Işık havada, camda ve suda aynı hızla yayılmaz. Işığın havadaki hızı 3 X 10 6 m/s'dir. Suda 2,25 × 10 8 m/s ve camda 2 x 10 8 m/s'dir. Bunun nedeni, camın optik olarak sudan ve suyun optik olarak havadan daha yoğun olmasıdır. Bir ortamın ışık hızı azalırsa daha yoğun , ışık hızı artarsa daha seyrek olduğu söylenir.
Işık bir ortamda düz bir çizgide yayılır. ancak bir saydam ortamda yol alan bir ışık ışını, başka bir saydam ortamın yüzeyine eğik olarak düştüğünde, diğer ortamda düz bir yolda, ancak ilk yönünden farklı olarak hareket eder. Işığın bir saydam ortamdan diğerine geçerken izlediği yolun yönünün değişmesine ışığın kırılması denir.
İki ortamı ayıran yüzeye düşen bir ışık ışını. \(\angle i\) gelen ışın ile normal arasındaki gelme açısıdır ve \(\angle r\) kırılan ışın ile normal arasındaki kırılma açısıdır. Sapma , kırılan ışının yönü ile gelen ışının yönü arasındaki açıdır. Bu nedenle, \(\angle\delta\) = \(\mid \angle i - \angle r \mid\)
Işığın kırılması, Snell'in kırılma yasaları olarak bilinen iki yasaya uyar.
\(\mu = \frac{3 X 10 ^8ms^{-1}}{2.25 X 10 ^8 ms{-1}} = \frac{4}{3} = 1.33\)
Not: Hiçbir ortamın kırılma indisi 1'den küçük olamaz.
Bazı yaygın maddelerin kırılma indeksi (µ)
| maddeler | µ | maddeler | µ |
| Vakum | 1.00 | Hava | 1.00 |
| buz | 1.31 | su | 1.33 |
| Alkol | 1.37 | Gliserin | 1.47 |
| Sıradan Cam | 1.5 | Gazyağı | 1.41 |
Soru 1: Bir ışık ışınının kırılmadan sapmadan geçmesinin koşulları nelerdir?
Çözüm: İki koşul vardır - (1) geliş açısı 0'a eşit olduğunda. (2) Her iki ortamın da kırılma indisi aynı olduğunda.
tersinirlik ilkesi Ortam 2'nin ortam 1'e göre kırılma indisi \(_1\mu_2= \frac{sin \ i}{sin \ r}\) ve ortam 1'in ortam 2'ye göre kırılma indisi \(_2\mu_1 = \frac{sin \ r}{sin \ i }\) ) ise \(_2\mu_1 = \frac{sin \ r}{sin \ i }\) , sonra \(_1\mu_2 \times _2\mu_1 = 1\) veya \(_1\mu_2 = \frac{1}{_2\mu_1}\) ) diyebiliriz \(_1\mu_2 = \frac{1}{_2\mu_1}\) |
Soru 1: Camın havaya göre kırılma indisi 3/2 ise, havanın cama göre kırılma indisi nedir?
Çözüm: a µ g = 3/2, dolayısıyla g µa \(\frac{1}{^3/_2} = \frac{2}{3}\) .
Hız: Bir ışık ışını, daha seyrek bir ortamdan daha yoğun bir ortama kırıldığında ışığın hızı azalır, daha yoğun bir ortamdan daha nadir bir ortamda kırılırsa ışığın hızı artar.
Frekans: Işığın frekansı ışığın kaynağına bağlıdır, bu nedenle kırılma ile değişmez.
Dalga boyu: Bir ortamdaki ışığın hızı v, o ortamdaki ışığın dalga boyu λ ve ışığın frekansı f, v = fλ şeklinde ilişkilidir.
Işık daha seyrek bir ortamdan daha yoğun bir ortama geçtiğinde dalga boyu azalır ve daha yoğun bir ortamdan daha seyrek bir ortama geçtiğinde dalga boyu artar.
(1) Bir kaptaki suyun derinliği havadan bakıldığında daha az görünür.
Gerçek derinlik OS'dir. O noktasından başlayarak su-hava yüzeyine dikey olarak düşen bir ışık ışını, SA boyunca düz yol alır. Q noktasındaki su-hava yüzeyinde havaya geçtiğinde başka bir OQ ışını olayı, normal NQ'dan uzaklaşır ve QT yolu boyunca gider. QT ışını geri üretildiğinde, kırılan iki ışın P noktasında buluşur. Dolayısıyla P, O'nun görüntüsüdür. Böylece gözlemciye, ışığın sudan havaya kırılması nedeniyle damarın derinliği SO yerine SP olarak görünür. .
(2) Erken gün doğumu ve geç gün batımı
(3) Çölde Serap
Bazen çöllerde, ağacın altında yanlış bir su izlenimi veren ters bir ağaç görüntüsü görülür. Buna serap denir. Serabın nedeni ışığın kırılmasıdır. Çölde olduğu gibi kum çok çabuk ısınır, bu nedenle kumla temas halinde olan hava tabakası ısınır. Sonuç olarak, yere yakın hava, üst hava katmanlarından daha sıcaktır. Başka bir deyişle, üst katmanlar altlarından daha yoğundur! Bir ağacın tepesinden yansıyan güneşten gelen bir ışık ışını, daha yoğun katmandan daha seyrek katmana geçtiğinde, normalden uzaklaşır. Böylece ardışık katmanların ayrılma yüzeyindeki kırılmada, her defasında kırılma açısı artar ve çok yoğundan seyrek giden ışının geliş açısı da 90°'ye ulaşana kadar artar. Geliş açısının daha yoğundan daha seyrek katmana doğru daha da artması üzerine, tam yansımaya maruz kalır ve şimdi yansıyan ışık, daha seyrek ortamdan daha yoğun ortama doğru hareket eder, dolayısıyla her kırılmada normale doğru bükülür. Gözlemcinin gözüne ulaştığında, ağacın ters bir görüntüsü görülür.
Gelen AB ışını bir cam levhaya düştüğünde, gelme noktasına B gelir. AB ışını havadan cama girer, böylece normale doğru bükülür ve BC yolunu izler. Kırılan BC ışını C noktasında tekrar cam yüzeye çarptığında, ışın camdan havaya geçerken normalden uzaklaşır ve CD yolunu izler. Ortaya çıkan CD ışını, gelen AB ışınına paraleldir. Böylece çıkan ışın ve gelen ışın aynı yöndedir ancak yanal olarak yer değiştirmiştir.
Bir prizma, üçgen kesitli beş düzlem yüzeyle sınırlanmış saydam bir ortamdır. Prizmanın karşılıklı iki yüzeyi özdeş üçgen, diğer üç yüzeyi ise dikdörtgen ve birbirine eğimlidir.
Eğimli prizma yüzeyine tek renkli bir ışık ışını düştüğünde, gelen ışın PQ prizma yüzüne düşer, havadan cama doğru hareket ederek normale doğru bükülür ve QR yolundan geçer. Kırılan ışın QR prizma yüzüne R'de çarptığında başka bir kırılma meydana gelir. Şimdi QR ışını camdan havaya giriyor, böylece normalden uzaklaşıyor ve RS yönünde hareket ediyor. Böylece ışık ışını prizmadan geçerken prizmanın tabanına doğru bükülür.
