Kırılma

1. Işık bir saydam ortamdan diğerine geçerken doğrultusunu değiştirmektedir. Bu olayın adı ve nedeni aşağıdakilerden hangisidir?

• A) Yansıma; ışığın geri dönmesi
• B) Kırılma; ışığın hızının ortama göre değişmesi
• C) Soğurulma; ışığın yutulması
• D) Girişim; dalgaların üst üste binmesi
• E) Kırınım; engelin çevresinden dolanma

Doğru cevap: B — Işığın hızı ortama göre değiştiği için doğrultusu da değişir; bu olaya kırılma denir.

1. Olayı tanımlayalım: ışık saydam bir ortamdan başka bir saydam ortama geçiyor ve doğrultusu değişiyor. Geri dönmüyor, yutulmuyor.
2. Seçenekleri bu davranışa göre eleyelim. Yansımada ışık geri döner, soğurulmada yutulur, girişimde iki dalga üst üste biner, kırınımda engelin arkasına dolanır. Hiçbiri ortam değiştirerek yön değiştirmeyi anlatmıyor.
3. Geriye kırılma kalıyor. Nedeni ise ışığın her ortamda farklı hızla ilerlemesidir: yüzeye eğik gelen dalganın bir ucu ötekinden önce yeni ortama girer, hızı değişir ve dalga döner.
4. Denetleyelim: dik gelişte doğrultu değişmiyor ✓ — o durumda cephenin iki ucu aynı anda geçtiği için dönme olmuyor.

2. Bir ortamın kırıcılık indisi 1,5 olarak ölçülmüştür. Buna göre ışığın bu ortamdaki hızı için ne söylenir?

n = c / v

• A) Boşluktakinin 1,5 katıdır.
• B) Boşluktakine eşittir.
• C) Boşluktakinin 1,5’te biridir.
• D) Sıfırdır.
• E) Boşluktakinin karesidir.

Doğru cevap: C — İndis, boşluktaki hızın ortamdaki hıza oranıdır; n = 1,5 ise ortamdaki hız boşluktakinin 1,5’te biridir.

1. Bağıntıyı yazalım: n = c / v. Burada c boşluktaki, v ortamdaki ışık hızı.
2. Bilinmeyeni yalnız bırakalım: v = c / n. Ortamdaki hız, boşluktaki hızın indise bölünmüş hâli.
3. Değeri yerleştirelim: v = c / 1,5. Yani ışık bu ortamda boşluktakinin 1,5’te biri kadar hızla ilerler; yaklaşık 2 × 10⁸ m/s.
4. Denetleyelim: indis her zaman 1’den büyük ✓ — bu, ışığın hiçbir ortamda boşluktakinden hızlı olamayacağı anlamına geliyor.

3. Tabloda ışığın ortam değiştirirken izlediği yol karşılaştırılmış, biri boş bırakılmıştır. Tabloda eksik kalan davranış hangisidir?

• A) Yine normale yaklaşır
• B) Normalden uzaklaşır
• C) Normale dik ilerler
• D) Doğrultusu hiç değişmez
• E) Geri döner

Doğru cevap: B — Çok yoğun ortamdan az yoğun ortama geçen ışın hızlanır ve normalden uzaklaşarak kırılır.

1. Tablonun kurgusu şu: solda geçişin yönü, sağda kırılan ışının davranışı. Dolu satır: az yoğundan çok yoğuna → normale yaklaşır.
2. Nedeni dalga cephesiyle görelim. Eğik gelen bir dalga cephesinin bir ucu yeni ortama önce girer. Yoğun ortama girişte bu uç yavaşlar, arkadaki uç hâlâ hızlıdır; cephe yavaşlayan uca doğru döner, yani normale yaklaşır.
3. Ters yönde geçişte önce giren uç HIZLANIR. Bu kez cephe hızlanan ucun ters yönüne döner ve ışın normalden uzaklaşır. İki satır birbirinin tersi.
4. Denetleyelim: kırılma açısı geliş açısından büyük çıkıyor ✓ — uzaklaşmanın ölçüsel karşılığı bu.

4. Bir ışık ışını iki ortamı ayıran yüzeye tam dik olarak gönderilmektedir. Bu ışının davranışı nasıl olur?

• A) Doğrultusunu değiştirmeden geçer.
• B) Normale yaklaşarak kırılır.
• C) Normalden uzaklaşarak kırılır.
• D) Tam yansımaya uğrar.
• E) Renklerine ayrılır.

Doğru cevap: A — Dik gelişte sapacak bir yön yoktur; ışın doğrultusunu değiştirmeden geçer, ama hızı değişir.

1. Kırılmanın nasıl doğduğunu hatırlayalım: eğik gelen dalga cephesinin bir ucu ötekinden önce yeni ortama girer, hız farkı cepheyi döndürür.
2. Işın yüzeye tam dik geldiğinde ise cephe yüzeye paraleldir; bütün noktaları aynı anda yeni ortama girer. Hiçbir uç ötekinden önde olmadığı için dönmeyi doğuran asimetri oluşmaz.
3. Geometrik olarak da normalin iki yanı simetriktir; ışının sağa mı sola mı sapacağını belirleyecek bir neden yoktur. Işın doğrultusunu koruyarak geçer. Yine de hızı ve dalga boyu değişir; değişmeyen tek şey doğrultudur.
4. Denetleyelim: Snell bağıntısı ✓ — sin 0 = 0 olduğu için kırılma açısı da sıfır çıkıyor.

5. Işığın çok yoğun ortamdan az yoğun ortama geçerken geliş açısı yavaşça büyütülmektedir. Belirli bir açıdan sonra ışığın hiç geçmeyip tamamen geri dönmesi olayının adı nedir?

n1 × sin(i) = n2 × sin(r)

• A) Kırınım
• B) Girişim
• C) Tam yansıma
• D) Soğurulma
• E) Kutuplanma

Doğru cevap: C — Kırılma açısı 90 dereceyi aşamayacağı için ışık ikinci ortama geçemez ve tamamı yansır; bu olaya tam yansıma denir.

1. Süreci adım adım izleyelim. Işık çok yoğun ortamdan az yoğuna geçiyor, yani her defasında normalden uzaklaşarak kırılıyor.
2. Geliş açısı büyütüldükçe kırılma açısı daha hızlı büyür. Bir noktada kırılan ışın yüzeye paralel hâle gelir; kırılma açısı 90 dereceye ulaşır.
3. Geliş açısı bundan sonra biraz daha büyütülürse Snell bağıntısı 90 dereceden büyük bir kırılma açısı ister; böyle bir kırılma geometrik olarak mümkün değildir. Işık ikinci ortama hiç geçemez ve tamamı yüzeyden yansır. Buna tam yansıma denir.
4. Denetleyelim: olayın adında "tam" var ✓ — sıradan yansımada ışığın bir bölümü geçerken burada tamamı geri döner.

6. Tam yansımanın gerçekleşebilmesi için sağlanması gereken koşullar araştırılmaktadır. Bu koşullar aşağıdakilerden hangisidir?

sin(sınır açısı) = n2 / n1

• A) Az yoğundan çok yoğuna geçiş ve küçük açı
• B) Çok yoğundan az yoğuna geçiş ve sınır açısından büyük geliş açısı
• C) Dik geliş ve eşit yoğunluk
• D) Yalnız beyaz ışık kullanılması
• E) Ortamların saydam olmaması

Doğru cevap: B — Tam yansıma için iki koşul birlikte gerekir: çok yoğundan az yoğuna geçiş ve sınır açısını aşan geliş açısı.

1. Bağıntıya bakalım: sin(sınır açısı) = n₂ / n₁. Sinüs değeri en çok 1 olabileceğine göre bu bağıntının bir çözümü olması için n₂ / n₁ < 1, yani n₂ < n₁ olmalıdır.
2. Bu, ikinci ortamın birinciden AZ yoğun olması demektir. Ters yönde geçişte oran 1’den büyük çıkar ve sınır açısı diye bir açı tanımlanamaz; birinci koşul budur.
3. Sınır açısı bulunsa bile tam yansıma kendiliğinden olmaz; geliş açısının bu değeri AŞMASI gerekir. Küçük açılarda ışık hâlâ kırılıp geçer. İki koşul birlikte sağlanmalıdır.
4. Denetleyelim: iki ortamın indisi eşit olsaydı sınır açısı 90 derece çıkardı ✓ — yani hiçbir açıda tam yansıma olmazdı.

7. Fiber optik kablolarda ışık, cam liflerin içinde kilometrelerce yol alabilmektedir. Işığın liften dışarı sızmamasını sağlayan olay nedir?

• A) Soğurulma
• B) Kırınım
• C) Girişim
• D) Tam yansıma
• E) Kutuplanma

Doğru cevap: D — Işık lif çeperine sınır açısını aşan bir açıyla çarptığı için her seferinde tam yansır ve dışarı sızmaz.

1. Lifin yapısını yazalım: ortada yoğun bir cam çekirdek, çevresinde daha az yoğun bir kılıf. Öyleyse ışık çekirdekten kılıfa, yani yoğundan aza geçmeye çalışıyor.
2. Şimdi açıya bakalım. Lif çok ince ve çok uzundur; içine giren ışın çepere neredeyse yatık, yani normale göre çok büyük bir açıyla çarpar.
3. Bu açı sınır açısından büyük olduğu için ışık kılıfa geçemez, tamamı geri yansır. Sonraki çarpışmada da geometri değişmediği için aynı şey olur. Işın kilometrelerce boyunca binlerce kez tam yansıyarak ilerler.
4. Denetleyelim: lif keskin biçimde bükülürse ışık kaçar ✓ — bükülmede çarpma açısı küçülüp sınır açısının altına düştüğü için.

8. Kırıcılık indisi 4/3 olan suda gerçek derinliği 120 cm olan bir havuzun dibi gözlenmektedir. Buna göre havuz kaç santimetre derinlikte görünür?

Görünür derinlik = Gerçek derinlik / n

• A) 160
• B) 120
• C) 100
• D) 90
• E) 60

Doğru cevap: D — Görünür derinlik gerçek derinliğin indise bölümüdür; 120 / (4/3) = 90 cm.

1. Verilenleri yazalım: gerçek derinlik 120 cm, n = 4/3, istenen görünür derinlik. Bağıntı: görünür = gerçek / n.
2. Değerleri yerleştirelim: görünür = 120 / (4/3). Bir kesre bölmek, tersiyle çarpmaktır: 120 × 3/4.
3. İşlemi yapalım: 120 × 3 = 360 ve 360 / 4 = 90. Havuz 90 cm derinlikte görünür.
4. Denetleyelim: görünür derinlik gerçekten küçük çıkmalı ✓ — indis 1’den büyük olduğu için havuz her zaman olduğundan sığ görünür.

9. Bir havuz dışarıdan bakıldığında olduğundan daha sığ görünmektedir. Bu yanılsamanın nedeni nedir?

• A) Sudan çıkan ışınların normalden uzaklaşarak kırılması
• B) Suyun ışığı soğurması
• C) Suyun ışığı hızlandırması
• D) Havuzun renginin açık olması
• E) Işığın hiç kırılmaması

Doğru cevap: A — Sudan çıkan ışınlar normalden uzaklaşarak kırılır; göz uzantılarını izlediği için dibi olduğundan yukarıda görür.

1. Işığın yolunu izleyelim: havuzun dibinden çıkan ışınlar suda ilerler ve su yüzeyinde havaya geçer. Bu, yoğundan az yoğuna geçiştir.
2. Öyleyse ışınlar normalden uzaklaşarak kırılır; su yüzeyinde daha yatık bir doğrultuya döner.
3. Göz kırılmayı hesaba katmaz; gelen ışınları düz kabul edip geriye uzatır. Bu uzantılar gerçek dip noktasından daha YUKARIDA kesişir. Görüntü yukarıda oluştuğu için havuz olduğundan sığ görünür.
4. Denetleyelim: tam tepeden bakıldığında yanılsama en az ✓ — dik gelişte kırılma olmadığı için.

10. Tabloda gerçek derinlikleri eşit iki sıvı karşılaştırılmıştır. Tablodaki boşluğa gelmesi gereken görünür derinlik hangisidir?

• A) 2h
• B) h
• C) h/2
• D) h/4
• E) 4h

Doğru cevap: C — Görünür derinlik indisle ters orantılıdır; indis iki katına çıkınca görünür derinlik yarıya iner.

1. Tablonun kurgusu şu: iki sıvının gerçek derinlikleri eşit, indisleri farklı. Dolu satır: indisi n olan K sıvısında görünür derinlik h.
2. Bağıntıyı yazalım: görünür = gerçek / n. Gerçek derinlik iki sıvıda da aynı olduğuna göre görünür derinliği belirleyen tek büyüklük indistir.
3. L sıvısının indisi 2n, yani iki katı. Paydası iki katına çıkan kesir yarıya iner: görünür derinlik h/2 olur.
4. Denetleyelim: daha kırıcı sıvı daha sığ gösteriyor ✓ — indis büyüdükçe yanılsamanın da büyümesi bekleniyordu.

11. Bir bardak suyun içine daldırılan kaşık su yüzeyinde kırılmış gibi görünmektedir. Bu görüntünün nedeni aşağıdakilerden hangisidir?

• A) Kaşığın gerçekten bükülmesi
• B) Suyun kaşığı büyütmesi
• C) Bardağın renkli olması
• D) Işığın soğurulması
• E) Sudan gelen ışınların yüzeyde kırılması

Doğru cevap: E — Kaşığın sudaki bölümünden gelen ışınlar yüzeyde kırılır; iki bölüm farklı doğrultudan göründüğü için kaşık kırık görünür.

1. Kaşığı iki bölüme ayıralım: havada kalan üst bölüm ve suyun içindeki alt bölüm. Göze her ikisinden de ışın geliyor.
2. Üst bölümden gelen ışınlar yalnız havada ilerler, hiçbir yüzeyden geçmez; doğrultuları değişmez ve o bölüm olduğu yerde görünür.
3. Alt bölümden gelen ışınlar ise su yüzeyinde havaya geçerken kırılır ve doğrultu değiştirir. Göz bu iki takım ışını farklı doğrultulardan aldığı için kaşığın iki bölümü birbirine göre kaymış görünür; birleşme yerinde kırılmış izlenimi doğar.
4. Denetleyelim: kaşık suya dik daldırılırsa görüntü düzeliyor ✓ — dik gelişte kırılma olmadığı için iki bölüm aynı doğrultuda kalıyor.

12. Üçgen bir cam prizmaya yandan giren ışık ışını izlenmektedir. Prizmadan çıkan ışın için ne söylenir?

• A) Giriş doğrultusunda devam eder.
• B) Geldiği yöne geri döner.
• C) Prizma içinde kaybolur.
• D) Prizmanın ince tarafına doğru sapar.
• E) Prizmanın kalın tarafına doğru saparak çıkar.

Doğru cevap: E — Işık prizmaya girerken ve çıkarken iki kez kırılır; iki sapmanın toplamı ışını kalın tarafa, yani tabana yöneltir.

1. Işığın izlediği yolu iki adımda alalım. Havadan cama girerken yoğun ortama geçtiği için normale yaklaşır; ilk sapma burada olur.
2. Prizmanın iki yüzeyi birbirine paralel olmadığı için çıkış yüzeyindeki normal, giriş yüzeyindekinden farklı yöndedir. Camdan havaya çıkarken ışın bu kez normalden uzaklaşır.
3. İki sapma birbirini götürmez, aynı yönde birikir. Toplam etki, ışını prizmanın tepe noktasından uzağa — kalın tarafa, yani tabana doğru — saptırmaktır.
4. Denetleyelim: yüzeyler paralel olsaydı (cam levha) ✓ — iki sapma birbirini götürür, ışın yalnız yana kayar ama doğrultusu değişmezdi.

13. Beyaz ışık bir prizmadan geçirildiğinde renklere ayrılmaktadır. Bu ayrışmanın nedeni aşağıdakilerden hangisidir?

• A) Prizmanın renkli olması
• B) Renklerin prizmada birleşmesi
• C) Işığın soğurulması
• D) Prizmanın ışık üretmesi
• E) Her rengin prizmada farklı hızla ilerleyip farklı açıyla kırılması

Doğru cevap: E — Her renk cam içinde farklı hızla ilerler; farklı hız farklı kırılma açısı demektir ve renkler ayrışır.

1. Beyaz ışığın tek bir renk olmadığını, farklı dalga boylarındaki renklerin bir arada bulunduğunu not edelim.
2. İndisin tanımına dönelim: n = c / v. Camın indisi bütün renkler için aynı değildir, çünkü ışığın cam içindeki hızı dalga boyuna göre biraz değişir. Mor ışık camda en yavaş, kırmızı en hızlı ilerler.
3. Yavaş ilerleyen rengin indisi büyüktür ve daha çok sapar. Prizmaya aynı açıyla giren renkler bu yüzden farklı açılarla kırılır; çıkışta aralarındaki açı iyice açılır ve renkler ayrı ayrı görülür.
4. Denetleyelim: boşlukta bütün renkler aynı hızda ✓ — bu yüzden ayrışma yalnız maddesel ortamda görülüyor.

14. Yağmurdan sonra gökyüzünde gökkuşağı gözlenmektedir. Su damlacıklarının bu olaydaki rolü nedir?

• A) Işığı yalnız soğurmak
• B) Işığı yalnız yansıtmak
• C) Işığı yalnız hızlandırmak
• D) Prizma gibi davranıp ışığı kırarak renklere ayırmak
• E) Işığı karartmak

Doğru cevap: D — Her su damlacığı küçük bir prizma gibi davranır; ışık girerken kırılır, arkada yansır ve çıkarken yeniden kırılarak renklere ayrılır.

1. Damlacığın içinde ışığın izlediği yolu üç adımda alalım. Güneş ışığı damlaya girerken havadan suya geçer ve kırılır; renkler burada birbirinden ayrılmaya başlar.
2. Ayrılan ışınlar damlanın arka yüzeyine çarpar ve oradan yansıyarak geri döner. Bu yansıma, ışığın bize doğru gelmesini sağlar.
3. Işık damladan çıkarken sudan havaya geçer ve ikinci kez kırılır; renkler arasındaki açı iyice açılır. Milyonlarca damla aynı işi yaptığı için gökyüzünde renk kuşakları görülür.
4. Denetleyelim: gökkuşağı hep Güneş’in ters yönünde görünüyor ✓ — ışığın damlada geri yansımasının doğrudan sonucu.

15. Dürbün ve periskop gibi araçlarda ayna yerine üçgen prizmalar kullanılmaktadır. Bu tercihin nedeni nedir?

• A) Prizmanın daha ucuz olması
• B) Prizmanın ışık üretmesi
• C) Prizmada tam yansımayla ışığın neredeyse hiç kayıpsız yön değiştirmesi
• D) Prizmanın görüntüyü büyütmesi
• E) Prizmanın ışığı soğurması

Doğru cevap: C — Prizmada ışık tam yansımaya uğradığı için neredeyse hiç kayıpsız yön değiştirir; aynada ise her yansımada bir miktar ışık kaybolur.

1. İki düzeneğin işini karşılaştıralım: ikisi de ışığı 90 derece döndürüyor. Fark, dönüşün sırasında ne kadar ışığın kaybolduğunda.
2. Aynada yansıma metal bir yüzeyden olur ve bu yüzey gelen ışığın küçük bir bölümünü soğurur. Üstelik cam yüzeyden de kısmi yansımalar olur; her yansımada parlaklık biraz düşer.
3. Prizmada ise ışık iç yüzeye sınır açısını aşan bir açıyla çarpar ve TAM yansır. Tam yansımada ikinci ortama hiç ışık geçmez, soğurulacak bir metal yüzey de yoktur. Görüntü bu yüzden daha parlak olur.
4. Denetleyelim: dürbünde ışık birkaç kez döndürülüyor ✓ — kayıplar üst üste bineceği için tam yansımanın önemi daha da artıyor.

16. Sıcak bir asfalt yolda uzakta su birikintisi varmış gibi görünmektedir. Bu görüntünün fiziksel açıklaması nedir?

• A) Asfaltın ışığı soğurması
• B) Yol yüzeyinin ıslak olması
• C) Işığın hiç kırılmaması
• D) Havanın ışık üretmesi
• E) Sıcak havanın az yoğun olması nedeniyle ışığın kırılıp tam yansımaya uğraması

Doğru cevap: E — Yere yakın sıcak hava az yoğundur; katmanlar arasında kırılan ışık sonunda tam yansımaya uğrar ve gökyüzü yerden geliyormuş gibi görünür.

1. Ortamın nasıl kurulduğunu görelim: asfalt ısındığı için ona en yakın hava katmanı çok sıcaktır. Sıcak hava genleşip seyreldiğinden yere yakın katmanların yoğunluğu, yukarıdakilerden azdır.
2. Gökyüzünden yere doğru eğik gelen ışık, giderek daha az yoğun katmanlara geçer. Her geçişte normalden biraz daha uzaklaşarak kırılır, yani yatıklaşır.
3. Yeterince yatıklaştığında geliş açısı sınır açısını aşar ve ışık tam yansımaya uğrayarak yukarı döner. Göze yerden geliyormuş gibi ulaşan bu ışık, gökyüzünün görüntüsüdür; su birikintisi sanılan şey odur.
4. Denetleyelim: yaklaşınca "su" kayboluyor ✓ — açı değiştiği için tam yansıma koşulu bozuluyor.

17. Grafikte ışığın hızının ortamın kırıcılık indisiyle değişimi verilmiştir. Grafikteki bağlılığın türü nedir?

• A) Doğru orantı
• B) Ters orantı
• C) Karesel artış
• D) Sabit değer
• E) Bağlılık yok

Doğru cevap: B — Grafikte n ile v’nin çarpımı her noktada 8 çıkıyor; çarpımın sabit kalması ters orantının işaretidir.

1. Grafikten üç noktayı okuyalım: n = 1 iken v = 8, n = 2 iken v = 4, n = 4 iken v = 2.
2. Bağlılığı bulmak için çarpımları hesaplayalım: 1 × 8 = 8, 2 × 4 = 8, 4 × 2 = 8. Çarpım her noktada aynı.
3. İki büyüklüğün çarpımı sabit kalıyorsa aralarındaki bağlılık ters orantıdır. Bu, n = c / v bağıntısının grafikteki karşılığıdır; sabit çarpım da ışığın boşluktaki hızıdır.
4. Denetleyelim: doğru orantı olsaydı oranları sabit kalırdı ✓ — oysa 8/1 ile 4/2 birbirinden farklı.

18. Işık bir ortamdan diğerine geçerken hızı ve dalga boyu değişmektedir. Bu geçişte değişmeyen büyüklük hangisidir?

v = lambda × f

• A) Frekans
• B) Hız
• C) Dalga boyu
• D) Kırılma açısı
• E) Genlik

Doğru cevap: A — Frekansı kaynak belirler; ortam değiştiğinde hız ve dalga boyu değişir, frekans sabit kalır.

1. Üç büyüklüğü kimin belirlediğini ayıralım: sürati ortam, frekansı ise kaynak belirler. Işık ortam değiştirirken kaynağı değişmiyor.
2. Fiziksel karşılığı şu: kaynak saniyede kaç dalga üretiyorsa, sınırdan saniyede o kadar dalga geçer. Dalgalar sınırda birikip yok olamayacağına göre frekans korunmak zorundadır.
3. v = λ · f bağıntısında f sabitken v küçülüyorsa λ da aynı oranda küçülür. Yani ortam değişiminde hız ve dalga boyu birlikte değişir, frekans değişmez.
4. Denetleyelim: rengin değişmemesi ✓ — suyun içindeki kırmızı ışık dışarıda da kırmızı görünüyor, çünkü rengi belirleyen frekans.

19. Bir öğrenci farklı sıvıların kırıcılık indislerini karşılaştırmak istemektedir. Bu deneyde sabit tutması gereken nedir?

• A) Işığın geliş açısı ve kullanılan ışık kaynağı
• B) Sıvıların türü
• C) Kabın rengi
• D) Ölçüm yapılan saat
• E) Odanın büyüklüğü

Doğru cevap: A — Kırılma açısındaki farkın yalnız sıvıdan geldiğini söyleyebilmek için geliş açısı ve ışık kaynağı sabit tutulmalıdır.

1. Kırılma açısını neyin belirlediğini yazalım: n₁ · sin(i) = n₂ · sin(r). Sonucu etkileyen üç şey var — geliş açısı, birinci ortam ve ikinci ortamın indisi.
2. Sınanan değişken sıvının türüdür; öyleyse sıvı deney boyunca değiştirilecektir. Geliş açısı ise sabit tutulmalıdır, yoksa açı farkının sıvıdan mı gelişten mi geldiği ayırt edilemez.
3. Bir etken daha var: ışığın rengi. İndis dalga boyuna göre değiştiği için kaynak değiştirilirse aynı sıvı bile farklı indis verir. Bu yüzden ışık kaynağı da sabit tutulmalıdır.
4. Denetleyelim: seçeneklerdeki kabın rengi, ölçüm saati ve odanın büyüklüğü ✓ — hiçbiri kırılma açısını etkilemiyor.

20. Işık az yoğundan çok yoğuna geçerken normale yaklaşır, çok yoğundan az yoğuna geçerken normalden uzaklaşır ve tam yansıma yalnız ikinci durumda görülür. Bu bilgiye dayanarak aşağıdakilerden hangisi söylenemez?

• A) Tam yansıma çok yoğun ortamdan çıkışta olur.
• B) Normale yaklaşma yoğun ortama girişte görülür.
• C) Kırılma yönü geçiş yönüne bağlıdır.
• D) Az yoğundan çok yoğuna geçişte de tam yansıma görülebilir.
• E) Kırılma açısı geliş açısından farklı olabilir.

Doğru cevap: D — Bilgi tam yansımanın yalnız çok yoğundan az yoğuna geçişte görüldüğünü söyler; ters yönde görülebileceği yargısı bununla çelişir.

1. Verilen bilgiyi üç yargıya ayıralım: yoğun ortama girişte ışın normale yaklaşır, çıkışta normalden uzaklaşır, tam yansıma YALNIZ ikinci durumda görülür.
2. Seçenekleri bu üçüyle karşılaştıralım. Tam yansımanın yoğun ortamdan çıkışta olması ve normale yaklaşmanın girişte görülmesi doğrudan yazılı; kırılma yönünün geçiş yönüne bağlı olması ilk iki yargının birleşimi; kırılma açısının geliş açısından farklı olabilmesi de kırılmanın tanımı.
3. Geriye kalan yargı, az yoğundan çok yoğuna geçişte de tam yansıma görülebileceğini söylüyor. Bilgideki "yalnız" sözcüğü bunu açıkça dışlar; söylenemez.
4. Denetleyelim: o yönde ışın normale yaklaşıyor ✓ — kırılma açısı hep küçük kaldığı için 90 dereceye ulaşması zaten olanaksız.

21. Zor 1 — Işığın Kırılması ve Ortam Değişimi

• A) Yalnız I
• B) Yalnız II
• C) Yalnız III
• D) I ve II

Doğru cevap: D — Özet cevap: Doğru seçenek D'dir. Gelme açısı kırılma açısına eşit olan bir ışık ışını için ortamların kırma indisleri ve ışığın bu ortamlardaki yayılma hızları birbirine eşittir; ancak ışığın doğrultu değiştirmemiş olması kesin değildir.

1. Sell Kanunu (Kırılma Kanunu) matematiğine göre $n_K \cdot \sin(i) = n_L \cdot \sin(r)$ bağıntısı vardır. Gelme açısı ($i$) ile kırılma açısı ($r$) birbirine eşit verildiği için $\sin(i) = \sin(r)$ olur ve buradan $n_K = n_L$ eşitliğine ulaşılır. Buna göre II numaralı yorum kesinlikle doğrudur.
2. Işığın bir ortamdaki yayılma hızı $v = c / n$ bağıntısıyla bulunur. K ve L ortamlarının kırma indisleri eşit olduğundan, ışığın bu ortamlardaki yayılma hızları da birbirine eşit olur. Buna göre I numaralı yorum kesinlikle doğrudur.
3. Işık ışını kırma indisleri eşit iki ortamın sınırına çarparken yüzeye dik (normal doğrultusunda) geliyorsa doğrultu değiştirmez; ancak farklı bir açıyla geliyorsa ve indisler eşitse zaten gelen ışın kırılmadan yoluna devam eder. Fakat soruda ışının sınır yüzeyine normal doğrultusunda gelip gelmediği belirtilmemiştir. Eğer ışın yüzeye belli bir açıyla geliyorsa (gelme açısı sıfırdan farklıysa) ortamlar arası geçişte doğrultu değiştirmiştir. Dolayısıyla III numaralı yorum kesin değildir.
4. Tüm bu değerlendirmeler sonucunda I ve II numaralı yorumlar kesinlikle doğru olduğundan, doğru seçenek D seçeneğidir.

22. Kolay 2 — Işığın Kırılması ve Ortam Değişimi

• A) Yalnız I
• B) I ve II
• C) II ve III
• D) I, II ve III

Doğru cevap: B — Özet cevap: Doğru seçenek B'dir (I ve II). Işık az yoğundum ortamdan çok yoğun ortama geçerken normale yaklaşarak kırılır ve hızı azalır; ancak frekansı yalnızca kaynağa bağlı olduğundan ortam değiştirdiğinde değişmez.

1. Hava ortamından cam ortamına geçen ışık ışını, az yoğun ortamlardan çok yoğun ortama geçtiği için kırılma kanunları gereği yüzey normaline yaklaşarak kırılır. Bu durumda II numaralı yargı doğrudur.
2. Işığın yayılma hızı, içinde ilerlediği ortamın optik yoğunluğuna bağlıdır. Işık çok yoğun olan cam ortamına girdiğinde hızı, hava ortamındakine göre azalır. Bu durumda I numaralı yargı doğrudur.
3. Işığın frekansı ve rengi, ışık kaynağına bağlı bir özelliktir. Işık farklı bir ortama geçtiğinde hızı ve dalga boyu değişir ancak frekansı kesinlikle değişmez. Bu durumda III numaralı yargı yanlıştır.
4. Verilen yargılardan I ve II doğru olduğundan, doğru cevap B seçeneğidir.

23. Işığın Kırılması ve Ortam Değiştirme

• A) Hızı artar, dalga boyu artar, frekansı değişmez.
• B) Hızı azalır, dalga boyu değişmez, frekansı azalır.
• C) Hızı azalır, dalga boyu azalır, frekansı değişmez.
• D) Hızı ve dalga boyu değişmez, frekansı artar.

Doğru cevap: C — Özet cevap: Doğru seçenek C şıkkıdır. Işık çok kırıcı bir ortama geçtiğinde hızı ve dalga boyu azalır, ancak kaynağına bağlı olan frekansı değişmez.

1. Işığın bir ortamdan diğerine geçerken yüzey normaline yaklaşması, ışığın geçtiği ikinci ortamın (L ortamı) optikçe daha yoğun olduğunu gösterir.
2. Optik yoğunluğu fazla olan ortamda ışığın hızı azalır. Hız (v) azaldığı için dalga boyu (λ) da v = λ.f formülüne göre doğru orantılı olarak azalır.
3. Frekans (f) sadece ışık kaynağına bağlıdır; ortam değişiminden etkilenmez, bu nedenle sabit kalır.
4. Özetle; hız azalır, dalga boyu azalır, frekans ise değişmez. Bu durumda doğru seçenek C şıkkıdır.

24. Kırılma ve Işığın Hızı

• A) n_L > n_K > n_M
• B) n_K > n_L > n_M
• C) n_M > n_L > n_K
• D) n_M > n_K > n_L

Doğru cevap: C — Doğru cevap C seçeneğidir. Işığın normalden uzaklaşması veya yaklaşması, indisler arasındaki büyüklük ilişkisini belirler; verilen bilgiler ışığında n_M > n_L > n_K sıralaması elde edilir.

1. Işın L ortamından M ortamına geçerken yüzeyin normaline yaklaştığı bilgisi verilmiştir. Optik kurallarına göre, ışın normaline yaklaştığı bir ortama geçiyorsa, ikinci ortamın kırıcılık indisi ilkinden büyüktür. Bu durumda n_M > n_L olduğu kesinleşir.
2. K ve L ortamları arasındaki geçişi inceleyelim: Soru metninde K-L yüzeyindeki gelme açısının, L-M yüzeyindeki kırılma açısından daha büyük olduğu belirtilmiştir. Bu durum, ışının L ortamında K ortamındakine göre daha küçük bir açıyla ilerlediğini, yani L ortamının K ortamına göre daha çok kırıcı (optikçe daha yoğun) olduğunu gösterir. Dolayısıyla n_L > n_K sonucuna ulaşırız.
3. Elde ettiğimiz n_M > n_L ve n_L > n_K eşitsizliklerini birleştirdiğimizde, ortamların kırıcılık indisleri arasındaki ilişkinin n_M > n_L > n_K şeklinde olduğu görülür.
4. Bu mantıksal çıkarım sonucunda doğru seçenek B'dir.

25. Kolay 3 — Işığın Kırılması ve Ortam Değişimi

• A) Işığın sürati artar.
• B) Işık normalden uzaklaşarak kırılır.
• C) Işığın doğrultusu hiç değişmez.
• D) Işık normale yaklaşarak kırılır.

Doğru cevap: D — Doğru cevap D seçeneğidir. Işık az yoğun ortamdan çok yoğun ortama geçerken hızı azalır ve yüzeyin normaline yaklaşacak şekilde yön değiştirir.

1. Işığın hızı, ortamın kırıcılık indisi ile ters orantılıdır. Işık, kırıcılık indisi küçük olan (az yoğun) bir ortamdan kırıcılık indisi büyük olan (çok yoğun) bir ortama geçtiğinde hızı azalır.
2. Optik kurallarına göre, ışık hızı azalan bir ortama geçerken kırılma açısı küçülür; bu da ışığın yüzeyin normaline (yüzeye dik olduğu varsayılan hayali çizgiye) yaklaşması anlamına gelir.
3. Işığın doğrultusu bu geçiş sırasında değiştiği için C seçeneği elenir, normale yaklaştığı için de B seçeneği yanlıştır.
4. Tüm bu fiziksel prensipler ışığında, ışığın normale yaklaşarak kırıldığını belirten D seçeneği doğru cevaptır.