İçeriğe atla

Snell yasası

Snell yasasını gösteren basit bir şekil. N1 ve N2 farklı iki ortam ve θ1 > θ2

Snell yasası ışığın geldiği ortamın kırıcılık indisiyle geliş doğrultusunun normalle yaptığı açının sinüsünün, ışığın gittiği ortamın kırıcılık indisiyle gidiş doğrultusunun normalle yaptığı açının sinüsüyle çarpımına eşitlenmesiyle oluşan formüle dayalı fiziğin optik dalında yer alan bir yasadır.

Bu denkleme göre ortamların kırıcılık indisleri ışığın o ortamdaki hızıyla ters orantılıdır. Kırıcılık indisi ne kadar çoksa ışık o kadar yavaş hareket eder.

n1 = Işığın geldiği ortamın kırıcılık indisi (katsayısı)
n2 = Işığın gittiği ortamın kırıcılık indisi (katsayısı)
θ1 = Işığın geliş doğrultusunun normalle yaptığı açı
θ2 = Işığın kırıldıktan sonraki gidiş doğrultusunun normalle yaptığı açı

Normal: Bir optik sisteminde ışığın kırıldığı noktadan asal eksene çizilen dikme.

Işığın kırılması

Snell'in yasasının bağlamında bir nokta kaynağından dalga kırınımının görünümü.

Bir ışık ışını saydam bir ortamda ilerlerken başka bir saydam ortamın sınırına çarpınca, ışık ışınlarının bir kısmı yansır, bir kısmı da ikinci ortama girer. İkinci ortama giren ışın sınırda bükülür. Bu bükülmeye kırılma denir. Gelen ışın, yansıyan ışın ve kırılan ışının tümü aynı düzlemdedir, kırılma açısı, her iki ortamın özelliklerine ve sin X bağıntısı ile geliş açısına bağlıdır. Burada V1 ışığın birinci ortamdaki, V2 ise ikinci ortamdaki hızlarıdır. Bu bağıntı Snell yasası olarak bilinir.

Geliş, yansıma ve kırılma açılarının tümü yüzeyin kendisinden ziyade yüzeyin normalinden itibaren ölçülürler. Ölçümün, bu şekilde yapılmasının nedeni, üç boyutlu bir cismin yüzeyi ile bir ışık ışınının yaptığı açının tek olmamasıdır. Kırıcı yüzeye doğru geçen bir ışık ışının izlediği yolun tersinir olduğu bulunmuştur. Örneğin şekil 1'deki ışın, A noktasından B noktasına ilerlemektedir. Işın B noktasından çıksaydı, A noktasına ulaşmak için aynı yolu izleyecekti. Fakat son durumda yansıyan ışın cam ortamında olacaktı.

Işık hızının yüksek olduğu bir maddesel ortamdan, daha düşük hızda olduğu bir ortama geçtiğinde X kırılma acısı geliş açısından daha küçük olur. Işık, yavaş ilerlediği bir maddesel ortamdan daha hızlı ilerlediği bir maddesel ortama geçerse normalden uzaklaşacak şekilde kırılır.

Snell Kanunu

Işık bir ortamdan diğerine geçerken, hızı her iki ortamda farklı olduğu için kırılır. Herhangi bir maddesel ortamdaki ışığın hızı boşluktakinden daha azdır. Gerçekte, boşlukta ışık maksimum hızda(c) ilerler. Bir ortamın " n" kırılma indisini, ışığın boşluktaki hızının (c), ortamdaki hızına (V) oranı belirler. Yani kırılma indisi (1)' den büyük ve boyutsuz bir sayıdır; çünkü V daima c 'den küçüktür.

Işık bir ortamdan diğerine ilerlerken frekansı değişmez. Sağdaki görsele göre dalga cepheleri birinci ortamdaki A noktasında bulunan gözlemciyi belirli bir frekans ile geçip 1. ve 2 ortamlar arasındaki sınıra gelmektedirler. İkinci ortamdaki B noktasında bulunan gözlemciyi geçen dalga cephelerinin frekansı, birinci ortamdaki A noktasına ulaşan dalga cephelerinin frekansına eşit olmalıdır. Bu olmasaydı, ya dalga cepheleri sınırda bulunacaklar veya sınırda olacaklardı. Bunun böyle olması için ışık ışını bir ortamdan, diğerine geçerken frekans sabit olmalıdır. Bundan dolayı V=f* bağıntısının her iki ortamda geçerli olması ve f1=f2=f olması nedeniyle V1=f ve V2=f olduğunu görürüz. Kırılma indisi ve dalga boyu arasındaki ilişki, bu iki denklemi birbirine oranlayalarak elde edilir.

Birinci ortam boşluk veya hava ise n1=1'dir. Böylece herhangi bir ortamın kırılma indisi oranı ile ifade edilebilir. Burada, ışığın boşluktaki dalga boyu ve ise kırılma indisi n olan ortamdaki dalga boyudur. Eşitlik 3'ü eşitlik 1'e yerleştirirsek n1= elde ederiz. Bu, Snell yasasının en yaygın olarak kullanılan pratik biçimidir.

İlgili Araştırma Makaleleri

<span class="mw-page-title-main">Optik</span> fizik biliminin bir alt dalı

Optik, ışık hareketlerini, özelliklerini, ışığın diğer maddelerle etkileşimini inceleyen; fiziğin ışığın ölçümünü ve sınıflandırması ile uğraşan bir alt dalı. Optik, genellikle gözle görülebilen ışık dalgalarının ve gözle görülemeyen morötesi ve kızılötesi ışık dalgalarının hareketini inceler. Çünkü ışık bir elektromanyetik dalgadır ve diğer elektromanyetik dalga türleri ile benzer özellikler gösterir.

<span class="mw-page-title-main">Elektromanyetik radyasyon</span>

Elektromanyetik radyasyon, elektromanyetik ışınım, elektromanyetik dalga ya da elektromıknatıssal ışın bir vakum veya maddede kendi kendine yayılan dalgalar formunu alan bir olgudur. Elektromanyetik dalgalar, yüklü bir parçacığın ivmeli hareketi sonucu oluşan, birbirine dik elektrik ve manyetik alan bileşeni bulunan ve bu iki alanın oluşturduğu düzleme dik doğrultuda yayılan, yayılmaları için ortam gerekmeyen, boşlukta c ile yayılan enine dalgalardır. Elektromanyetik dalgalar, frekansına göre değişik tiplerde sınıflandırılmıştır. Bu tipler sırasıyla :

<span class="mw-page-title-main">Işık</span> elektromanyetik spektrumun insan gözü tarafından algılanabilen kısmı içindeki elektromanyetik radyasyon

Işık veya görünür ışık, elektromanyetik spektrumun insan gözü tarafından algılanabilen kısmı içindeki elektromanyetik radyasyon. Görünür ışık genellikle 400-700 nanometre (nm) aralığında ya da kızılötesi ve morötesi arasında 4.00 × 10−7 ile 7.00 × 10−7 m dalga boyları olarak tanımlanır. Bu dalga boyu yaklaşık 430-750 terahertz (THz) frekans aralığı anlamına gelir.

Refraktometri, her ortamın kırılma indisinin farklı olması prensibini kullanarak, konsantrasyon ve madde miktarı gibi tayinleri yapmaya yarayan bir yöntemdir.

<span class="mw-page-title-main">Küresel koordinat sistemi</span>

Küresel koordinat sistemi, üç boyutlu uzayda nokta belirtmenin bir yoludur.

<span class="mw-page-title-main">Ses hızı</span>

Ses hızı, bir ses dalgasının esnek bir ortamda hareket ederken birim zamanda kat ettiği mesafedir. havada, deniz seviyesinde ve 20 °C (santigrat) sıcaklıkta 343.2 m/s olarak alınır.

<span class="mw-page-title-main">Kırılma indisi</span>

Bir maddenin kırılma indisi, o maddede yol alan ışığın ya da diğer elektromanyetik dalgaların boşlukta yol alan ışığa göre ne kadar yavaş ilerlediğini gösteren bir katsayıdır. Genellikle n sembolü ile gösterilir.

<span class="mw-page-title-main">X ışını</span> Elektromanyetik radyasyon

X ışınları veya Röntgen ışınları, 0,125 ile 125 keV enerji aralığında veya buna karşılık, dalgaboyu 10 ile 0,01 nm aralığında olan elektromanyetik dalgalar veya foton demetidir. 30 ile 30.000 PHz (1015 hertz) aralığındaki titreşim sayısı aralığına eşdeğerdir. X ışınları özellikle tıpta tanısal amaçlarla kullanılmaktadırlar. İyonlaştırıcı radyasyon sınıfına dahil olduklarından zararlı olabilirler. X ışınları 1895'te Wilhelm Conrad Röntgen tarafından Crookes tüpü (Hittorf veya Lenard tüpleri ile de) ile yaptığı deneyler sonucunda keşfedilmiştir. Klasik fizik sınırları içinde, X-ışınları aynı görünür ışık gibi bir elektromanyetik dalga olup, görünür ışıktan farkı düşük dalga boyu, dolayısıyla yüksek frekansları ve enerjileridir. Morötesi'nin ötesidir. X Işınlarının ötesi ise Gama ışınları'dır.

<span class="mw-page-title-main">Kırılma (fizik)</span> ışığın kırılması

Kırılma, fizikte sabit bir yol izleyerek ayırıcı bir yüzeye çarpan ışığın ortamların kırıcılık indislerine bağlı olarak yön değiştirmesine verilen addır. Örneğin, hava ortamında yol alan ışık ışınları su ortamına geçerken normalle belli bir açı yapacak şekilde yön değiştirir, yani kırılır.

<span class="mw-page-title-main">Sınır açısı</span>

Sınır açısı; ortam değiştiren bir ışığın, ortamları ayırıcı yüzeyden geçmesi olayına denir. Sınır açısı olayı yalnızca çok yoğun ortamdan az yoğun ortama geçerken görülür. Çünkü çok yoğun ortamdan az yoğun ortama geçen ışık yüzey normalinden uzaklaşacak şekilde kırılır. Normalden uzaklaşan ışın ayırıcı yüzeye yaklaşır, kırılma açısının 90° olduğu durumdaki gelme açısına sınır açısı denir.

Yansıma, homojen bir ortam içerisinde dalgaların yansıtıcı bir yüzeye çarparak yön ve doğrultu değiştirip geldiği ortama geri dönmesi olayına denir. Yansımanın genel örnekleri ışık, ses ve su dalgalarıdır. Düzlem aynalarda yansıma, saydam ortamda hareket eden ışığın herhangi bir yüzeye çarpıp geri dönmesi olayıdır. Yansıma olayında ışığın hızı, frekansı, rengi yani hiçbir özelliği değişmez. Sadece hareket yönü değişir.

Işık akısı bir fiziksel niceliktir ve insan gözünün algıladığı ışık gücünün miktarını ifade eder. Bu tariften de anlaşıldığı gibi, ışık akısı hem ışınım yapan kaynağın gücüne hem de insan gözünün özelliğine bağlıdır. SI birimi MKS sisteminde lumen dir.

<span class="mw-page-title-main">Brewster açısı</span>

Brewster açısı, belirli bir polarizasyona sahip ışığın transparan bir dielektrik yüzeyden mükemmel şekilde geçip hiç yansımadığı geliş açısıdır. Bu açıda "polarize olmamış" bir ışık gelirse, yüzeyden yansıyan bu ışık dolayısıyla mükemmel polarizedir. Bu özel geliş açısına İskoç fizikçi Sir David Brewster'dan sonra (1781-1868) kendisinin ismi verilmiştir.

<span class="mw-page-title-main">Değişken indis optiği</span>

Değişken indis optiği, kırıcılık indisi kendi içinde değişen merceklerin üretimini ve niteliklerini inceleyen bir bilim dalıdır. Bu mercekler şekilleri üzerinde bir değişiklik yapılmaksızın sıradan küresel merceklerde oluşan aberasyonları giderebilir. Değişken indisli mercekler küresel, eksenel ve açısal kırıcılık derecelerine sahip olabilir.

<span class="mw-page-title-main">Kırınım ağı</span>

Optikte kırınım ağı, ışığın kırınım yolu ile farklı yönlerdeki hüzmelere dağılmasını sağlayan periyodik bir optik alettir. Buz hüzmelerin yönü ağın periyoduna ve gelen ışığın dalga boyuna bağlıdır.

<span class="mw-page-title-main">İnce filmde girişim</span>

İnce filmde girişim, ince bir film tabakasında alt ve üst sınırlarından yansıyan ışık dalgaları birbirlerine müdahale ettiğinde ortaya çıkan desene ince filmlerde girişim denir. Bu yeni dalga incelemesi sonucunda bileşenlerin yansıyan yüzeyleri hakkında bilgi verir. İnce filmler ticari uygulama alanlarında da karşımıza çıkar. Yansıma önleyici kaplamalar, aynalar, optik filtrelerde de uygulanır.

<span class="mw-page-title-main">Işıktan hızlı hareket</span>

Astronomide, ışıktan hızlı hareket bazı radyo galaksilerin, kuasarların ve yakın zamanda bazı galaktik kaynaklarda denilen mikrokuasarlarda görülen görünüşte ışıktan daha hızlı hareket olduğudur Bu kaynakların hepsi yüksek hızlarda kütlesinin fırlamasından sorumlu bir kara delik içerdiği düşünülmektedir.

<span class="mw-page-title-main">Fresnel denklemleri</span>

Bu kısım ışığın değişmez düzlemsel arayüzeylerdeki yansımaları ve kırınımlarını tanımlayan Fresnel denklemleri hakkındadır.Işığın bir açıklık boyunca kırınımları için Fresnel kırınımlarına bakınız.İnce lensler ve ayna teknolojileri için Fresnel lens lerine bakınız.

<span class="mw-page-title-main">Göreli Doppler etkisi</span>

Relativistik Doppler Etkisi ya da Göreli Doppler etkisi, adını ünlü bilim insanı ve matematikçi Christian Andreas Doppler'dan almakta olup, kısaca dalga özelliği gösteren herhangi bir fiziksel varlığın frekans dalga boyu Dalga boyu, bir dalga görüntüsünün tekrarlanan birimleri arasındaki mesafedir. Yaygın olarak Yunanca lamda (λ) harfi ile gösterilmektedir. hareketli bir gözlemci tarafından farklı zaman ve/veya konumlarda farklı algılanması olayıdır. Bu da göreli olduğunu belirtir. Herhangi bir A konumundan B konumuna gitmek icin fiziksel bir dalga ortamı'na ihtiyaç duyan dalgalar icin Doppler Etkisi hesaplamaları yapılırken, dalga kaynağı ve gözlemcinin birbirine göre konum, yön ve hızlarının yanında dalganın içinde veya üzerinde hareket ettiği dalga ortamının da fiziksel yapısı dikkate alınmak zorundadır. Eğer söz konusu dalga herhangi bir A konumundan B konumuna gitmek için fiziksel bir dalga ortamına ihtiyaç duymuyor ise Doppler Etkisi hesaplamalarında sadece dalga kaynağının ve gözlemcinin birbirine göre birim zamandaki konumlarının değerlendirilmesi yeterlidir. Göreli doppler olayı değişikliği olduğu frekansa ışık kaynağının göreceli hareketine göredir ve, Göreli Doppler etkisi relativistik olmayan farklı Doppler etkisi denklemleri dahil olarak zaman genişlemesi etkisini özel görelilik ve referans noktası olarak yayılma ortamı dahil değildir. Lorentz simetri gözlenen frekanslar için toplam farkı anlatır.

Geometrik optik veya ışın optiği, ışık yayılmasını ışınlarla açıklar. Geometrik optikte ışın bir soyutlama ya da enstrumandır; ışığın belirli şartlarda yayıldığı yola yaklaşmada kullanışlıdır.