Işık Enerjisi

  • Kategori: Fizik
  • Cuma, 08 Eylül 2017 11:59 tarihinde yayınlandı.
  • Super User tarafından yazıldı.
  • Gösterim: 26

Işık Enerjisi
Işık,foton denilen tanecikli bir yapıya sahıp olup,bazı fiziksel olaylarda  tanecik yapılı bazılarında dalgalar halinde,doğrusal yolla yayılan bir enerji türüdür.
Işık doğrusal yola yayıldığı için ışın demeti yönlendirilmiş doğru ile gösterilir.
Gölge,ışık kaynağından yayılan ışınlar saydam olmayan ortamların arka taraflarında oluşturdukları karanlık alanlardır.
Tam ve yarı gölge oluşumu,ay ve güneş tutulmaları ışığın doğrusal yolla yayılığını gösterir.
Işığın doğrusal yolla yayıldığı için gözdeki ve fotoğraf makinesindeki görüntüler ters oluşur.
Işığın yayayılma hızı ortamlara göre farklılık gösterir.
Işığın havada yayılma hızı 300 000 km/s dir.
 
Işık ışınlarının ortamlarda davranışı farklıdır.
Saydam ortamlarda yansır,saydam olmayan ortamlarda kırılır.
Görme olayı ışık ile gerçekleşir.Işığın yansımasında aynalarda,kırılmasında merceklerde yararlanılır.  
-Işık Enerjisinin Spektromu;
 

 
 
Kızıl ötesi(Gama Işınları, X ışınları ve Ultrviyole ışınları) dalga boyları 3900 Angström'dan küçüktür.
Mor ötesi(Kızılötesi,Mikro dalgalar,Radyo dalgaları)dalga boyları 7600 Angström'dan büyüktür.
Gözümüzün algıladığı ve enerji dönüşüm sistemlerinde kullanılan ışık enerjisnin dalga boyu 3900 ile 7600 Angström arasındadır.
Yani Kızıl ötesi ile mor ötesi arasındakı ışık ışınlarından canlı hücreler yararlanır.
Diğerleri zararlıdır.
Işığın Yansıması

Yansıma,Işık ışınları saydam olmayan ortamdan geçemeyip geldikleri ortama dönmesidir.

 

a)gelen ışın,yansıyan ışın ve Normal aynı düzlem içindedir.

Normal,gelen ışınların yüzeye geldiği noktadan yüzeye indirilen dikmedir.

b)Gelen ışın gelme açısına eşit bir açı ile yansır. 

 Herhangi bir cismi görebilmek için, cisimden yayılan ışınların göze gelmesi gerekir. Cisimden çıkan ışınlar doğrudan göze gelirse cisim görülür.

Eğer cisimden çıkan ışınlar, yansıma veya kırılma sonucu göze gelirse algılanan şey cismin görüntüsü olur. 


Düzlem Ayna

 

Noktasal bir cisminin görüntüsünü bulmak için iki ışın kullanmak yeterlidir.

Bu ışınlar yansıma kurallarına göre yansıtılır.

Işınların uzantılarının kesiştiği yerde görüntü oluşur.

Bu görüntü aynaya dik gönderilen ışının uzantısı üzerinde olmak zorundadır.

Eğer cisim şekildeki gibi ise K ve L noktalarının ayrı ayrı görüntüleri bulunur.

 Bu K', L' görüntü noktaları birleştirilerek K, L cisminin görüntüsü bulunur.

Görüntünün Özellikleri:

Yansıyan veya kırılan ışınların kendileri kesişirse görüntü gerçek, uzantıları kesişirse görüntü zahiri (sanal) olur.

Zahiri görüntüler her zaman görünen görüntülerdir.

 Gerçek görüntüler ise, perde üzerine düşürülerek, değişik noktalardan görülebildiği gibi, gerçek görüntüden göze gelen ışınlar nedeniyle de perde olmadan da görülebilirler.

Düzlem Aynada Görüntü ve Özellikleri:

Şekildeki gibi noktasal bir cisimden çıkan ışınlar, düzlem aynada yansıyor ve uzantılarının kesiştiği yerde görüntü oluşuyor.

Buna göre, düzlem aynada oluşan görüntü;Zahirîdir.

Aynaya olan uzaklığı, cismin aynaya olan uzaklığına eşittir.

Boyu, cismin boyuna eşittir.

Cisme göre sağlı solludur.

Sağ elimiz,görüntümüzün sol elidir.

Aynaya göre simetriktir.

Bir düzlem aynaya gelen ışının doğrultusu değiştirilmeden, ayna a açısı kadar döndürülürse, yansıyan ışın 2a kadar döner.

Şekilde normal her zaman ayna ile 90° lik açı yapar.

Ayna, a açısı kadar döndürülürse normal de a açısı kadar döner. Gelme açısı a kadar büyür, dolayısıyla yansıma açısı da a kadar büyür. Sonuçta yansıyan ışın 2a açısı kadar sapar.

Kesişen iki düzlem ayna arasındaki açı a ise aynalar arasında meydana gelen görüntü sayısı,

Görütü sayısı=360/aynalar arasıdaki açı-1 dir

        KÜRESEL AYNALAR

Yarıçapı R olan bir kürenin tümsek kısmı parlatılıp ayna yapılırsa tümsek ayna, çukur kısmı parlatılıp ayna yapılırsa çukur ayna elde edilmiş olur.

Aynanın tam ortasından ve merkezinden geçen eksene asal eksen denir.

Aynanın asal eksenle çakıştığı noktaya tepe noktası (T) denir.

Tepe ile merkez noktalarının tam ortasındaki noktaya da odak noktası (F) denir.Odak noktasının aynaya veya merkeze uzaklığına da odak uzaklığı (f) denir.

 Kürenin merkezinde geçen bütün doğrular kürenin yüzeyine dik olduğundan,küresel aynalarda merkezden geçen bütün doğrular normal olarak kabul edilebilir.

 

Çukur Aynada Işınların Yansıması

 

en önemli şartı gelme açısının yansıma açısına eşit olmasıdır.

Merkezden aynaya çizilen doğrular, küresel aynaların normalidir.

 Çünkü bu doğrular aynaya diktir.

1. Asal eksene paralel gelen ışınlar yansıdıktan sonra odaktan geçer.

Gelen ışığın normalle yaptığı açı, yansıyan ışığın normalle yaptığı açıya eşittir.

2. Odaktan aynaya gelen ışınlar asal eksene paralel gidecek şekilde yansır.

Bir önceki ışının tam tersidir.

3. Merkezden gelen ışınlar yine merkezden geçecek şekilde yansır.

 Çünkü normal üzerinden gelen ışınlar, aynaya dik çarptıklarından kendi üzerlerinden geri yansırlar.

4. Tepe noktasına gelen ışınlar, asal eksenle eşit açı yapacak şekilde yansırlar.

Çünkü asal eksen de merkezden geçtiği için normaldir.   

 

 Çukur Aynada Görüntü Çizimleri

Oluşan görüntünün yerini bulmak için en az iki tane ışın kullanmak gereklidir.

 Işınlar nerede kesişirse görüntü orada oluşur.

Cisim sonsuzda ise; sonsuzdan gelen ışınlar asal eksene paralel gelirler.

Paralel gelen ışınlar ise yansıdıktan sonra odakta toplanırlar.

Görüntü, odakta gerçek ve nokta halinde oluşur.

 

1.Cisim merkezin dışında ise; Şekildeki gibi

görüntü, odak ve merkez arasında, ters gerçek ve boyu cismin boyundan küçüktür.

 Hatırlanacağı gibi ışınların kendisi kesişirse görüntü gerçek, uzantıları kesişirse görüntü zahiri olur.

2.Cisim merkezde ise;

görüntü, merkezde ters gerçek ve boyu cismin boyuna eşit olur.

3.Cisim odakla merkez arasında ise;

 görüntü merkezin dışında ters, gerçek ve boyu cismin boyundan büyüktür.

 4.Cisim odakta ise;

yansıyan ışınlar birbirlerine paralel olduğundan, görüntü sonsuzda ve belirsizdir.

     5.Cisim ayna ile odak arasında ise;

 

 görüntü aynanın arkasında, düz, zahirî ve boyu cismin boyundan büyüktür.

Çizimlerden de görüldüğü gibi cisim veya görüntüden aynaya yakın olanın boyu daha küçüktür.    

 

 

 Tümsek Aynalarda Özel Işınlar

 

Tümsek aynada da çukur aynada olduğu gibi merkezden geçen bütün doğrular normaldir.

Tümsek aynada odak noktası aynanın arkasında olduğu için zahirîdir.

 Çünkü odak, ışığın toplandığı noktadır.

 Tümsek aynada ışık toplanmaz. Sadece uzantıları odaktan geçer, kendileri geçemez.

1. Asal eksene paralel gelen ışınlar, uzantıları odaktan geçecek şekilde yansırlar.

2. Uzantıları odaktan geçecek şekilde gelen ışınlar, asal eksene paralel gidecek şekilde yansırlar.

3. Uzantıları merkezden geçecek şekilde gelen ışınlar, kendi üzerlerinden geri dönecek şekilde yansırlar.

 4. Tepe noktasına gelen ışınlar, asal eksenle eşit açı yapacak şekilde yansırlar.

Tümsek Aynada Görüntü Çizimi

 

 Bir tümsek aynada cisim nerede olursa olsun görüntü her zaman ayna ile odak noktası arasında, düz, zahirî ve boyu cismin boyundan küçüktür.

Cisim sonsuzda iken görüntü odakta nokta halinde olur.

Şekilde görüldüğü gibi cisim aynaya yaklaştıkça görüntünün boyu büyüyerek aynaya yaklaşır.   

 Odak uzaklığı ile aynanın (R) yarıçapı arasında R = 2f bağıntısı vardır.


Işığın Kırılması

Işığın saydam ortamlarda kırılması   

Işık ışınları,saydam bir ortamdan bir başka saydam ortama geçerken doğrultu değiştirmeleridir.

 

a)Gelen ışın ,Normal kırılan ışın aynı düzlem içindeir.

b)ışık ışınları az yoğun ortamdan çok yoğun ortama geçerken Normale yaklaşarak kırılır.

Çok yoğun ortamdan az yoğun ortama geçerken Normalden uzaklaşarak kırılır.    

Gelme açısının sinüsünün, kırılma açısının sinüsüne oranı her zaman sabittir.

 Bu sabit, ikinci ortamın birinci ortama göre kırılma indisine eşittir.

Işık kırılma indisi küçük ortamlardan büyük ortamlara geçerken normale yaklaşır.

Kırılma indisi büyük ortamlardan küçük ortamlara geçerken normalden uzaklaşır.

Kırılma indisi büyük ortamlara çok yoğun ortam, kırılma indisi küçük ortamlara az yoğun ortam denir.

 Buradaki yoğun kelimesinin özkütle ile ilgisi yoktur.

 

 

Işık az yoğun ortamdan çok yoğun ortama veya çok yoğun ortamdan az yoğun ortama dik olarak geçerse doğrultusu değişmez,

fakat hızı ve dalga boyu değişir.

Sınır Açısı ve Tam Yansıma

 

Işık ışınları, kırılma indisi küçük ortamlardan büyük ortamlara hangi açı ile gelirse gelsin normale yaklaşarak kırılır ve ikinci ortama geçer.

 Işık ışınları çok yoğun ortamdan az yoğun ortama geçerken normalden uzaklaşarak kırılır. Çok yoğun ortamdan az yoğun ortama gelen ışınlar ikinci ortama her zaman geçemez.

Ancak belli açılardan küçük açılarla geldiği zaman geçer.

Sınır Açısı

Gelme açısı büyüdükçe kırılma açısı da büyür ve ışığın kırılma açısı 90° olduğu andaki gelme açısına sınır açısı denir.

Eğer ışık ışınları sınır açısından daha büyük açıyla gelirse ikinci ortama geçemez ve geldiği ortama normalle eşit açı yaparak geri döner.

Bu olaya tam yansıma denir.

Örneğin, sudan havaya gelen ışınlar için sınır açısı 48°, camdan havaya gelen ışınlar için ise 42° dir.

Bu iki örnekten de anlaşılacağı gibi ortamların kırılma indisleri arasındaki fark büyüdükçe sınır açısı küçülür.

Aynı sonuç Snell bağıntısından da anlaşılabilir.    

 

 Mercekler

Bir cismin görüntüsünün büyültülmesi, küçültülmesi veya düzeltilmesi amacıyla mercekleri kullanırız.

Mercekler yardımıyla dürbünü, teleskopu, objektifleri icat ettik ve uzaktaki bir görüntüyü yakına odaklayarak daha iyi gözlemledik.

 Mikroskop yardımı ile gözle görülemeyen ufak cisimleri görebiliyoruz.

Film ve video kayıtlarında görüntü üzerinde istediğimiz büyüklükte çerçeveleri yaparken mercekleri kullanıyoruz.   

 Mercek

Bir cisimden yansıyan ışın demeti içinden geçtiğinde, ışınları birbirine yaklaştıran veya birbirinden uzaklaştıran özel olarak üretilen saydam camlara mercek denir.

Mercekler içinden geçen ışınların yönünü değiştiren camlardır.

 Mercek içinden geçen ışınlar birbirine yaklaştığında cismin görüntüsü büyür ( Büyüteç ), ışınlar birbirinde uzaklaştığında ise cismin görüntüsü küçülür.

Merceklerin iki yüzü küresel veya bir yüzü küresel diğer yüzü düz olanları vardır.

( dışbükey - convex veya içbükey - concav )

 Cismin görüntüsünden yansıyan ışınlar mercekten geçtiğinde bir odak noktasına itilir.

 Bu teori kullanılarak görüntü üzerinde gözlemler yapmak amacıyla teleskop, dürbün, mikroskop gibi araçlar, kaydetmek amacıyla lensler ve objektifler, görme hatalarını gidermek için gözlüklerde mercekler kullanılmaktadır.  

    

 Dışbükey Mercekler Convex

Asal eksene paralel ışınlar, merceği geçtikten sonra asal eksen üzerinde bir noktada birleşirler. Işık ışınlarının kesiştiği bu noktaya odak noktası denir. F değeri ile gösterilir.

F odak noktasının mercek merkezine uzaklığına odak uzaklığı denir.

 

 

Bir cisimden gelen ışınlar mercekten geçince odak noktasında birleşir ve tekrar ayrılarak asal eksen boyunca uzaklaşırlar.

Bu sırada cismin görüntüsü gerçek ve ters olarak asal eksenden uzaklaşır.

Cismin görüntüsü, cismin merceğe olan uzaklığı kadar uzakta ve merceğin ters yönünde bulunur.      

Cisim merceğe yakınlaştıkça görüntüsü büyür.

Cisim mercekle odak uzaklığı arasına konulduğunda ise gerçek bir görüntü elde edilemez. Bu durumda görüntü gerçek dışı ( zahiri görüntü ) düz ve büyüktür.

 

                             Büyüteç 

Dışbükey veya convex aynalarda da aynı durum gözlenir.  

 

   İçbükey Mercekler Concavex

İçbükey mercekler üzerine düşen ışınlar mercekten geçtikten sonra birbirinden uzaklaşır. Gerçek olmayan düz ve küçük görüntüler oluştururlar.

 

 Görüntü her zaman odak ile mercek merkezi arasında oluşur.

 Cismin merceğe olan uzaklığı bunu etkilemez.

İçbükey merceklere kalın kenarlı mercek ismi de verilir.

Nedeni kenarlarının kalın merkezinin ince olmasıdır.

İçbükey ( concave ) aynalarda da zahiri görüntüler oluşur.  

 Meceklede yakınsama,odak uzaklığının metre cinsiden tersidir.

Y=1/f,diyoptri=1/m dir.  

 

Fresnel lensler

 

 Güneş pillerinin doldurulması amacıyla, güneş ışığının bir noktada toplanmasına olanak vermektedir.

Uzay araçlarında ve uydularda enerji kaynağı olarak kullanılan güneş ışığı, fresnel mercekle toplanmaktadır.

Fresnel lenslerin ilk kullanım alanı deniz fenerleridir.

 Halen fresnel lenslerden yararlanılarak ışığın uzak mesafelerden görülmesi sağlanmaktadır.

Fresnel lensler sayesinde minimum güneş enerjisinden yararlanılarak bahçe tarımı yapmak da mümkündür.

 

Sıcak su üretimi en ucuz şekilde sağlanabilir.   

  Fresnel Lenslerin Kullanım Alanları

Fresnel Projektörler

 

Profesyonel projektörlerde en önemli unsur ışığın kontrol edilmesidir.

 Işığı kontrol etmek amacıyla üretilen fresnel projektörler sayesinde ışığın bir noktada toplanması veya tek bir yönde yayılması sağlanılmaktadır.

Lambadan yayılan ışık direk olarak ve reflektörden yansıyarak fresnel mercekten geçer.

Işık şiddeti kayba uğramadan bir yönde toplanır.   

  Trafik Lambaları

 

Özellikle dikkat çekmek için kullanılan uyarı ışıklarında kullanılan fresnel mercek sayesinde, anlık görüşlerde ışığın yoğun sis, yağmur, kar veya uzak mesafeden görülmesi sağlanmaktadır.     

  Tepegöz cihazlarında

 

Fresnel mercekler kullanılarak görüntü, ışık kaybı olmadan perdeye net bir şekilde yansıtılmaktadır.

Güneş panelleri

 

 Işığı her noktadan alarak daha randımanlı çalışması amacıyla fresnel merceklerden üretilmektedir.    

Televizyon Ekranları

 

Fresnel lenslerin ışığı bir noktada toplanması özelliğinden yararlanarak yapılan televizyon tüpleri ( ekranları ) ışığı dağıtmadan görüntüyü oluşturmaktadır.

Bu sayede ekranın dörde bölünmesi veya bir köşeden diğer yayının seyredilmesi mümkün olmaktadır.  

 

Yorum ekle


Güvenlik kodu
Yenile