Işık Deneyleri ÜNİTE. Amaçlar. İçindekiler. Yazar Prof.Dr. Kudret ÖZDAŞ

Transkript

1 Işık Deneyleri Yazar Prof.Dr. Kudret ÖZDAŞ ÜNİTE 9 Amaçlar Bu üniteyi çalıştıktan sonra; ışığın nasıl yayıldığını ve yansıdığını, düzlem ve küresel aynalarda görüntünün nasıl oluştuğunu ve özelliklerini, ışığın nasıl kırıldığını, ışığın merceklerden geçerek nasıl görüntü verdiğini ve görüntünün özelliklerini içeren deneylerin nasıl yapılacaklarını ve bu deneylerin öğrencilere neler kazandıracağını öğreneceksiniz. İçindekiler Giriş 103 Işığın Yayılması ve Gölge Oluşumu 103 Işığın Yansıması ve Yansıma Yasaları 105 Düz Aynada Görüntü Oluşumu 106 Küresel Aynalarda Görüntü Oluşumu 107 Işığın Kırılması ve Sonuçları 113 Işık ve Renkler 114 Özet 116 Değerlendirme Soruları 116 Yararlanılan ve Başvurulabilecek Kaynaklar 117

2 Çalışma Önerileri Bu üniteyi çalışmadan önce okulunuzun ders araç gereçleri imkanlarını gözden geçiriniz. Ders araç gereçleriniz yoksa veya yetersizse bunların Ders Araçları Yapım merkezi nden temini için okul idaresi ile temasa geçiniz. Bu üniteyi çalışırken, ünitede yer alan deneyleri bizzat yapmayı deneyiniz. ANADOLU ÜNİ VERSİ TESİ

3 I Ş IK DENEYLER Giriş Bu bölümde ışığın yayılması, yansıması ve kırılması ile ilgili deneylerin yapılmasını, bu deneylerin yapılmasıyla öğrencilere neler kazandırılmasının amaçlandığını ele alacağız. Işık deneylerinin izlenebilmesi için bir karanlık odaya ihtiyaç vardır. Okulunuzda böyle bir mekanınız yoksa sınıfınızın pencerelerine siyah veya koyu renkli kalın perdeler takarak yeterli karartmayı sağlayabilirsiniz. 2. Işığın Yayılması ve Gölge Oluşumu Deney 1: Işığın Yayılması ve Gölge Oluşumu Deneyin Amacı: Bu deneyin amacı öğrencilerinize ışığın, ışın adı verilen ışık demetleriyle doğrusal olarak yayıldığını göstermektir. Işık ışınları bir engele rastladıkları zaman engelin arkasında oluşan gölge, ışığın doğrusal olarak yayıldığının bir kanıtıdır. Yani gölge oluşumu, öğrencilerinize ışığın doğrusal olarak yayılmasının bir kanıtı olarak takdim edilecektir. Deneyde Kullanılan Araç ve Gereçler: 1 adet 10x10cm 2 kalın karton levha, 1 adet 40x40cm 2 kalın karton levha, 2 adet mum, 2 adet peçete koyacağı, 1 kutu kibrit. a Şekil 9.1: b Deneyin Yapılışı: Karton levhaları peçete koyacaklarının üzerine yerleştirerek bir mum ve karton levhaları Şekil 9.1a da gördüğünüz gibi masaya dik olarak koyunuz. Mumu yakınız. Gölge olayının izlenebilmesi için bulunduğunuz mekanı karartınız. Mumu ve levhaları ileri geri hareket ettirerek ekran olarak kullandığınız büyük karton levha üzerinde arzu ettiğiniz biçimde gölge oluşmasını sağlayınız. Ekran üzerinde hiç ışık almayan bölge karanlık olarak görülmektedir. Bu karanlık bölgeye tam gölge denir. Gölge olayı ışığın doğrusal olarak yayılmasının bir sonucudur. Bu durumu öğrencilerinizle tartışarak olayı onların ortaya koymasını sağla- AÇIKÖĞ RETİ M FAKÜLTESİ

4 104 I Ş IK DENEYLER? maya çalışınız. Daha sonra Şekil 9.1b yi tahtaya çizerek öğrencilerinizin bu olaydaki mekanizmayı kavramalarına yardımcı olunuz. Işık doğrusal olarak yayılmasaydı bu deneyde ekran nasıl gözükürdü? a Şekil 9.2: b Şimdi deneyi Şekil 9.2a da görüldüğü gibi 2 adet mum kullanarak yeniden yapınız. Bu kez ekranın ortasındaki tam gölgenin yanlarında tam karanlık olmayan, yarı gölge adını verdiğimiz yarı karanlık bölgeyi oluşturunuz. Bunu gözlenebilir şekilde oluşturmak için levhaları mumlara ve birbirlerine yaklaştırıp uzaklaştırırken, gerekirse mumları da birbirlerine yaklaştırıp uzaklaştırınız. Yarı gölge olan bölge mumların birinden ışık alan ama diğerinden ışık almayan bölgedir. Deneyin ilk kısmından sonra yaptığınız gibi Şekil 9.1b yi tahtaya çizerek öğrencilerinizin bu olaydaki mekanizmayı kavramalarına yardımcı olunuz.? Bu Deneyle Elde Edilen Sonuçlar ve Yorum: Bir ışık kaynağından çıkan ışık doğrusal olarak yayılır. Karanlık ve tozlu bir odada bir el feneri yakarsak, fenerden çıkan ışığın bir ışık demeti olarak yayıldığını gözleriz. Aynı olayı karanlık bir gecede bir otomobille giderken de gözleyebiliriz. Işık demeti, doğrusal olarak yayılan ışık ışınlarından oluşur. Gölge olayı, ışığın doğrusal olarak yayılmasının bir kanıtıdır. Işık doğrusal olarak yayılmasaydı, ışık kaynağının önünde duran engelin arkasına da dolanabileceğinden burada karanlık kısım, yani gölge olmazdı. Zaman zaman şahit olduğumuz ay tutulması, güneşle ay arasına giren dünyanın ay üzerine düşen gölgesi nedeniyle oluşmaktadır. Güneşten çıkan ışınlar doğrusal olarak yayılmasaydı ay tutulması oluşmazdı. Sizce Güneş tutulması nasıl gerçekleşir? ANADOLU ÜNİ VERSİ TESİ

5 I Ş IK DENEYLER Işığın Yansıması ve Yansıma Kanunları Deney 2: Yansıma Kanunları Deneyin Amacı: Bu deneyin amacı öğrencilerinize ışığın bir engele rastladığı zaman nasıl davrandığını, yani yansıma olayının nasıl gerçekleştiğini göstermek ve yansıma kanunlarını deneysel olarak ortaya koymaktır. Deneyde Kullanılan Araç ve Gereçler: 1 adet güç kaynağı, 1 adet ışık kaynağı, diyafram ve taşıyıcısı, 1 adet düz ayna, 1 adet 40x40cm 2 kalın karton levha, 1 adet peçete koyacağı, 1 adet açı ölçer, 1 adet keçeli kalem. Şekil 9.3: Deneyin Yapılışı: Karton levhayı peçete koyacağı üzerine koyarak masa üzerine koyduğunuz düz aynanın üzerine dik olarak yerleştiriniz. Sonra ışık kaynağını Şekil 9.3 teki gibi yerleştirerek diyaframı ince bir ışık demeti verecek şekilde ayarlayınız. Daha sonra kartonu hareket ettirerek ışık demetinin kartonu yalayacak şekilde ayna üzerine düşmesini sağlayınız. Yansıma olayının izlenebilmesi için bulunduğunuz mekanı karartınız. Aynadan yansıyan ışığın da karton levhayı yalayarak gittiğini gözleyin ve bu duruma öğrencilerinizin dikkatini çekin. Çünkü gelen ve yansıyan ışığın aynı düzlemde kalması yansımanın en önemli özelliklerinden birisidir. Gelen ve yansıyan ışınların izledikleri yolu karton üzerinde çiziniz. Sonra gelen ışının aynaya değdiği noktadan kartonun kenarına dik bir çizgi çiziniz. Bu çizgiye gelen ışına ait normal adı verildiğini ve normal ile gelen ışın arasındaki açıya gelme açısı, normal ile yansıyan ışın arasındaki açıya ise yansıma açısı denildiğini ifade ediniz ve bu açıları öğrencilerinize gösteriniz. Sonra öğrencilerinize gelme ve yansıma açılarını açı ölçerle ölçtürünüz. Öğrenciler gelme ve yansıma açılarının eşit olduğunu görsünler. Çünkü bu durum yansımanın en önemli özelliğidir. AÇIKÖĞ RETİ M FAKÜLTESİ

6 106 I Ş IK DENEYLER Gelme açısını değiştirerek her defasında gelen ve yansıyan ışınların aynı düzlemde kaldığını ve gelme açısı ile yansıma açısının daima birbirine eşit olduğunu öğrencilerinize göstererek bunların tesadüf olmadığını, aksine bunların birer doğa yasası olduğunu ifade ediniz. Bu Deneyle Elde Edilen Sonuçlar ve Yorum: Bir ışık ışını bir ortamda ilerlerken başka bir ortama rastladığı zaman geldiği ortama geri döner. Bu olaya yansıma olayı adını veriyoruz. Tüm yansıma olaylarında; Gelen ışın ve yansıyan ışın aynı düzlemde bulunur. Gelme açısı yansıma açısına eşittir. Bunlara yansıma yasaları diyoruz 4. Düz Aynada Görüntü Oluşumu Deney 3: Düz Aynada Görüntü Oluşumu Deneyin Amacı: Bu deneyin amacı öğrencilerinize düz ayna önüne konulan bir cismin düz ayna tarafından nasıl bir görüntüsünün verildiğini ve bu görüntünün özelliklerinin ne olduğunu deneysel olarak göstermektir. Deneyde Kullanılan Araç ve Gereçler: 1 adet düz ayna, 1 adet 20x20cm 2 büyüklüğünde pencere camı, 1 adet cetvel, 1 adet peçete koyacağı, 2 adet aynı büyüklükte mum, 1 kutu kibrit. Şekil 9.4: Deneyin Yapılışı: Şekil 9.4 teki gibi düz aynayı peçete koyacağı üzerine koyarak masa üzerine dik olarak yerleştiriniz. Mumlardan birini aynanın önüne masaya dik olarak koyarak öğrencilerinize mum ve görüntüsüne baktırınız. Onlara mum ve görüntüsünün büyüklükleri ve aynaya olan uzaklıkları hakkında sorular sorunuz. Sonra mumu aynanın önünde ileri geri hareket ettirerek görüntüsünün nasıl davrandığını öğrencilerinize gözlettiriniz. Deneyin bu kısmında öğrencilerinizin fark ANADOLU ÜNİ VERSİ TESİ

7 I Ş IK DENEYLER 107 etmeleri istenen şey, göz kararıyla cisim ile görüntüsünün her durumda aynı boyda ve cisim ile görüntüsünün aynaya olan uzaklıklarının eşit olduğunu gözlemeleridir. Biraz önceki deney düzeninizde aynayı alarak yerine cam levhayı koyunuz. Mumlardan birini camın önüne, diğerini camın arkasına ve masaya dik olarak koyunuz. Şimdi mumlardan birini yakınız. Yanan mum tarafından cama bakarak, yakmadığınız mumu, yanan mumun görüntüsü ile çakışıncaya kadar hareket ettiriniz. Çakışma durumunda diğer mum da yanıyormuş gibi görünecektir. Bu durumda öğrencilerinize camın önündeki mumun aynaya uzaklığı ile arkadaki mumun aynaya uzaklıklarını ölçtürerek bunların birbirine eşit olduğunu görmelerini sağlayınız. Böylece öğrencileriniz cisimle görüntüsünün aynı boyda ve her ikisinin aynaya eşit uzaklıkta olduğunun kanıtını görmüş olacaklardır. Bundan sonra tahtada görüntü çizimlerine geçebilirsiniz. Bu Deneyle Elde Edilen Sonuçlar ve Yorum: Bir düzlem ayna önünde bulunan bir cismin ayna tarafından verilen görüntüsü, cisimle aynı büyüklükte olur. Aynı zamanda cisim ve görüntüsü aynaya eşit uzaklıkta olur. Bir başka deyişle cisim ve görüntüsü aynaya göre simetriktir. Görüntü, aynadan yansıyan ışınlar tarafından değil, bu ışınların uzantıları tarafından oluşturulur. Bu tip görüntüler gözle görülebilir ama asla bir perde üzerine düşürülemez. Böyle görüntülere sanal veya zahiri görüntü adını veriyoruz. 5. Küresel Aynalarda Görüntü Oluşumu Deney 4: Çukur Aynanın Odak Noktası ve Bu Aynada Özel Işınların Yansıması Deneyin Amacı: Bu deneyin amacı öğrencilerinize bir çukur aynanın odak noktasının yerinin bulunmasını ve çukur aynaya gelen bazı ışınların bu aynada yansıdıktan sonra nasıl gideceğini göstermektir. Sonra bu özel ışınlar çukur aynada görüntünün çizimle bulunmasında kullanılacaktır. Deneyde Kullanılan Araç ve Gereçler: 1 adet güç kaynağı, 1 adet ışık kaynağı, 1 adet diyafram ve taşıyıcısı, 2 adet döküm ayak, 1 adet demir çubuk, 1 adet saplı ekran ve maşası, 1 adet çukur ayna modeli, 2 adet bağlama parçası. Deneyin Yapılışı: Şekil 9.5 teki gibi düzeneği kurarak bulunduğunuz mekanı karartınız. Işık kaynağının önüne diyaframın üçlü yarığını getirerek paralel ışın demeti elde ediniz. Çukur aynayı, çukur kısmı ışık kaynağına bakacak şekilde maşa ile ekrana tutturunuz. Çukur aynanın yüksekliğini ayarlayarak, aynaya gelen paralel ışın demetinin aynanın önünde bir yerde kesişmesini sağlayarak bunu öğrencilerinize gösteriniz. Bu kesişim noktasının çukur aynanın odak noktası olduğunu söyleyiniz ve bu noktanın aynanın tepesine olan uzaklığını cetvelle ölçtürerek bu uzunluğun odak uzaklığı adını aldığını ifade ediniz. Bu arada aynanın asal ekseninin ve Çukur ayna: Bir küre parçası olup iç kısmı yansıtıcı hale getirilmiş olan küresel aynadır. AÇIKÖĞ RETİ M FAKÜLTESİ

8 108 I Ş IK DENEYLER Şekil 9.5: merkezinin ne olduğunu öğrencilerinize tanıtınız.bu deneyi Şekil 9.6a daki gibi tahtaya çizerek öğrencilerinize gösteriniz. Aynı deney düzeneğini kullanarak diyaframı tek bir ışın demeti verecek şekilde ayarlayınız. Işın demetini çukur aynanın odağından geçerek aynaya düşecek şekilde gönderiniz. Bu durumda ışın aynadan yansıdıktan sonra aynanın asal eksenine paralel olarak gidecektir. Işının aynaya geliş açısını değiştirip deneyi tekrarlayarak sonucun hep aynı olduğunu öğrencilerinize gösteriniz. Bu deneyi de Şekil 9.6b deki gibi tahtaya çiziniz. Son olarak aynı deney düzeneğini kullanarak diyaframı yine tek bir ışın demeti verecek şekilde ayarlayınız. Işın demetini çukur aynanın tepe noktasına gönderiniz. Bu durumda gelen ışının aynanın asal ekseniyle yapmış olduğu açının, yansıyan ışının asal eksenle yapmış olduğu açıya eşit olduğunu öğrencilerinize gözlettiriniz. Sonra birkaç farklı geliş açısı için durumun hep aynı olduğunu gösteriniz. Deneyin bu kısmını da Şekil 9.6c deki gibi tahtaya çiziniz. Bu Deneyle Elde Edilen Sonuçlar ve Yorum: Bir çukur aynanın odak noktası, aynanın asal eksenine paralel olarak gelen ışınların aynadan yansıdıktan sonra kesiştikleri noktadır. Bu noktanın aynanın merkezine olan uzaklığı odak uzaklığı adını alır. ANADOLU ÜNİ VERSİ TESİ

9 I Ş IK DENEYLER 109 Bir başka deyişle çukur aynaya asal eksene paralel olarak gelen ışınlar, aynadan yansıdıktan sonra odak noktasından geçerler. Bu durumun tersi de doğrudur. Yani, çukur aynanın odağından geçerek aynaya gelen ışınlar ise aynadan yansıdıktan sonra asal eksene paralel olarak yollarına devam ederler. Üçüncü özel durum aynanın tepe noktasına gelen ışındır. Bu ışın asal eksenle hangi açıyı yaparsa yansıyan ışın da asal eksenle aynı açıyı yapar. Bu üç ışın, özel ışınlar adını alır ve bunlar bir çukur aynanın önünde bulunan bir cismin görüntüsünü çizimle bulmamızda çok işe yararlar. Özel ışınları kullanarak çukur aynanın önüne yerleştireceğiniz bir cismin görüntüsünü çiziniz. Deney 5: Tümsek Aynanın Odak Noktası ve Bu Aynada Özel Işınların Yansıması Deneyin Amacı: Bu deneyin amacı öğrencilerinize bir tümsek aynanın odak noktasının yerinin bulunmasını ve tümsek aynaya gelen bazı ışınların bu aynada yansıdıktan sonra nasıl gideceğini göstermektir. Sonra bu özel ışınlar tümsek aynada görüntünün çizimle bulunmasında kullanılacaktır. Tümsek ayna: Bir küre parçası olup dış kısmı yansıtıcı hale getirilmiş olan küresel aynadır. Deneyde Kullanılan Araç ve Gereçler: Deney 4 teki araç ve gereçler, çukur ayna yerine tümsek ayna konularak aynen kullanılacak. Deneyin Yapılışı: Çukur ayna yerine tümsek ayna kullanarak Şekil 9.5 teki gibi düzeneği aynen kurarak bulunduğunuz mekanı karartınız. Işık kaynağının önüne diyaframın üçlü yarığını getirerek paralel ışın demeti elde ediniz. Tümsek aynayı tümsek kısmı ışık kaynağına bakacak şekilde maşa ile ekrana tutturunuz. Tümsek aynaya gönderdiğiniz paralel ışın demetinin aynanın önünde bir yerde kesişmediğini, tam tersine ışın demetinin aynadan uzaklaşarak yansıdığını gözleyiniz. Şimdi öğrencilerinize aynanın içine doğru baktırarak, aynadan yansıyan ışınların uzantılarının aynanın içerisinde bir yerde kesiştiklerini öğrencilerinize gösteriniz. Bu kesişim noktasının tümsek aynanın odak noktası olduğunu söyleyiniz. Bu noktanın çukur aynanın odak noktasından farklı olduğunu, bunun bir ekran üzerine düşürülmesinin mümkün olmadığını, çünkü bunun sanal (zahiri) olduğunu ifade ediniz. Odak noktasının aynanın tepesine olan uzaklığı odak uzaklığıdır. Bu deneyi Şekil 9.7a daki gibi tahtaya çizerek öğrencilerinize gösteriniz. Aynı deney düzeneğini kullanarak diyaframı tek bir ışın demeti verecek şekilde ayarlayınız. Işın demetini, uzantısı tümsek aynanın odağından geçecekmiş gibi aynaya düşecek şekilde gönderiniz. Bu durumda ışın aynadan yansıdıktan sonra aynanın asal eksenine paralel olarak gidecektir. Işının aynaya geliş açısını değiştirip deneyi tekrarlayarak sonucun hep aynı olduğunu öğrencilerinize gösteriniz. Bu deneyi de Şekil 9.7b deki gibi tahtaya çiziniz. AÇIKÖĞ RETİ M FAKÜLTESİ

10 110 I Ş IK DENEYLER Son olarak aynı deney düzeneğini kullanarak diyaframı yine tek bir ışın demeti verecek şekilde ayarlayınız. Işın demetini tümsek aynanın tepe noktasına gönderiniz. Bu durumda gelen ışının aynanın asal ekseniyle yapmış olduğu açının, yansıyan ışının asal eksenle yapmış olduğu açıya eşit olduğunu öğrencilerinize gözlettiriniz. Sonra birkaç farklı geliş açısı için durumun hep aynı olduğunu gösteriniz. Deneyin bu kısmını da Şekil 9.7c deki gibi tahtaya çizerek öğrencilerinize gösteriniz. F F F a b c Şekil 9.7: Bu Deneyle Elde Edilen Sonuçlar ve Yorum: Bir tümsek aynanın odak noktası, aynanın asal eksenine paralel olarak gelen ışınların aynadan yansıdıktan sonra uzantılarının aynanın arkasında kesiştikleri noktadır. Bu noktanın aynanın merkezine olan uzaklığı odak uzaklığı adını alır. Bir başka deyişle tümsek aynaya asal eksene paralel olarak gelen ışınlar, aynadan, uzantıları odak noktasından geçecek şekilde yansırlar. Bu durumun tersi de doğrudur. Yani, uzantıları tümsek aynanın odağından geçecekmiş gibi aynaya gelen ışınlar ise aynadan yansıdıktan sonra asal eksene paralel olarak yollarına devam ederler. Üçüncü özel durum aynanın tepe noktasına gelen ışındır. Bu ışın asal eksenle hangi açıyı yaparsa yansıyan ışın da asal eksenle aynı açıyı yapar. Bu üç ışın özel ışınlar adını alır ve bunlar bir tümsek aynanın önünde bulunan bir cismin görüntüsünü çizimle bulmamızda çok işe yararlar. Özel ışınları kullanarak tümsek aynanın önüne yerleştireceğiniz bir cismin görüntüsünü çiziniz. Deney 6: Çukur Aynada Görüntü ve Özellikleri Deneyin Amacı: Bu deneyin amacı öğrencilerinize bir çukur aynanın önünde ve aynaya farklı uzaklıklarda bulunan cisimlerin ayna tarafından görüntülerinin nasıl oluşturulacağını ve bu görüntülerin özelliklerinin ne olacağını göstermektir. ANADOLU ÜNİ VERSİ TESİ

11 I Ş IK DENEYLER 111 Deneyde Kullanılan Araç ve Gereçler: 1 adet güç kaynağı, 1 adet ışık kaynağı, 1 adet diyafram ve taşıyıcısı, 2 adet döküm ayak, 1 adet demir çubuk, 1 adet saplı ekran, 1 adet çukur ayna modeli, 3 adet bağlama parçası. Şekil 9.8: Deneyin Yapılışı: Şekil 9.8 deki gibi düzeneği kurarak bulunduğunuz mekanı karartınız. Işık kaynağının önüne diyaframın ok şeklindeki yarık kısmını getirerek ışık kaynağının asal eksene dik ve ok şeklinde bir ışık vermesini sağlayınız. Bu ok şeklindeki yarık sizin cisminiz olacaktır. Işık kaynağını çukur aynadan iki odak uzaklığından daha uzağa yerleştiriniz. Ekranı aynanın odağı civarında hareket ettirerek ekran üzerinde görüntünün oluşmasını sağlayınız. Ekran üzerindeki görüntünün ters ve cisimden daha küçük olduğunu gözleyiniz. Işık kaynağını aynadan uzaklaştırarak deneyi birkaç kez daha tekrarlayınız. Bu durumda görüntünün giderek küçüldüğünü ve aynaya doğru yaklaştığını öğrencilerinize gözlettiriniz. Bu deneyi Şekil 9.9a daki gibi tahtaya çizerek öğrencilerinize gösteriniz. Görüntü Cisim Cisim F M F Görüntü a Şekil 9.9: b Aynı deney düzeneğini kullanarak ışık kaynağını çukur ayna ile odak noktası arasında bir yere yerleştiriniz. Ekranı aynanın önünde nereye koyarsanız koyun görüntüyü ekran üzerine düşüremeyeceğinizi deneyerek görünüz. Çünkü bu durumda görüntü sanal olacağı için asla bir ekran üzerine düşürülemez. Bu durumu vurgulayınız. Öğrencilerinizden aynanın içine doğru bakmalarını isteyiniz. Cismin görün- AÇIKÖĞ RETİ M FAKÜLTESİ

12 112 I Ş IK DENEYLER tüsünü aynanın içinde, cisimden daha büyük ve düz olarak göreceklerdir. Şimdi ışık kaynağını aynaya doğru hareket ettirerek görüntünün daima aynanın içinde düz olarak kaldığını ama küçülerek aynaya doğru yaklaştığını gözleyiniz. Bu deneyi de Şekil 9.9b deki gibi tahtaya çizerek öğrencilerinize gösteriniz. Bu Deneyle Elde Edilen Sonuçlar ve Yorum: Bir çukur ayna önündeki bir cismin görüntüsünü iki farklı karakterde verebilir. Cisim aynadan odak uzaklığından daha uzak mesafede ise görüntü daima gerçek, aynanın önünde ve ters olarak oluşur. Cisim odak noktası ile ayna arasında ise görüntü daima sanal, aynanın arkasında ve düz olarak oluşur. Deney 7: Tümsek Aynada Görüntü ve Özellikleri Deneyin Amacı: Bu deneyin amacı öğrencilerinize bir tümsek aynanın önünde ve aynaya farklı uzaklıklarda bulunan cisimlerin ayna tarafından görüntülerinin nasıl oluşturulacağını göstermektir. Deneyde Kullanılan Araç ve Gereçler: 1 adet güç kaynağı, 1 adet ışık kaynağı, 1 adet diyafram ve taşıyıcısı, 2 adet döküm ayak, 1 adet demir çubuk, 1 adet saplı ekran, 1 adet tümsek ayna modeli, 3 adet bağlama parçası. Deneyin Yapılışı: Şekil 9.8 deki gibi düzeneği kurarak bulunduğunuz mekanı karartınız. Işık kaynağının önüne diyaframın ok şeklindeki yarık kısmını getirerek ışık kaynağının asal eksene dik ve ok şeklinde bir ışık vermesini sağlayınız. Bu ok şeklindeki yarık sizin cisminiz olacaktır. Işık kaynağını tümsek aynanın önünde her hangi bir yere koyunuz. Ekranı aynanın önünde gezdirerek görüntüyü ekran üzerine düşürmeye çalışınız. Ekranı aynanın önünde nereye koyarsanız koyun görüntüyü ekran üzerine düşüremeyeceğinizi deneyerek görünüz. Cismin yerini değiştirerek durumun değişmediğini gözleyiniz. Çünkü tümsek ayna, önündeki bir cismin görüntüsünü sanal olarak verdiği için görüntü asla ekran üzerine düşürülemez. Bu durumu vurgulayınız. Şimdi öğrencilerinize aynanın içine bakmasını söyleyiniz. Orada düz ve cisimden daha küçük olarak görüntüyü göreceklerdir. Bu deneyi Şekil 9.10 daki gibi tahtaya çizerek öğrencilerinize gösteriniz. Görüntü Cisim M F Şekil 9.10: ANADOLU ÜNİ VERSİ TESİ

13 I Ş IK DENEYLER 113 Bu Deneyle Elde Edilen Sonuçlar ve Yorum: Bir tümsek ayna; önündeki bir cismin görüntüsünü daima aynı karakterde verir. Cisim nerede olursa olsun görüntü daima sanal, aynanın arkasında, düz ve cisimden küçük olarak oluşur. 6. Işığın Kırılması ve Sonuçları Deney 8: Işığın Kırılması Deneyin Amacı: Bu deneyin amacı öğrencilerinize ışığın bir saydam ortamdan diğerine geçerken nasıl davrandığını göstermektir. Deneyde Kullanılan Araç ve Gereçler: 1 adet güç kaynağı, 1 adet ışık kaynağı, 1 adet diyafram ve taşıyıcısı, 1 adet optik daire, 1 adet yarımdaire kesitli saydam cisim, 2 adet döküm ayak, 2 adet demir çubuk, 2 adet bağlama parçası. Deneyin Yapılışı: Şekil 9.11 deki gibi düzeneği kurarak bulunduğunuz mekanı karartınız. Diyaframı tek bir ışın demeti verecek şekilde ayarladıktan sonra ışın demetini optik daireyi yalayacak şekilde saydam cisim üzerine gönderiniz. Saydam cisme gelen ışının, saydam cismin içine girerken doğrultusunun değiştiğini gözleyiniz. Öğrencilerinize bu olaya ışığın kırılması adının verildiğini söyleyiniz. Kırılma olayında gelen ışın, kırılan ışın, normal, gelme açısı ve kırılma açısının ne olduğunu öğrencilerinize ifade ediniz ve bunu Şekil 9.12 deki gibi tahtaya çiziniz. Sonra farklı gelme açıları için deneyi tekrarlayınız ve gelme ve kırılma açılarını öğrencilerinize ölçtürünüz.. Örneğin gelme açısını büyülttüğünüzde kırılma açısının da büyüdüğünü ama her seferinde gelme açısının, kırılma açısından daha büyük olduğunu gözlemelerini sağlayınız. Işının saydam cismin düzlem yüzeyine dik olarak, yani bu yüzeyin normali doğrultusunda gelmesi durumunda kırılmanın gerçekleşmediğini deneysel olarak göstererek ifade ediniz. Kırılma olayı: Işığın bir saydam ortamdan diğerine girerken doğrultusunu değiştirmesi olayıdır. Şekil 9.11: AÇIKÖĞ RETİ M FAKÜLTESİ

14 114 I Ş IK DENEYLER Işık saydam cisimden havaya geçerken nasıl kırılacak? Bunu gözleyebileceğiniz bir deney planlayınız. Şekil 9.12: Bu Deneyle Elde Edilen Sonuçlar ve Yorum: Işık bir saydam ortamdan başka bir saydam ortama geçerken, bu iki ortamın arakesit yüzeyinde kırılmaya uğrar. Işığın, iki ortamın arakesit yüzeyine dik olarak gelmesi durumunda kırılma olayı gerçekleşmez. Gelen ışın, normal ve yansıyanışın daima aynı düzlemde kalır. Işık havadan suya veya cama veya saydam plastiğe girerken normale yaklaşarak kırılır. Dolu bir çay bardağı içindeki kaşığın kırıkmış gibi görülmesinin nedeni ışığın kırılması olayıdır. 7. Işık ve Renkler Deney 9: Beyaz Işığın Prizmadan Geçişi Deneyin Amacı: Bu deneyin amacı öğrencilerinize beyaz ışığın yedi rengin birleşiminden oluştuğunu göstermektir. Ayrıca bu deneyi tamamlayan öğrencileriniz, farklı renklerin bir ortamdan diğerine aynı geliş açısıyla gelmelerine rağmen farklı açılarda kırılmaya uğradıklarını göreceklerdir. Yani saydam ortamların ışığı kırma miktarı, ışığın rengine bağlıdır gerçeği deneysel olarak kanıtlanmış olacaktır. Deneyde Kullanılan Araç ve Gereçler: 1 adet güç kaynağı, 1 adet ışık kaynağı, 1 adet diyafram ve taşıyıcısı, 1 adet ekran, 1 adet ışık prizması. Işık prizması: Cam veya plastikten yapılmış bir üçgen prizmadır. Deneyin Yapılışı: Bulunduğunuz mekanı kararttıktan sonra diyaframı tek bir beyaz ışın demeti verecek şekilde ayarlayınız ve bu ışın demetini ışık prizmasının yan yüzeylerinden biri üzerine gönderiniz (Şekil 9.13). Prizmaya gelen beyaz ışın demetinin önce prizmanın birinci yüzeyinde kırılmaya uğrayarak renklerine ayrıldığını, sonra ikinci yüzeye gelen bu renkli ışınların tekrar kırılarak ekrana düştüğü- ANADOLU ÜNİ VERSİ TESİ

15 I Ş IK DENEYLER 115 nü ve ekranda kırmızıdan başlayıp mora doğru uzanan bir tayf oluştuğunu gözleyiniz. Şekil 9.13: Şimdi deneyi, diyaframın önüne kırmızı renkli bir jelatin kağıdı koyarak kırmızı renkli bir ışın demeti elde ettikten sonra takrarlayınız. Bu kez ekranda bir tayf değil kırmızı bir leke gözleyeceksiniz. Kırmızı ışığın izlediği yolu, Şekil 9.14 teki gibi tahtaya çizerek buradaki olayı öğrencilerinize izah ediniz. A N 1 N 2 K K' Şekil 9.14: Bu Deneyle Elde Edilen Sonuçlar ve Yorum: Beyaz ışık çeşitli renklere ayrıldığına göre demek ki bu renklerin karışımından meydana gelmektedir. Beyaz ışığın prizmada kırıldığı zaman kendisini meydana getiren renklerine ayrışması, her rengin prizmada farklı farklı kırılma açısıyla kırılmasından kaynaklanmaktadır. Nitekim prizmaya tek renkli ışık gönderildiği zaman bunun renklere ayrılmaması bunun kanıtıdır. AÇIKÖĞ RETİ M FAKÜLTESİ

16 116 I Ş IK DENEYLER Özet Bir ışık kaynağından çıkan ışık doğrusal olarak yayılarak ulaştığı yerlerde ışık olaylarını oluşturur. Gölge oluşumu ışığın doğrusal olarak yayıldığının kanıtıdır. Işık bir engele rastladığı zaman geldiği ortama geri döner. Bu olaya yansıma adını veriyoruz. Yansıma olayı rastgele olmayıp bir takım yasalara tabidir. Işık bir saydam ortamda ilerlerken başka bir saydam ortama geldiği zaman ikinci saydam ortama doğrultusunu değiştirerek girer. Bu olay ise kırılma adını alır. Bu olay da bir takım yasalara bağlıdır. Bu ünitede ışığın nasıl yayıldığını, nasıl yansıdığını ve nasıl kırıldığını gösteren deneyleri ele aldık. Ayrıca düzlem ve küresel aynaların bir cismin görüntüsünü nasıl, nerede ve hangi özelliklerde verdiğini ortaya koyan deneyler üzerinde durduk. Bu deneyleri ele alırken; Deneyin yapılma amacı, Deneyin nasıl yapılacağı, Deneyde kullanılacak araç ve gereçler, Deneyin öğrencilere ne gibi bilgiler kazandıracağı üzerinde durarak bu deneylerin sınıfınızda yapılması sırasında size yardımcı olacağına inandığımız bilgiler vermeye çalıştık. Değerlendirme Soruları Aşağdaki sorularda boş bırakılan yerleri tamamlayınız. 1. Işığın yayılması ve gölge oluşumu deneyi öğrencilerinize ışığın... olarak yayılmasının bir kanıtı olarak takdim edilecektir. 2. İki mum kullanılarak yapılan gölge deneyinde, engelin arkasında kalan ve mumların birinden ışık alan, diğerinden ışık almayan bölgeye... denir. 3. Tüm ışık deneylerinin öğrenciler tarafında rahatça gözlenebilmesi için... yapılması gerekir. 4. Önündeki bir cismin görüntüsünü daima sanal, aynanın arkasında ve cisimden küçük olarak veren ayna... aynadır. 5. Işığın bir saydam ortamdan diğerine geçerken nasıl davrandığını gösteren deney... deneyidir. ANADOLU ÜNİ VERSİ TESİ

17 I Ş IK DENEYLER 117 Yararlanılan ve Başvurulabilecek Kaynaklar Milli Eğitim Bakanlığı İlköğretim Fen Bilgisi 6 Ders Kitabı. Servay, R., Fen ve Mühendislik İçin Fizik, Cilt 2, Çev. Edi. K. Çolakoğlu, Palme Yayıncılık, Ankara, Değerlendirme Sorularının Yanıtları 1. Doğrusal 2. Yarı gölge 3. Karanlık odada 4. Tümsek 5. Işığın kırılması AÇIKÖĞ RETİ M FAKÜLTESİ