Işık Şiddeti ve Aydınlanma

Işık nedir derken, aslında üç temel kavramı anlaman gerekiyor. Işık şiddeti (I), bir kaynağın ne kadar güçlü ışık yaydığını gösterir ve candela (cd) ile ölçülür. Bu temel bir büyüklük olduğu için formüllerde sıkça karşına çıkacak.

Işık akışı (Φ) ise kaynağın yaydığı toplam ışık miktarını ifade eder ve lümen (lm) ile ölçülür. Önemli olan şu: ışık akışı kaynağın şiddetiyle doğru orantılı ama uzaklığa bağlı değil!

Aydınlanma şiddeti (E) günlük hayatta en çok işine yarayacak kavram. Bir yüzeyin ne kadar aydınlandığını gösterir ve lüks (lx) ile ölçülür. Işık akışı arttıkça aydınlanma artar, yüzey alanı büyüdükçe azalır.

Dikkat: Aydınlanma şiddeti kaynağın uzaklığının karesiyle ters orantılı - bu formül sınavlarda çok çıkar!

Düzlem Aynada Görüntü Oluşumu

Her sabah aynaya baktığında aslında fizikle uğraşıyorsun! Düzlem ayna, ışığı %100'e yakın oranda yansıtan düz yüzeydir. Görüntü oluşumu oldukça basit kurallara dayanır.

Düzlem aynada görüntünün beş temel özelliği var: görüntü sanaldır, cisme göre düzdür, boyu cisimle eşittir, aynaya göre simetriktir ve aynaya uzaklığı cisimle aynıdır. Bu özellikleri ezberlemen gerek çünkü test sorularında sürekli sorulur.

Görüş alanı konusu da önemli - aynada ne kadar alan görebileceğini hesaplaman gerekebilir. Düzlem aynada kelime ve rakamlar ters görünür, bu da pratik sorularda karşına çıkar.

İpucu: Düzlem ayna sorularında hep simetriyi kullan - cisim ve görüntü aynaya göre tam simetrik!

Gölge Oluşumu ve Madde Türleri

Işık konusunu anlamak için maddeleri üç gruba ayırman lazım. Saydam maddeler ışığı tamamen, yarı saydam maddeler kısmen geçirirken, saydam olmayan maddeler hiç geçirmez. Bu ayrım gölge oluşumunu belirler.

Işık ışını en ince ışık demetidir ve ışığın yolunu gösterir. Saydam olmayan cisimler arkasında tam gölge oluştururken, iki ışık kaynağı olduğunda aralarında yarı gölge bölgesi oluşur.

Aydınlanma hesaplarında önemli bir nokta: ışığın yüzeye dik gelmesi en iyi aydınlanmayı sağlar. Açı arttıkça aydınlanma azalır, bu formüllerde cosα ile ifade edilir.

Pratik Bilgi: Günlük hayatta çoklu ışık kaynaklarından dolayı tam gölge nadiren görürsün, genelde yarı gölgeli durumlar vardır.

Işığın Yansıması

Suda kendi yansımını gördüğünde ışığın yansıması olayını yaşıyorsun. Işık bir engele çarpınca geldiği ortama geri döner ve bu olay basit kurallara dayanır.

Yansıma kanunu çok net: gelen ışının normale yaptığı açı, yansıyan ışının normale yaptığı açıya eşittir $i = r$. Normal, yüzeye dik çizilen çizgidir. Bu kural her türlü yansıma için geçerlidir.

Düzgün yansıma düz yüzeylerden, dağınık yansıma pürüzlü yüzeylerden olur. Ayna düzgün yansıma yaparken, duvardaki kâğıt dağınık yansıma yapar. Bu yüzden aynada net görüntü görürsün ama kâğıtta görmezsin.

Fermat Prensibi'ne göre ışık her zaman en kısa zamanda gidebileceği yolu seçer. Bu prensip yansıma kanununu açıklar.

Test İpucu: Yansıma sorularında hep normal çizmeyi unutma - açılar hep normale göre ölçülür!

Işığın Kırılması ve Mercekler

Işık farklı saydam ortamlara geçerken yön değiştirir, buna kırılma denir. Havadan suya geçen ışık bükülür çünkü su daha yoğundur. Her maddenin kendine özgü kırılma indisi (n) vardır.

Kırılma indisi formülü: n = c/v (c: ışık hızı, v: ortamdaki hız). Işık yoğun ortama girince yavaşlar ve normale yaklaşır. Sınır açısı özel bir durumdur - kırılma açısını 90° yapan gelme açısıdır.

Mercekler kırılmayı kullanarak çalışır. İnce kenarlı mercekler (yakınsak) ışınları toplar, kalın kenarlı mercekler (ıraksak) dağıtır. Merceklerin odak uzaklığı malzemeye ve eğrilik yarıçapına bağlıdır.

Mercekler gözlük, mikroskop, fotoğraf makinesinde kullanılır. Prizmalar ise ışığı saptırır ve renklerine ayırır.

Önemli: İnce kenarlı mercek = yakınsak = toplar, kalın kenarlı mercek = ıraksak = dağıtır!

Mercek Türleri ve Prizmalar

Mercekleri ayırt etmek için şekillerine bak. İnce kenarlı merceklerin kenarları ortasından ince, kalın kenarlı merceklerin kenarları ortasından kalın. Bu fark işlevlerini belirler.

Optik merkez merceğin tam ortasındaki nokta. Odak noktası (F) ise paralel ışınların toplandığı yer. İnce kenarlı merceklerde odak gerçek, kalın kenarlılarda sanaldır.

Merceğin odak uzaklığı dört faktöre bağlı: yapıldığı maddenin kırılma indisi, ortamın kırıcılığı, yüzey eğrilik yarıçapı ve ışığın rengi. Bu faktörler değişince odak uzaklığı da değişir.

Prizmalar ışığı büker ve renklerine ayırır. Tam yansımalı prizmalar ise ışığı %100 yansıtır, bu yüzden dürbün ve periskoplarda kullanılır.

Pratik Not: Büyüteç, gözlük camı gibi yakınsak mercekleri; arabanın yan aynası gibi ıraksak sistemleri günlük hayattan tanıyorsun.

Küresel Aynalar

Küresel aynalar bükülmüş ayna parçalarıdır. Çukur ayna iç yüzeyi yansıtıcı (tıraş aynası gibi), tümsek ayna dış yüzeyi yansıtıcı (arabanın yan aynası gibi).

Önemli noktaları bil: Tepe noktası (T) aynanın ortası, merkez (M) kürenin merkezi, odak noktası (F) paralel ışınların toplandığı yer. Asal eksen bu noktalardan geçen çizgidir.

Odak uzaklığı (f) tepe ile odak arası mesafe. Çok önemli bağıntı: r = 2f (eğrilik yarıçapı, odak uzaklığının iki katı). Bu formül sınavlarda sürekli kullanılır.

Çukur ayna ışınları toplar (yakınsak), tümsek ayna dağıtır (ıraksak). Çukur aynadan büyütülmüş görüntü, tümsek aynadan küçültülmüş görüntü alırsın.

Formül Hatırlatması: r = 2f bağıntısı küresel ayna sorularının anahtarı - mutlaka ezberle!

Renk Konusu

Renk algısı, cisimlerden yansıyan ışığın gözümüze ulaşmasıyla oluşur. Beyaz ışık aslında tüm renklerin karışımıdır ve prizma ile ayrıştırılabilir.

Üç ana renk kırmızı, mavi ve yeşildir. Bu üçü karıştırılınca beyaz ışık elde edilir. Ara renkler magenta $kırmızı+mavi$, cyan $mavi+yeşil$ ve sarı $kırmızı+yeşil$ şeklinde oluşur.

Çok önemli nokta: boya renkleri ile ışık renkleri farklı karışım kurallarına sahiptir. Işık renklerinde toplama, boya renklerinde çıkarma prensibi geçerlidir.

Cisimler kendi renklerini yansıtıp diğerlerini emer. Kırmızı elma kırmızı ışığı yansıtır, diğer renkleri emer. Bu yüzden yeşil ışıkta kırmızı elma siyah görünür.

Test Tüyosu: Renk karışımı sorularında ışık mı boya mı olduğunu dikkatle oku - kuralları farklı!