından çıkan ışık ışınlarının saydam ortamlarda hareket ederek herhangi bir yüzeye çarpıp geldiği ortama geri dönmesine yansıma denir. Yansıma olayında ışığın hiçbir özelliği (rengi, hızı, frekansı) değişmez. Sadece hareket yönü değişir. SORU 1- Bir duvara düşen, aynanın veya saatin oluşturduğu ışıklı bölgenin yeri nasıl değişir? (Aynanın veya saatin hareketine bağlı olarak değişir.) 2- Gelen ışın ile yansıyan ışın arasında nasıl bir ilişki vardır? (Matematiksel bir ilişki vardır. Gelme açısı daima yansıma açısına eşittir.) 2- Yansıma Kanunları Yansıtıcı yüzeye gönderilen ve doğrultusunu değiştiren ışık ışınına gelen ışın denir. Yansıtıcı yüzeye çarpıp geldiği ortama geri dönen ışık ışınına yansıyan ışın denir. Yansıtıcı yüzeyle 900 lik açı yapacak şekilde çizilen (hayali) dikmeye yüzeyin normali (yansıtma yüzeyinin normali) denir. Yansıma olayında gelen ışınla yüzeyin normali arasındaki açıya gelme açısı, yansıyan ışınla yüzeyin normali arasındaki açıya yansıma açısı denir. Yansıma kanunları; 1- Gelen ışın, normal ve yansıyan ışın aynı düzlem üzerindedir. (Yani aynı düzlem üzerinde gösterilebilir). 2- Gelme açısı yansıma açısına eşittir. NOT: 1- Bir yüzeye normal doğrultusunda yani dik gelen ışınlar kendi üzerinden geri yansırlar. 2- Bir yüzeyden yansıyan ışın, gelen ışın veya yansıtıcı yüzey değiştirilerek istenilen noktaya düşürülebilir. 3- Yansıma Çeşitleri Cisimlerin yüzeylerinin farklı özelliklere sahip olması, ışınları farklı şekillerde yansıtmalarına neden olur. Cisimlerin sahip olduğu yüzey şekillerine göre düzgün yansıma ve dağınık yansıma olarak iki çeşit yansıma görülür. Işık kaynağı olmayan cisimlerin görülmesinin nedeni farklı yüzeylerde gerçekleşen düzgün ve dağınık yansıma olaylarıdır. Düzgün ve dağınık yansıma olayları nedeniyle cisimler daha parlak veya daha mat görünürler. a) Düzgün Yansıma Düzgün ve parlak yüzeylere (düzlem ayna gibi) gelen paralel ışık ışınlarının çarptığı yüzeyden paralel yansımasına düzgün yansıma denir. (Düzlem aynadaki yansıma).
- Cisimlerin bir yüzeyde net görüntülerinin oluşması için düzgün yansımanın gerçekleşmesi gerekir. - Işık ışınlarının geldiği yerin net olarak görülebilmesi için ışınların düzgün yansıma yapması gerekir. - Düzgün yansıma sonucu yayılan ışınların görülebilmesi için gözün uygun bir yerde olması gerekir. - Düzgün yansıma, ayna gibi düzgün ve pürüzsüz yüzeylerde gerçekleşir. - Düzgün yansımaya uğrayan cisimler parlak görünürler. ÖRNEKLER 1- Rüzgârsız bir günde, su birikintisinde veya gölde cisimlerin görüntülerinin düzgün görülmesinin sebebi düzgün yansımadır. 2- Buruşuk olmayan alüminyum folyoda düzgün yansıma görülür. NOT 1- Parlak yüzeyli cisimler daima düzgün yansımaya neden olmayabilirler. Düzgün yansımaya neden olabilmesi için yüzeyin aynı zamanda düzgün de olması gerekir. b) Dağınık Yansıma Pürüzlü yüzeylere paralel gelen ışık ışınlarının çarptığı yüzeyden birbirine paralel olarak yansımamasına dağınık yansıma denir. - Dağınık yansıma sonucu cisimlerin bir yüzeyde net görüntüsü oluşmaz. - Göz sağlığı ve cisimlerin renklerinin ve şekillerinin daha iyi görülmesi için dağınık yansıma gereklidir. - Dağınık yansımaya uğrayan cisimler mat görünürler. - Dağınık yansıma, kumaş, döşeme, kâğıt gibi pürüzlü yüzeylerde gerçekleşir. NOT: 1- Yansıma kanunları sadece düzgün yüzeyler için değil pürüzlü yüzeyler için de geçerlidir. Yani hem düzgün hem de dağınık yansımada yansıma kanunları geçerlidir. 2- Buruşturulmuş alüminyum folyo yüzeyi pürüzlüdür ve bu pürüzleri oluşturan her bir parça ayrı ayrı birer düz ayna gibi davranır ve bu küçük aynalara gelen ışınlar yansıma kanunlarına göre yansır. Yansıyan ışınlar farklı yönlerdeki yüzey parçalarına çarptıkları için farklı yönlerde yansırlar. Buruşturulmuş alüminyum folyoda dağınık yansıma görülür. 3- Fotoğrafçıların kullandığı spot lambaların etrafındaki çanak parlak ve pürüzlüdür. Pürüzlü olmasının nedeni dağınık yansıma oluşturmak ve daha iyi aydınlanma sağlamaktır. Lambanın etrafındaki çanaktaki pürüzlerin her biri farklı açılarla yerleştirilmiş küçük birer ayna gibi davranır ve ışınlar bu aynalardan farklı doğrultularda yansırlar. Bu sayede daha iyi aydınlanma sağlanmış olur. 4- Cisimlerin Görülmesi Herhangi bir cismin görülebilmesi için o cismin ya ışık kaynağı olması ya da ışık kaynağı tarafından aydınlatılmış olması ve cisimden çıkan ya da yansıyan ışınların göze gelmesi gerekir. Işık kaynağı olan cisimler ürettiği ışığı doğrudan etrafına yayarlar. Cisimden çıkan ışınlar (yansıma veya kırılmaya uğramadan) doğrudan göze geliyorsa cismin kendisi görülür ve görülen bu cisim ışık kaynağıdır. Işık kaynağı olmayan cisimler üzerine düşen ışık ışınlarını yansıtırlar. Işık kaynağı olmayan cisimlerin görülebilmesi için, ışık kaynağından o cisim üzerine ışık ışınlarının düşmesi ve ışık ışınlarının cisimde düzgün veya dağınık yansımaya uğradıktan sonra göze gelmesi gerekir. Işık kaynağından çıkan ışık ışınlarını alarak yansıtan ve görünür hale geçen cisimlere aydınlatılmış cisim denir. Işık kaynağı olmayan cisimlerin görülmesinin nedeni farklı yüzeylerde gerçekleşen düzgün ve dağınık
yansıma olaylarıdır. Düzgün ve dağınık yansıma olayları nedeniyle cisimler daha parlak veya daha mat görünürler. Cisimlerin daha parlak veya mat görünmesinin nedeni, ışığı yansıtma özelliklerinden kaynaklanır. Üzerine düşen ışığı fazla yansıtan cisimler parlak, az yansıtan (fazla soğuran) cisimler mat görünürler. Hiç yansıtmayan cisimler siyah renkli görünürler. NOT 1- Güneş ışınları bütün uzaya ulaştığı halde bu ışınlar ay veya diğer gezegenler gibi gök cisimlerine çarpınca fark edilir. Güneş ve diğer yıldızların yaydığı ışınlar görünmezken sadece kendileri ve ışınlarının çarptığı cisimler üzerindeki parlaklıkları görülür. 2- Ay, ışık kaynağı olmadığı halde Güneş ten aldığı ışığı yansıtarak Dünya ya ulaştırdığı için görünür. 3- Sisli havalarda araba farları yanınca (açısı genişleyen) ışık demeti görülür. Bunun nedeni, su damlacıklarından oluşan sisin, araba farından çıkan ışık ışınlarını geri yansıtmasıdır. 4- Yağmurun ardından Güneş ışığı görünür hale gelir. Bunun nedeni, Güneş ışınlarının yağmurun ardından su damlacıklarından ya da toz zerreciklerinden yansıyarak göze gelmesidir. 5- Açık renkli cisimler ve parlak yüzeyler, üzerine düşen ışığın büyük bir kısmını yansıtırlar. Koyu renkli cisimler ve mat yüzeyler, üzerine düşen ışığın büyük bir kısmını soğurur, az kısmını yansıtırlar. Işık kaynağından gelen ışınları hiç yansıtmayan cisimler siyah görünürler. 6- Gece sokağa çıkıldığında açık renkli kıyafetler giyilmesinin nedeni daha iyi görülmek içindir. 7- Gece ıslak asfalt yolda araba kullanmak, karşıdan gelen araçların lambalarından çıkan ışık ışınlarını göze yansıtacağı için daha zordur. Asfalt pürüzlü yüzey olup normalde dağınık yansıma yapmasına rağmen, ıslak asfalt düzgün düzey gibi davranarak düzgün yansımaya neden olur. 8- Sayfaları parlak kâğıtlı kitabı okumak, üzerine düşen ışınlar düzgün yansımaya uğrayacağı ve göze fazla ışık geleceği için daha zordur. Saman kâğıtlı kitapta dağınık yansıma sonucu ışınlar her yöne gider ve göze fazla ışık gelmesi engellenir. 9- Cisimlerin görülebilmesi için ya ışık kaynağı olması ya da ışık kaynağı tarafından aydınlatılmış olması gerekir ve cisimlerden çıkan ışınların göze gelmesi gerekir. Cisimlerin görülebilmesi için cisme bakmaya gerek yoktur. Sadece ışınların göze gelmesi gerekir. 10- Cisimlerin görülmesinde ışık cisimden çıkıp göze gelir. Gözden çıkıp cisimlere çarparak görme olayı gerçekleşmez. 11- Karanlık bir ortamda herhangi bir madde yokken bu ortama düşürülen ışık ışınları görülmez yani ortam aydınlanmaz. Bunun nedeni, ışığın yansımasını sağlayacak madde bulunmamasıdır. Karanlık ortamda çeşitli cisimler varken maddesel ortam oluşturur ve bu cisimler görünür. Bunun nedeni, cisimlerin ışığı yansıtarak göze gelmesini sağlamasıdır. 12- Yansıyan ışık demetinin daha iyi gözlenmesi için ışığın yansıdığı ortam unla veya tebeşir tozuyla tozlu hale getirilir. AYNALAR VE KULLANIM ALANLARI Üzerine düşen ışığın tamamına yakınını kısmını yansıtabilen yüzeylere ayna denir. Aynaların bir yüzeyi çok iyi parlatılmış, diğer yüzeyi ise cıva, kalay, gümüş ve alüminyum ile kaplanmıştır (kaplanmış camlardır). Aynalar, yansıtıcı yüzeylerinin şekillerine göre adlandırılırlar. Yansıtıcı yüzeyi düz olan aynalara düzlem ayna, yansıtıcı yüzeyi küre kapağı şeklinde olan aynalara küresel ayna denir. 1- DÜZLEM AYNALAR
Yansıtıcı yüzeyi düz olan aynalara düzlem ayna denir. Düzlem aynaya düşen ışınlar aynada yansıma kanunlarına göre yansırlar. Düzlem aynalarda daima düzgün yansıma görülür. a) Düzlem Aynada Noktasal Olmayan Bir Cismin Görüntüsü - Noktasal olmayan bir cismin görüntüsünün bulunması için cismin uç noktalarından aynaya en az ikişer ışın gönderilir ve bu ışınlar yansıma kanunlarına göre aynadan yansıtılır (yani uç noktalarını görüntüsü bulunur). - Yansıyan ışınların uzantılarının kesiştiği noktalar birleştirilerek cismin görüntüsü bulunur. b) Düzlem Aynada Görüntünün Özellikleri 1- Zahiridir yani aynanın arkasında oluşur. (yalancıdır = gerçek değildir = görünendir). 2- Aynanın arkasında oluşur (aynanın içerisinde oluşmaz). 3- Düzdür. 4- Cismin aynaya olan uzaklığı ile görüntünün aynaya olan uzaklığı eşittir. 5- Cismin boyu, görüntünün boyuna eşittir. 6- Cisme göre sağlı solludur. (Sağ el, görüntünün sol elidir). 7- Görüntü aynaya göre simetriktir. c) Düzlem Aynaların Kullanıldığı Yerler Düzlem aynalar, cisimlerin aynı büyüklükte görüntülerini elde etmek için evlerde, mağazalarda, iş yerlerinde ve çeşitli teknolojik araçlarda kullanılır. Ayrıca ısı ve ışık yalıtımı sağlamak için binaların dış cepheleri ayna gibi yansıtıcı camlarla kaplanır. Ayrıca projeksiyon, tepegöz, periskop gibi teknolojik araçların yapımında da kullanılır. NOT 1- Yansıma olayında yansıyan ışınların uzantıları kesişirse görüntü zahiri, yansıyan ışınların kendileri kesişirse görüntü gerçek olur. 2- Gerçek görüntüler görülemez sadece ekran üzerine düşürülebilir. Zahiri görüntüler aynada görülen görüntülerdir. 3- Gerçek görüntü daima ters, zahiri görüntü düz olur. 4- Rüzgârsız havalarda su birikintisi ve göller düz ayna gibi davranır. İlk çağlarda insanlar Ay ın göldeki görüntüsüne bakarak Ay ın göle düştüğünü zannedip onu çıkarmaya çalışmışlardır. 5- Düzlem aynanın önünde duran kişilerden yansıyan ışınlar aynaya çarparak yansır ve tekrar göze gelir.turkeyarena.com 6- Düzlem aynaya dike gelen ışınlar, kendi üzerinden geri dönecek şekilde yansırlar. 7- Yatay düzlemde duran düzlem aynada; B, C, D, E, H, K, O, I harflerinin görüntüsü kendisi ile aynıdır. Dikey düzlemde duran düzlem aynada; A, H, I, İ, M, O, Ö, T, U, Ü, V, Z harflerinin görüntüsü kendisi ile aynıdır. 2- KÜRESEL AYNALAR Yansıtıcı yüzeyi küre kapağı şeklinde olan aynalara küresel ayna denir. Küresel aynalar çukur ayna ve tümsek ayna olarak iki çeşittir. Düzlem aynalar için geçerli olan yansıma kanunları, küresel aynalar için de geçerlidir. Fakat düzlem ve küresel aynalardaki yansıma farklıdır. Düzlem aynalardaki yansıma ile küresel aynalardaki yansımanın
farkı, düzlem aynalara paralel gelen ışınlar paralel yansırken, küresel aynalara paralel gelen ışınlar paralel yansımayıp ışınlar bir noktada toplanacak veya bir noktadan dağılacak şekilde yansırlar. a) Çukur Ayna Yansıtıcı yüzeyi çukur olan aynalara çukur ayna (konkav ayna = iç bükey ayna) denir. Çukur ayna, cisimlerin görüntülerini büyütebilme ve gelen paralel ışınları bir noktada toplayabilme özelliğine sahiptir. 1- Çukur Aynaya Paralel Gelen Işınların Yansıması Çukur aynaya paralel gelen ışınlar, aynada yansıma kanunlarına göre yansıdıktan sonra bir noktada toplanırlar. Çukur aynada yansıyan ışınların toplandığı noktaya odak noktası denir. Aynadan yansıyan ışınlar odak noktasından geçtikten sonra doğrultu ve yönünü değiştirmeden yayılmaya devam ederler. 2- Çukur Aynada Görüntünün Özellikleri Çukur aynada cismin bulunduğu yere göre görüntünün özellikleri farklıdır. 1- Cisim odak noktasından uzakta ise; * Cisim aynaya yaklaştıkça görüntü büyür. * Görüntü terstir. * Görüntü gerçektir. 2- Cisim odak noktası ile ayna arasında ise; * Cisim aynaya yaklaştıkça görüntü büyür. * Görüntü düzdür. * Görüntü zahiridir yani aynanın arkasında oluşur. 3- Çukur Aynaların Kullanıldığı Yerler : Çukur aynalar teknolojik aletlerde ışığı kontrol etmek amacıyla kullanılır. Bunun nedeni çukur aynanın ışığı bir noktada toplayacak şekilde yansıtmasıdır. Çukur ayna; * Diş hekimlerinin kullandığı araçlarda kullanılır. * Güneş ışınlarının odaklanması (bir noktada toplanması) sağlanır. Bu sayede çok yüksek sıcaklıklar elde edilir. (Güneş fırınları bu şekilde çalışır ve bu fırınlar askerler, dağcılar ve işçiler tarafından kullanılır). * Teleskop yapımında kullanılır. * Aynanın odak noktasına konan ışık kaynağı sayesinde aynadan ışınlar paralel yansır. Bu özellik sayesinde ışıldak, el feneri ve araba farları yapılır. * Mikroskopta incelenecek cisim üzerine ışık düşürmek için kullanılır. b) Tümsek Ayna Yansıtıcı yüzeyi tümsek olan aynalara tümsek ayna (konveks ayna = dış bükey ayna) denir. Tümsek ayna, cisimlerin görüntülerini küçültebilme ve gelen paralel ışınları dağıtma özelliğine sahiptir. 1- Tümsek Aynaya Paralel Gelen Işınların Yansıması : Tümsek aynaya paralel gelen ışınlar, aynada yansıma kanunlarına göre yansırlar ve aynanın arkasındaki bir noktadan çıkıyormuş gibi birbirinden uzaklaşarak yansırlar. Tümsek aynada yansıyan ışınların uzantılarının aynanın arkasında kesiştiği noktaya odak noktası denir.turkeyarena.com Aynadan yansıyan ışınlar odak çıkacak şekilde yansıdıktan sonra doğrultu ve yönünü değiştirmeden yayılmaya devam ederler.
2- Tümsek Aynada Görüntünün Özellikleri : Tümsek aynada cisim nerede bulunursa bulunsun görüntünün özellikleri aynıdır. Cisim nereye konursa konsun; * Görüntü daima cisimden küçüktür. * Cisim aynaya yaklaştıkça görüntü daha da küçülür. * Görüntü düzdür. * Görüntü zahiridir yani aynanın arkasında oluşur. 3- Tümsek Aynaların Kullanıldığı Yerler Tümsek aynalar, ışığı daha geniş alanlara yansıttığı için daha fazla aydınlanma veya daha geniş görüş alanı sağlamak için kullanılır. Bu nedenler arabalarda yan ayna olarak kullanılır. NOT : 1- Araçlardaki yan aynalar, daha geniş bir görüş açısı sağlamak için tümsek aynadan, dikiz aynaları ise arkadaki araçların yerinin tam olarak anlaşılabilmesi için düz aynadan yapılmıştır.