Optik-1

Physics

Işığın, bazı olaylarda tanecik bazı olaylarda da dalga özelliği gösterdiği bilgisine ulaşılmıştır. Hem dalga hem de tanecik modeline göre ışık ışınları her yöne doğrusal yollarla yayılır. Bu yayılma, düz çizgiler şeklinde gösterilir ve buna ışın modeli denir.

Aydınlanma

Çok küçük seçilmiş bir bölgenin aydınlanması,o bölgenin ışık kaynağına olan uzaklığına, kaynaktan çıkan ışınların o bölgeye gelme açısına ve ışık kaynağının gücüne bağlıdır.

Işık Şiddeti

Işık şiddeti, bir ışık kaynağının birim yüzeyinden, birim zamanda yayılan enerjisinin bir ölçüsüdür. Kaynaktan yayılan ışınların yoğunluğu ile ilgilidir.

• Işık şiddeti I sembolüyle gösterilir. SI daki birimi candeladır (cd).
• Fizikteki temel büyüklüklerden biridir
• Fotometre ile ölçülür.

Işık Akısı

Bir ışık kaynağının, belirli bir yüzeye birim zamanda düşürdüğü ışık ışınlarının miktarına ışık akısı denir.

Işık akısı kapalı sistemlerde sadece kaynağa bağlıdır, ışığın cisme vurma açısına ya da cisimle arasındaki mesafeye değildir.

• Işık akısı \(\Phi\) (fi) sembolüyle gösterilir.
• Işık akısının SI'da birimi lümendir.
• 1 lümen: ışık şiddeti 1 candela olan kaynaktan 1 metre uzakta bulunan 1 metrekarelik yüzeye dik olarak gelen ışık akısıdır.
• Işık şiddeti I olan noktasal kaynağon kapalı yüzeyindeki toplam ışık akısı şöyle ifade edilir:
  • \(\Phi=4\pi.I\)
• En genel anlamda akı; ışık sayısının bir ölçüsüdür.

Bir kaynağın ışık akısı, kaynağın ışık şiddeti ile doğru orantılıdır. Kaynaktan çıkan ışınların bir miktarı bir yüzeye isabet etmiş ise yüzeyin ışık akısından bahsedilir. Açık sistemlerde bir yüzeyin ışık akısı, yüzey alanı ile de doğru orantılıdır.

• Bir kürenin içindeki noktasal ışık kaynağının, küre yüzeyinde meydana getirdiği ışık akısı, küre yarıçapına bağlı değildir.

Paralel Işınların Akısı

• Işık akısı, ışık şiddeti (ışın sayısı) ile doğru orantılıdır.
• Bir yüzeyin ışık akısını; ışık şiddeti, yüzeyin alanı ve yüzeyin eğimi belirler.

• Paralel ışık demeti içerisindeki bir yüzeyin ışınlarla yaptığı açı değiştiğinde bu yüzeye isabet eden ışın sayısı da değişir. Yüzey, ışınlara paralel konuma geldiğinde akı sıfır olur.

Aydınlanma Şiddeti

Birim yüzeye, birim zamanda dik düşen ışık akısına aydınlanma şiddeti denir.

Işık kaynağı ile cisim arasındaki mesafe ve açı aydınlanma şiddetini değiştirir.

Aydınlanma şiddeti E ile gösterilir. Aydınlanma şiddetinin SI daki birimi "lüks" tür. (lx). E aydınlanma şiddeti; \(\Phi\) ışık akısı, A alan olmak üzere aşağıdaki bağlantı ile ifade edilir.

\[E=\frac{\Phi}{A} \]

Işık şiddeti I olan kaynağın bir yüzey üzerinde bulunan, kaynaktan d kadar uzaktaki bir nokta çevresinde meydana getirdiği aydınlanma şiddeti, aşağıdaki bağıntı ile ifade edilir.

\[E=\frac{I}{d^2}.\cos a \]

• Işınların yüzey normali ile yaptığı açı arttıkça, ışınların düştüğü noktadaki aydınlanma şiddeti azalır.
• Işınlar yüzeye dik ise a 0 derecedir ve \(\cos 0=1\) dir. Bu durumda açıya bağlı aydınlanma şiddeti maksimum değerini alır.

Alanı A olan yüzey, paralel ışık demeti içinde ise bu yüzeydeki aydınlanma şiddeti aşağıdaki gibi bulunur

• \(E=(\Phi/A).\cos a\)

Paralel ışık demeti içindeki ışınlara dik bir düzlemin üzerindeki bir noktadaki aydınlanma şiddeti, ışık kaynağına olan uzaklığa bağlı değildir.

Fotometreler

Işık kaynaklarının ışık şiddetlerini ölçmek için kullanılan araçlardır.

• Yağ lekeli fotometrede, yağ lekesi görünmediği anda yüzeylerin aydınlanmaları eşittir.

Aşağıdaki fotometre düzeneğinde \(E_1=E_2\) ise yağ lekesi görülmez. Bu durumda \(I_1/d_1^2=I_2/d_2^2\) dir.