Kırılma ve Renkler

Işık iki faklı ortamın sınırına dik olarak düşmezse tam ortamların sınırında doğrultusunu değiştirir. Bu olaya ışıkta kırılma denir. Kırılma olayının temel nedeni ışığın farklı ortam-larda farklı hızlarla yayılmasıdır. Işık çok kırıcı ortamlarda daha yavaş yayılır.

K: Gelen Işın
K’: Kırılan Işın
i: Gelme açısı
r: Kırılma Açısı
N: Normal
Işığın ilk doğrultusuyla son doğrultusu arasındaki açıya sapma açısı denir. Işığın boşluktaki hızının ortamdaki hızına oranı ortamın kırıcılık indisini verir.

(n=CV)(n=CV)

c: ışığın boşluktaki hızı
n: kırılma indisi
ortamın kırıcılık indisi arttıkça ortamda ışık hızı azalır.
V: Işığın ortamdaki hızı
Boşluk için n = 1
Hava için n= 1 (yaklaşık olarak kabul edilir.)
Su için n= 4/3
Cam için n=3/2
Işığı kırma indisi sınırlı bir sayıdır.

Ortamlar değiştirilmeden i açısı (geliş açısı) değiştirilirse r açısı da (kırılma açısı) değişir. Fakat bu açıların sinüslerinin oranı değişmez.

sini/sinr=sabit=(n2/n1)

II. ortamın I. ortama göre kırma indisi

Sini/Sinr=n2/n1

n1⋅Sini=n2.Sinr

Kırılma Kanunları
– Yüzeye dik gelen ışınlar kırılmazlar.
– Az kırıcı ortamdan çok kırıcı ortama geçen ışın normale yaklaşarak kırılır. Çok kırıcı ortamdan az kırıcı ortama gelen ışın ise normalden uzaklaşarak kırılır.
– Gelen ışın kırılan ışın ve yüzeyin normali aynı düzlemdedir.

Not
1. Bir ortamın diğer bir ortama göre kırıcılık indisine bağıl kırma indisi denir. X ortamının Y ortamına göre kırıcılık indisi olup X`in Y`ye göre bağıl kırılma indisidir.

2. Yarım küre şeklindeki şekildeki sisteme bir L ışını geliyor,

L ışını düz yüzeye dik geldiğinden kırılmadan gider. Eğik yüzeye gelince normal çizmeliyiz. Normal merkezden geçer. Camdan havaya geçen ışın normalden uzaklaşır.

3. Yarım küre şeklindeki cam sisteme gelen K ışını,

Havadan cama gelen ışık normale yaklaşır. camdan havaya çıkan ışık normalden uzaklaşır.

Paralel Kayma

ışık ilk doğrusuna göre e kadar paralel kaymaya uğrar.

sin(i–r)=e/AB. Sin(i–r)/Cosr=(e/h)

Cosr=h/AB. e=Sin(i–r)/Cosr.h

Paralel Kayma Miktarı

Levhanın kalınlığına geliş açısına ışığın rengine ortamın ve levhanın kırıcılık indisine bağlıdır.

dik gelen ışın paralel kaymaya uğramamış paralel kayma genişliği büyük olan levhada daha çoktur.

Görünür Derinlik:

Az kırıcı ortamdan çok kırıcı ortama bakan kişi cisimleri kendisine daha yakında görür. çok kırıcı ortamdan az kırıcı ortama bakan kişi ise cisimleri olduğundan daha uzakta görür. Bu olayın nedeni ışığın kırılmasıdır.

h’: Görünür derinlik
h: Gerçek derinlik
Işığın geldiği tarafın kırma indisi n1 olsun gözün bulunduğu tarafın kırma indisi n2 olsun. Cismin bulunduğu taraftan göze ışık gelmektedir. Kırma indisleri buna göre n1 ve n2 olarak belirlenirse;

h′/h=n2/n1.h′= h.n2/n1

Çok kırıcı ortamdan az kırıcı ortamdaki cisme bakan kişi K’daki cismi K’de görmektedir, yani daha uzakta görmektedir.

(h′/h=n2/n1) olur.

Aynı saydam düzleme şekildeki gibi eşit gelme açılarıyla gönderilen kırmızı ve mavi ışınların aynı miktarda kırılmadığı, mavinin daha çok kırıldığı gözleniyor. Yani aynı ortam, farklı ışınlar için farklı kırılma indisine sahipmiş gibi davranır.

Şekildeki prizmaya gönderilen beyaz ışık renk karışımı olduğundan bu renkler prizmadan geçerken farklı miktarlarda kırılırlar. En az kırmızı en çok ta mor ışın kırılır.

Renk

Güneş ışığını bir prizmadan geçirdiğimizde renklerine ayrıldığını ve bu renklerinde sırası ile kırmızı, turuncu, sarı, yeşil, mavi ve mor olduğunu biliyoruz.

Cisimler güneş ışığı ile aydınlatıldığında, üzerine bu renklerin karışımı olan ışık düştüğünden, cisimler bunlardan bir kısmını yansıtırlar ve değişik renklerde cisimler algılanır. Bir cisim güneş ışığındaki tüm renkleri yansıtıyorsa beyaz, hiç birini yansıtmıyorsa siyah, herhangi bir rengi yansıtıyorsa o renkte görünür.

Güneş ışığındaki renklerden kırmızı, mavi ve yeşil renge ana renk denir. Bu üç ışığın tek tek ya da değişik oranlardaki karışımı göze gelirse, göz, cisimleri bu karışımlara göre değişik renklerde algılar. Bu üç rengin, karışımları beyaz ışığı verir. Şekildeki venn şemasında bu durum görülüyor. Aynı tabloyu incelersek kırmızı ve yeşil ışık göze gelirse sarı, kırmızı ve mavi ışık göze gelirse magenta, mavi ve yeşil ışık göze gelirse cyan olarak algılanır.

Karışımları beyaz rengi verebilecek iki renge tamamlayıcı renkler denir. Şekil (a), (b), (c) de görüldüğü gibi kırmızı ile cyan (mavi – yeşil), yeşil ile magenta (kırmızı – mavi) ve mavi ile sarı (yeşil – kırmızı) tamamlayıcı renklerdir. Kısacası bu renklerin hepsinin içerisinde kırmızı mavi ve yeşil olduğundan bu üç rengin karışımı beyaz olarak algılanır.

Cisimlerin Işığı Yansıtması

Bir cisim güneş ışığındaki tüm renkleri yansıtıyorsa beyaz görünür. Buradan anlıyoruz ki beyaz cisimler bütün renkleri yansıtıyor. Beyaz cisim, beyaz ışıkla aydınlatılırsa beyaz, kırmızı ışıkla aydınlatılırsa kırmızı, mavi ışıkla aydınlatılırsa mavi görünür. Dolayısıyla beyaz cisimler hangi ışıkla aydınlatılırsa o renkte algılanırlar.

Bir cismin rengi ana renklerden birisi ise, kendi rengini güçlü olarak yansıtır ve bir de prizmadaki renk sırasına göre bir altı ile bir üstündeki renkleri zayıf olarak yansıtır. Kendi rengi güçlü olduğundan zayıf renkler görülmez. Mesela kırmızı ışık, kırmızıyı güçlü, turuncuyu zayıf yansıtır. Mavi ışık maviyi güçlü, yeşil ve moru zayıf yansıtır.

Eğer mavi kitabı yeşil ışık altında aydınlatırsak, yeşil mavinin komşusu olduğundan zayıf olarak yansır. Fakat bu zayıf ışık gözü yeşil renkte uyaramayacağından mavi kitap siyah görünür.

Cisim güçlü ışıkların renginde görülür. Şekilde, güçlü ışıklar uzun oklarla gösterilmiştir. Zayıf ışınlar ise kısa okla gösterilmiştir.

Işığın Filtrelerden Geçişi

Işığı geçirebilen renkli saydam filtrelerden geçen ışığın renkleri ile filtre rengindeki cisimden yansıyan ışıkların renkleri aynıdır. Yani kırmızı filtre, kırmızı ışığı güçlü, turuncu ışığı zayıf geçirir. Mavi filtre, mavi ışığı güçlü, yeşil ve mor ışığı zayıf geçirir. Sarı filtre, sarı ışığı kırmızı ışığı, yeşil ışığı güçlü, mavi ışığı ise zayıf geçirir.

Şekilde kırmızı filtreden kırmızı ışık güçlü, turuncu ışık ise zayıf geçer. Bu ışınlarda mavi filtreden geçemez, mavi filtre siyah görünür.

Şekilde sarı filtreden sarı, kırmızı ve yeşil renkler güçlü geçerken mavi ise zayıf geçer. Bu renkler de yeşil filtreden geçerken yeşil güçlü, sarı zayıf geçer ve filtre yeşil renkte algılanır.

Şimdi kırmızı, yeşil, mavi, beyaz ve siyah zeminler beyaz ışıkla aydınlatılırken bu zeminlere sarı filtre, cyan filtre ve magenta filtre ile bakılırsa renklerin nasıl algılandığı şekilde gösterildiği gibidir.