Her okul çocuğu, homojen şeffaf bir ortamdaki ışığın düz bir yol boyunca hareket ettiğini bilir. Bu gerçek, birçok optik olayı bir ışık demeti kavramı çerçevesinde ele almamızı sağlar. Bu makale, ışının geliş açısı ve bu açıyı bilmenin neden önemli olduğu hakkında konuşuyor.
Bir ışık demeti, bir mikrometre elektromanyetik dalgadır
Fizikte çeşitli nitelikte dalgalar vardır: ses, deniz, elektromanyetik ve diğerleri. Bununla birlikte, "ışın" terimi, yalnızca görünür spektrumun bir parçası olduğu elektromanyetik dalgalar için geçerlidir. "Işın" kelimesinin kendisi uzaydaki iki noktayı birleştiren düz bir çizgi olarak temsil edilebilir.
Işık (dalga olarak) düz bir çizgi olarak görülebilir, çünkü her dalga titreşimlerin varlığını ima eder. Bu sorunun cevabı dalga boyunun değerinde yatmaktadır. Yani deniz ve ses için uzunluk birkaç santimetreden onlarca metreye kadar değişir. Tabii ki, bu tür salınımlara ışın denemez. Işığın dalga boyu bir mikrometreden küçüktür. İnsan gözü bu tür titreşimleri ayırt edemez, bu nedenle bize öyle geliyor kidoğrudan bir ışın gördüğümüzü.
Tam bütünlük adına, ışık huzmesinin yalnızca tozlu bir oda veya sis damlacıkları gibi küçük parçacıklar üzerine saçılmaya başladığında görülebildiğine dikkat edilmelidir.
Işının engele çarptığı açıyı bilmek nerede önemlidir?
Yansıma ve kırılma fenomeni, bir kişinin her gün aynaya baktığında veya içindeki kaşığa baktıktan sonra bir bardak çay içtiğinde kelimenin tam anlamıyla karşılaştığı en ünlü optik etkilerdir.
Kırılma ve yansımanın matematiksel açıklaması, ışının geliş açısı hakkında bilgi gerektirir. Örneğin, yansıma fenomeni, yansıma ve geliş açısının eşitliği ile karakterize edilir. Kırılma süreci tarafından açıklanırsa, gelme açısı ve kırılma açısı, sinüslerin işlevleri ve ortamın kırılma indisleri (Snell yasası) aracılığıyla birbirleriyle ilişkilidir.
Bir ışık huzmesinin iki şeffaf ortam arasındaki arayüze düştüğü açı, optik olarak daha yoğun bir malzemede dahili toplam yansımanın etkisi düşünüldüğünde önemli bir rol oynar. Bu etki, yalnızca bazı kritik değerlerden daha büyük olan geliş açılarında gözlemlenir.
Değerlendirilen açının geometrik tanımı
İki ortamı ayıran bir yüzey olduğu varsayılabilir. Bu yüzey, bir ayna durumunda olduğu gibi düz olabilir veya denizin çıkıntılı yüzeyi gibi daha karmaşık olabilir. Bu yüzeye düştüğünü hayal edinışık hüzmesi. Işığın gelme açısı nasıl belirlenir? Bunu yapmak oldukça basittir. Aşağıda, istenen açıyı bulmak için yapılması gereken bir dizi işlem yer almaktadır.
- Önce, ışının yüzeyle kesiştiği noktayı belirlemeniz gerekir.
- O içinden, dikkate alınan yüzeye bir dik çizilmelidir. Genellikle normal olarak adlandırılır.
- Işının gelme açısı, ışın ile normal arasındaki açıya eşittir. Basit bir iletki ile ölçülebilir.
Gördüğünüz gibi, düşünülen açıyı bulmak zor değil. Ancak, öğrenciler genellikle bunu düzlem ve kiriş arasında ölçme hatasına düşerler. Yüzeyin şekli ve yayıldığı ortam ne olursa olsun, gelme açısının her zaman normalden ölçüldüğü unutulmamalıdır.
Küresel aynalar, mercekler ve üzerlerine düşen ışınlar
Belirli ışınların geliş açılarının özelliklerinin bilgisi, küresel aynalarda ve ince merceklerde görüntülerin yapımında kullanılır. Bu tür görüntüleri oluşturmak için, iki farklı ışının adlandırılmış optik cihazlarla etkileşime girdiğinde nasıl davrandığını bilmek yeterlidir. Bu ışınların kesişimi görüntü noktasının konumunu belirler. Genel durumda, seyri tam olarak bilinen üç farklı ışın her zaman bulunabilir (üçüncü ışın, oluşturulan görüntünün doğruluğunu kontrol etmek için kullanılabilir). Bu ışınlar aşağıda isimlendirilmiştir.
- Cihazın ana optik eksenine paralel çalışır. Yansıma veya kırılmadan sonra odaktan geçer.
- Cihazın odağından geçen bir ışın. her zaman yansıtırasal eksene paralel olarak kırılır.
- Optik merkezden geçmek (küresel bir ayna için kürenin merkeziyle çakışır, bir mercek için ise onun içindedir). Böyle bir ışın yörüngesini değiştirmez.
Yukarıdaki şekil, ince lenslere göre nesnenin konumu için farklı seçenekler için görüntüler oluşturmaya yönelik şemaları göstermektedir.
