Işıkta Kırınım ve Girişim
Young tarafından 1801 yılında yapılan çift yarıkta girişim deneyi iki kaynaktan çıkan ışık dalgalarının şekildeki gibi su dalgalarına benzer biçimde girişim meydana getirdiğini göstermiştir.
Perdede, yarıklar arası uzaklığın tam ortasına karşılık gelen yerde merkezi aydınlık saçak \(A_0\) oluşur. Oluşan tüm aydınlık ve karanlık saçakların genişliği eşittir.
Şekildeki gibi ardışık iki aydınlık ya da karanlık saçak arasındaki mesafeye saçak genişliği denir.
\[\Delta x = \frac{L.\lambda}{d.n} \]
- \(\Delta x\): Saçak genişliği.
- L: Fant ile ekran arasındaki mesafe.
- \(\lambda\): Işığın dalga boyu.
- d: İki yarık arasındaki mesafe.
- n: Fant ile ekran arasındaki ortamın kırıcılık indisi.
- Kırmızı ışığın dalga boyu yeşil ışığa göre daha fazla olduğu için saçak genişliği daha fazladır.
Saçak genişliği ışık kaynağının fanta uzaklığına bağlı değildir.
Çift Yarıkta Girişime Etki Eden Diğer Değişkenler
Kaynak şekildeki gibi 1 veya 2 yönünde hareket ettiğinde saçakların yeri değişmez. Işık 1 yönünde hareket ederse saçakların parlaklığı azalırken, 2 yönünde hareket ederse artar.
Işık kaynağı merkez doğrusuna dik doğrultuda yukarı hareket ettirildiğinde kaynaklar arasında gecikme oalcağından merkezi aydınlık saçakla birlikte bütün saçaklar geciken kaynak tarafına yani aşağı kayar.
Işığın şiddetinin değiştirilmesi durumunda, saçakların yeri ve genişliği değişmez. Aydınlık saçakların parlaklığı değişir.
Yarıklar düzlemi ile ekran arası, kırıcılık indisi havaya göre daha büyük olan saydam bir ortamla doldurulursa ışığın ortalama hızı azalır ve dalga boyu küçülür. Bu nedenle saçak genişliği azalır. Merkezi aydınlık saçağın yeri değişmez. (Işık daha yoğun ortamda daha yavaş hareket eder ve dalga boyu küçülür.)
Yarıklardan birinin önüne şekildeki gibi cam konulduğunda, ışığın cam içindeki ortalama hızı azalacağından gecikme olur. Merkezi aydınlık saçak geciken kaynak tarafına, yani ok yönüne kayar.
Ekran döndürülürse ekranın yarıklardan uzaklaşan bölümünde saçak genişlikleri artarken yarıklara yaklaşan bölgede saçak genişliği azalır. Merkezi saçağın yeri değişmez.
Yarıklar düzlemi döndürülürse yarıklar arasındaki dik uzaklık azalacağından saçak genişliği artar. Merkezi aydınlık saçağın yerinin değişip değişmeyeceği hakkında kesin bir şey söylenemez.
- Verilen eğim sebebiyle iki yarık arasındaki mesafe (d) iki boyutlu düzlemde küçülür.
Işığın Tek Yarıkta Kırınımı
Işığın su dalgalarına benzer biçimde bükülerek kırınıma uğraması nedeniyle girişim saçakları oluşur.
Tek yarıkta kırınımda en parlak saçak merkezi saçaktır. Merkezden uzaklaştıkça parlaklık azalır.
Saçak genişliği \(\Delta x\) olmak üzere;
\[\Delta x = \frac{L.\lambda}{w.n} \]
Perde üzerinde, yarığın tam ortasına karşılık gelen yerde merkezi aydınlık saçak \((A_0)\) oluşur.
- Merkezi aydınlık saçağın saçak genişliği diğer saçakların 2 katıdır.
Saçak genişliği ışık kaynağının fant'a uzaklığına bağlı değildir.
Tek Yarıkta Kırınıma Etki Eden Diğer Değişkenler
Işık kaynağının ışık şiddeti artırılırsa saçak parlaklıkları artar. ancak saçak genişliği veya saçakların yerinde herhangi bir değişiklik olmaz.
Yarık düzlemi ile ekran arası kırıcılık indisi havaya göre daha büyük olan saydam bir ortamla doldurulursa (n artarsa) ışığın ortalama hızı azalır ve dalga boyu küçülür. Bu nedenle saçak genişliği azalır. Merkezi aydınlık saçağın yeri değişmez.
Yarık önüne örneğin yarığın üst yarısını kapatacak biçimde saydam madde konulduğunda üst kısımdan geçen ışınlar geç kalır. Merkezi aydınlık saçak yukarı doğru kayar. Saçak genişliği değişmez.
Yarık önüne saydam olmayan (opak) bir cisim konursa yarık genişliği küçülmüş olur. Saçak genişlikleri büyür. Merkezi aydınlık saçak oluşan yeni yarığın orta dikmesi üzerine kayar.
Ekran döndürülürse ekranın yarıklardan uzaklaşan bölümünde saçak genişliği artareken yarıklara yaklaşan bölümünde saçak genişliği azalır. Merkezi aydınlık saçağın yeri değişmez.
Yarık düzlemi döndürülürse yarık genişliği azalacağından saçak genişliği artar. Merkezi aydınlık saçağın yerinin değişip değişmeyeceği hakkında kesin bir şey söylenemez.
Questions
- Eğer desen sıklaşırsa ve \(\Delta x\) küçülürse daha dışlardaki 3. karanlık saçak daha içlere, K'nın olduğu bölgeye gelir.
- Perdeden bakıldığında, fant ne kadar eğilirse iki yarık arasındaki mesafe (d) o kadar kısa gözükür. Bu da saçak genişliğini artırır.
- Cevap E olmalıdır. K düzeneğinde kırıcılık indisinin daha büyük olması, \(\Delta x\) i azaltır.
