İçeriğe geç

12. sınıf · Fizik · 16. hafta (4-8 Ocak 2027)

12.3.1. Dalgalarda Kırınım, Girişim ve Doppler Olayı: Işığın Çift Yarıkta Girişimi

12.3. DALGA MEKANİĞİ teması · Konu özeti

🃏 Kavram kartlarıEtkinlikler
Bu hafta

Geçen hafta dalga leğeninde iki kaynağın oluşturduğu katar ve düğüm çizgilerini çizmiştik. Bu hafta aynı fikri ışığa taşıyoruz. Tek renkli ışık birbirine çok yakın iki ince yarıktan geçirildiğinde, perdede düzenli sıralanmış aydınlık ve karanlık saçaklar belirir. Bu görüntü, ışığın bir dalga gibi davrandığının en güçlü kanıtlarından biridir. Haftamızda hesap yapmadan, deney ve simülasyon gözlemleriyle bu deseni çizecek ve desenin hangi değişkenlerle nasıl değiştiğini yorumlayacağız.

Işığın Doğası Tartışması ve Young Deneyinin Önemi

Işığın ne olduğu yüzyıllar boyunca tartışıldı. Newton ışığı kaynaktan fırlayan çok küçük parçacıkların akışı olarak düşünüyordu. Huygens ise ışığın, su yüzeyindeki dalgalar gibi yayılan bir dalga olduğunu savunuyordu. İki model de yansımayı ve kırılmayı belirli ölçüde açıklayabildiği için hangisinin doğru olduğuna uzun süre karar verilemedi. Tartışmayı çözmek için iki modelin birbirinden farklı sonuç öngördüğü bir deney gerekiyordu.

19. yüzyılın başında İngiliz bilim insanı Thomas Young, ışığı birbirine çok yakın iki dar yarıktan geçirdi. Parçacık modeli doğru olsaydı perdede yarıkların tam karşısında yalnız iki aydınlık çizgi görülmeliydi. Oysa Young perdede çok sayıda, eşit aralıklarla sıralanmış aydınlık ve karanlık şeritler gözledi. Bu şeritlere saçak denir. Bazı noktalarda ışığın ışıkla birleşip karanlık oluşturması, ancak dalgaların söndürücü girişimiyle açıklanabilir. Geçen hafta su dalgalarında gördüğümüz desenin bir benzeri ışıkta da ortaya çıkmıştı.

Bu sonuç, ışığın dalga modelini güçlü biçimde destekledi ve ışık dalgalarının dalga boyunun ne kadar küçük olduğunu ilk kez fark ettirdi. Görünür ışığın dalga boyu milimetrenin binde biri kadar bile değildir. Bu yüzden ışıkta girişimi görebilmek için yarıkların çok ince ve birbirine çok yakın olması gerekir. Günlük hayatta ışığın girişimini kolayca fark etmememizin nedeni de budur: Pencereden giren ışık ya da iki ayrı ampul böyle düzenli bir desen oluşturmaz.

ModelIşığı Nasıl Açıklar?Çift Yarıktan Beklenen GörüntüDeneyle Uyumu
Parçacık modeli (Newton)Kaynaktan düz çizgiler boyunca fırlayan küçük parçacıklarYarıkların karşısında yalnız iki aydınlık çizgiGözlenen çok sayıda saçağı açıklayamaz
Dalga modeli (Huygens, Young)Ortamda yayılan, üst üste binebilen dalgalarArdışık aydınlık ve karanlık saçaklardan oluşan girişim deseniGözlemle uyumludur
Young deneyinin sonucuIşık girişim yapabilirMerkezde aydınlık, iki yanda simetrik saçaklarIşığın dalga özelliği gösterdiğinin kanıtı
Işık Parçacık mı, Dalga mı? Çift Yarıktan Beklenen GörüntüParçacık modeli: yalnız iki aydınlık çizgiÇift yarıkPerdeParçacıklarDalga modeli ve deney: çok sayıda saçakÇift yarıkPerdeDalgalar girişim yapar
🔍 Büyütmek için dokunun

Çift Yarık Düzeneği ve Uyumlu Işık Kaynakları

Young düzeneğinde ışık kaynağından çıkan ışık önce tek bir dar yarıktan (S) geçirilir. Bu yarıkta kırınıma uğrayan ışık, sanki yarığın bulunduğu yerde küçük bir kaynak varmış gibi yayılır. Bu dalgalar biraz ileride bulunan ve birbirine çok yakın iki ince yarığa (S1 ve S2) ulaşır. İki yarıkta yeniden kırınıma uğrayan ışık iki yeni kaynak gibi davranır. Bu kaynaklardan çıkan dalgalar arkadaki perdeye doğru yayılırken üst üste biner ve perdede girişim deseni oluşturur. Su dalgalarındaki çift yarıklı engel düzeneğinin ışıktaki karşılığı tam olarak budur.

Kararlı bir girişim deseni için iki kaynaktan çıkan dalgaların frekanslarının eşit olması gerekir. Dalgalar arasındaki titreşim düzeni de zamanla değişmemelidir. Bu koşulu sağlayan kaynaklara uyumlu (koherent) kaynaklar denir. Sıradan iki ampul uyumlu değildir. Ampulün içindeki atomlar birbirinden bağımsız ve düzensiz ışık yayar, bu yüzden iki ampulün ışığının karşılaşma düzeni saniyenin çok küçük kesirlerinde sürekli değişir. Göz bu hızlı değişimi izleyemez ve yalnız düzgün bir aydınlanma görür. Young'ın tek yarık-çift yarık düzeni, tek bir dalga cephesini ikiye bölerek iki yarığa aynı anda, aynı düzende ulaşan ışık elde eder.

Günümüzde okul laboratuvarlarında bu deney çoğunlukla lazer ile yapılır. Lazer ışığı hem tek renklidir hem de kendiliğinden uyumludur; bu nedenle ilk yarığa gerek kalmadan doğrudan çift yarığa tutulabilir. Lazer kullanırken ışını kesinlikle göze doğrultmamak gerekir. Beyaz ışıkla çalışılacaksa kaynağın önüne bir renk filtresi konarak tek renkli ışık elde edilebilir. Düzenekte iki uzaklık önemlidir: iki yarığın merkezleri arasındaki uzaklık (d) ve yarıkların perdeye uzaklığı (L). Desenin nasıl değiştiğini incelerken bu iki büyüklüğü ve ışığın dalga boyunu takip edeceğiz.

Düzenek ElemanıGöreviSu Dalgalarındaki Karşılığı
Işık kaynağı ve renk filtresiTek renkli (tek dalga boylu) ışık sağlarBelirli frekansta titreşen motor
Tek yarık (S)Işığı tek noktadan yayılan bir dalgaya dönüştürürDoğrusal dalgayı süzen ilk engel
Çift yarık (S₁ ve S₂)Aynı dalgadan türeyen iki uyumlu kaynak oluştururÇift yarıklı engel veya tek çubuğa bağlı iki uç
PerdeGirişim desenini aydınlık ve karanlık saçaklar olarak gösterirDalga leğeninin altındaki ekran
LazerTek renkli ve uyumlu ışığı doğrudan çift yarığa gönderirTek motorla eş zamanlı titreştirilen kaynaklar
Young Çift Yarık Düzeneği: Işık Kaynağından PerdeyeIşıkkaynağıFiltreTek yarık (S)S₁S₂Çift yarıkdLGörevler• Tek yarık: tek noktadanyayılan dalga• Çift yarık: iki uyumlukaynak (S₁, S₂)• Perde: aydınlık vekaranlık saçaklar• d: yarıklar arası uzaklık• L: yarık-perde uzaklığı• Lazer: tek yarığa gerek yok
🔍 Büyütmek için dokunun

Perdede Oluşan Desen: Aydınlık ve Karanlık Saçaklar

Çift yarıktan geçen tek renkli ışık perdede belirli bir düzene göre sıralanmış saçaklar oluşturur. Perdenin tam ortasında, iki yarığa eşit uzaklıkta bulunan noktada merkezi aydınlık saçak yer alır. Bu noktaya iki yarıktan gelen ışık eşit yol aldığı için dalgalar hep aynı durumda ulaşır: tepe ile tepe ya da çukur ile çukur. Böylece yapıcı girişim oluşur. Merkezi aydınlık saçağın iki yanında sırasıyla 1. karanlık, 1. aydınlık, 2. karanlık, 2. aydınlık saçaklar simetrik olarak dizilir. Desen merkeze göre bir ayna görüntüsü gibidir.

Bir saçağın aydınlık mı karanlık mı olacağını belirleyen şey, o noktaya iki yarıktan gelen ışığın aldığı yolların farkıdır. Buna yol farkı denir. Yol farkı sıfır ya da dalga boyunun tam katlarıysa dalgalar aynı durumda karşılaşır ve aydınlık saçak oluşur. Yol farkı yarım dalga boyu, bir buçuk dalga boyu gibi değerlerdeyse bir dalganın tepesi diğerinin çukuruna denk gelir ve karanlık saçak oluşur. Merkezden uzaklaştıkça yol farkı düzenli olarak büyür. Bu nedenle aydınlık ve karanlık saçaklar sırayla birbirini izler. Bu ilişkiyi yalnız nitel olarak kullanacağız, sayısal hesaplamaya girmeyeceğiz.

Ardışık iki aydınlık saçağın (ya da ardışık iki karanlık saçağın) merkezleri arasındaki uzaklığa saçak genişliği denir. Çift yarık deseninde merkezin yakınındaki saçaklar eşit genişlikte ve eşit aralıklıdır. Su dalgalarındaki hiperbole benzer çizgiler perdeyi düzenli aralıklarla keser ve ışıkta bu kesişimler saçak olarak görünür. Saçakların parlaklığı merkezden uzaklaştıkça yavaş yavaş azalabilir. Bu azalma, her yarığın kendi kırınım etkisiyle ilgilidir ve gelecek haftanın konusudur. Bu hafta yalnız saçakların yeri ve aralıkları üzerinde duruyoruz.

SaçakYol Farkı (Nitel)Girişim TürüPerdede Görünüm
Merkezi aydınlıkSıfır (iki yarığa eşit uzaklık)YapıcıEn ortadaki parlak şerit
1. karanlıkYarım dalga boyuSöndürücüMerkezin iki yanındaki ilk karanlık şeritler
1. aydınlıkBir dalga boyuYapıcıMerkezden sonraki ilk parlak şeritler
2. karanlıkBir buçuk dalga boyuSöndürücüİkinci karanlık şeritler
2. aydınlıkİki dalga boyuYapıcıİkinci parlak şeritler
Perdede Girişim Deseni: Aydınlık ve Karanlık SaçaklarS₁S₂Yeşil yollar eşit: yol farkı sıfırTuruncu yollar farklı: yol farkı bir λsaçakgenişliğiA₀ merkezi aydınlıkK₁K₁A₁A₁K₂K₂A₂A₂Yol farkı ve saçak (nitel)Sıfır → merkezi aydınlık (A₀)Yarım λ → 1. karanlık (K₁)Bir λ → 1. aydınlık (A₁)Bir buçuk λ → 2. karanlık (K₂)İki λ → 2. aydınlık (A₂)Saçaklar eşit aralıklı vemerkeze göre simetriktir
🔍 Büyütmek için dokunun

Girişim Desenini Çizmek: Su Dalgalarıyla Karşılaştırma

Işığın çift yarıkta girişim desenini çizmek için geçen hafta su dalgalarında kullandığımız yöntem aynen uygulanır. Kâğıda bir engel ve üzerinde birbirine yakın iki yarık (S1, S2) çizilir. Her yarığın çevresine eşit aralıklı yarım çemberler çizilir. Düz yaylar dalga tepelerini, kesikli yaylar çukurları gösterir. Tepe-tepe ve çukur-çukur kesişimleri dolu noktayla, tepe-çukur kesişimleri boş noktayla işaretlenir. Dolu noktaları birleştiren eğriler yapıcı girişim, boş noktaları birleştiren eğriler söndürücü girişim çizgileridir. Bu çizgilerin bir perdeyi kestiği yerler perdede aydınlık ve karanlık saçaklar olarak belirir.

Böylece su dalgalarındaki desen ile ışıktaki desen arasında birebir bir eşleşme kurulur. Katar çizgilerinin perdeye ulaştığı yerlerde aydınlık saçaklar, düğüm çizgilerinin ulaştığı yerlerde karanlık saçaklar oluşur. Merkez doğrusunun perdeyi kestiği nokta merkezi aydınlık saçaktır. Su dalgalarında desen leğenin her yerinde görülür. Işıkta ise dalgaları doğrudan göremeyiz, yalnızca ışığın perdeye ulaştığı yerdeki etkiyi görürüz. Perde, havada görünmez biçimde uzanan girişim çizgilerinin bir kesitini bize gösterir.

Simülasyonla ya da lazerli deneyle elde edilen deseni deftere aktarırken perdeye önden bakılmış gibi çizmek pratik bir yoldur. Yatay bir şerit üzerinde ortaya geniş bir aydınlık bölge çizilir. İki yana doğru karanlık ve aydınlık bölgeler sırayla ve eşit aralıklarla işaretlenir. Saçaklar A₀, K₁, A₁, K₂ biçiminde adlandırılır. Ardından aynı desenin yandan görünüşü çizilir: yarıklardan perdeye uzanan yelpaze biçimli çizgiler ve her çizginin perdede karşılık geldiği saçak. İki çizim birlikte, girişimin uzaydaki yapısını ve perdedeki izini aynı anda anlamamızı sağlar.

Su Dalgalarında (Dalga Leğeni)Işıkta (Çift Yarık)Ortak Fiziksel Anlam
İki noktasal kaynak veya çift yarıklı engelİki ince yarık (S₁, S₂)Uyumlu iki dalga kaynağı
Katar çizgisiAydınlık saçakYapıcı girişim, en büyük genlik
Düğüm çizgisiKaranlık saçakSöndürücü girişim
Merkez doğrusuMerkezi aydınlık saçakİki kaynağa eşit uzaklık, yol farkı sıfır
Düğüm çizgisi sayısıPerdedeki saçak sıklığıDalga boyu ve kaynak aralığına bağlı
Ekrandaki parlak-karanlık halkalarPerdedeki parlak-karanlık şeritlerDesenin gözlendiği yüzey
Su Dalgasındaki Desen ile Işıktaki Desenin EşleşmesiDalga leğeni (üstten)K₁K₂merkezKarşılıklarKatar çizgisi→ Aydınlık saçakDüğüm çizgisi→ Karanlık saçakMerkez doğrusu→ Merkeziaydınlıkİki kaynak→ İki yarıkLeğen ekranı→ PerdePerdeye önden bakışMerkezi aydınlık ↓Sarı: aydınlık saçakKoyu: karanlık saçakEşit aralıklı, simetrik
🔍 Büyütmek için dokunun

Çift Yarıkta Girişime Etki Eden Değişkenler

Saçak genişliğini anlamanın kolay yolu şu soruyu sormaktır: Perdede bir saçaktan sonrakine geçmek için yol farkının bir dalga boyu kadar artması gerekir. Bu artış perdede ne kadar yol gidilince sağlanır? Dalga boyu (λ) büyükse yol farkının bir dalga boyu artması için perdede daha fazla ilerlemek gerekir, bu yüzden saçaklar genişler. Görünür ışıkta dalga boyu kırmızıdan mora doğru küçüldüğü için kırmızı ışıkla en geniş, mor ışıkla en dar saçaklar elde edilir. Kırmızı lazer yerine yeşil lazer kullanılırsa saçaklar daralır ve perdeye daha çok saçak sığar.

Yarıkların birbirinden uzaklığı (d) artırılırsa perdede küçük bir yer değiştirme bile yol farkını hızla büyütür. Saçaklar birbirine yaklaşır ve daralır; d azaltılırsa genişler. Bu durum, su dalgalarında kaynaklar uzaklaştırılınca düğüm çizgisi sayısının artmasının karşılığıdır. Perdenin yarıklara uzaklığı (L) artırılırsa yarıklardan yelpaze gibi açılan girişim çizgileri perdeye daha geniş aralıklarla ulaşır, bu yüzden saçaklar genişler. Perde yaklaştırılırsa saçaklar daralır. L değişince saçak sayısı açısından desen aynı kalır, yalnız büyür ya da küçülür.

Düzenek sudan ya da daha kırıcı bir ortama alınırsa ışığın frekansı değişmez ama hızı azalır. Dalga boyu küçüldüğü için saçaklar daralır. Işık kaynağının şiddeti artırılırsa saçaklar daha parlak görünür, ama genişlikleri ve yerleri değişmez. Yarık genişliği değiştirilirse de saçak genişliği değişmez; yalnız perdeye ulaşan ışık miktarı, yani parlaklık değişir. Bazı değişiklikler ise deseni daraltıp genişletmez, yalnız kaydırır. Tek yarık (S) yukarı kaydırılırsa merkezi aydınlık aşağı kayar. Yarıklardan birinin önüne ince saydam bir levha konursa desen o yarık tarafına kayar. Her iki durumda da saçak genişliği aynı kalır.

Yapılan DeğişiklikSaçak GenişliğiDesende Gözlenen
Daha büyük dalga boylu ışık (ör. mavi yerine kırmızı)ArtarSaçaklar açılır, perdeye daha az saçak sığar
Yarıklar arası uzaklığı (d) artırmakAzalırSaçaklar sıklaşır
Perdeyi uzaklaştırmak (L artar)ArtarDesen büyür, saçaklar açılır
Düzeneği suya batırmakAzalırDalga boyu küçülür, saçaklar sıklaşır
Işık şiddetini artırmakDeğişmezAydınlık saçaklar daha parlak görünür
Tek yarığı (S) yukarı kaydırmakDeğişmezMerkezi aydınlık aşağı kayar
Bir yarığın önüne ince saydam levha koymakDeğişmezDesen levha konan yarık tarafına kayar
Saçak Genişliğini Değiştiren DeğişkenlerDalga boyu: kırmızı → mavi→Kırmızı: genişMavi: darλ küçülünce saçaklar daralırYarıklar arası uzaklık (d) artarsa→d küçükd büyükd artınca saçaklar daralırPerde uzaklığı (L) artarsa→L küçükL büyükL artınca saçaklar genişlerDüzenek suya batırılırsa→HavadaSudaSuda λ küçülür, saçaklar daralır
🔍 Büyütmek için dokunun

Deney ve Simülasyonla Gözlem, Beyaz Işıkta Girişim ve Yaygın Yanılgılar

Okulda çift yarık deneyi bir lazer kalem, üzerine iğne ucuyla çok yakın iki çizik açılmış isli bir cam ya da hazır bir çift yarık plakası ve birkaç metre uzaktaki beyaz bir duvarla yapılabilir. Oda karartılır, lazer yarıklara tutulur ve duvarda oluşan saçaklar gözlenir. Ardından deney açık erişimli dalga girişimi simülasyonlarıyla sürdürülebilir. Önce bir renk seçilip desen izlenir. Simülasyon duraklatılarak saçaklar deftere çizilir. Sonra yalnız bir değişken değiştirilir: renk, yarık aralığı ya da perde uzaklığı. Yeni desen önceki çizimin altına çizilerek saçak genişlikleri karşılaştırılır. Bu yöntem, her değişkenin etkisini ayrı ayrı görmemizi sağlar.

Deney beyaz ışıkla yapıldığında ilginç bir görüntü ortaya çıkar. Beyaz ışık, farklı dalga boylarındaki renklerin karışımıdır. Her renk kendi saçak genişliğiyle ayrı bir desen oluşturur. Perdenin tam ortasında yol farkı bütün renkler için sıfır olduğundan bütün renklerin aydınlık saçakları üst üste gelir ve merkezi saçak beyaz görünür. Merkezden uzaklaştıkça renkler ayrışır. Mor ışığın saçakları dar olduğu için her renkli saçağın iç kenarı mor-mavi, dış kenarı kırmızı görünür. Daha uzaklarda farklı renklerin saçakları birbirine karışır ve desen silikleşir. Sabun köpüğünde ve su üzerindeki ince yağ tabakasında görülen renkler de ışığın girişiminden kaynaklanır.

Konuyla ilgili yaygın yanılgılardan biri, ışık şiddeti artırılınca daha çok saçak oluşacağını sanmaktır. Oysa şiddet yalnız parlaklığı değiştirir. İkinci yanılgı, iki ayrı el fenerinin ışığıyla da girişim deseni görülebileceğini düşünmektir. Bu kaynaklar uyumlu olmadığı için kararlı desen oluşmaz. Üçüncü yanılgı, karanlık saçaklara hiç ışık gelmediğini sanmaktır. Aslında oraya iki yarıktan da ışık gelir, ama dalgalar birbirini söndürür. Nitekim yarıklardan biri kapatılırsa o bölgeler de aydınlanır. Yarıklardan biri kapatıldığında çift yarık girişim deseni kaybolur ve perdede tek yarığın oluşturduğu farklı bir görüntü kalır. Bu görüntüyü, yani tek yarıkta kırınımı ve onu etkileyen değişkenleri gelecek hafta inceleyeceğiz.

Yaygın YanılgıDoğrusuGerekçe
Işık şiddeti artınca saçaklar daralır veya çoğalır.Saçak genişliği değişmez, yalnız parlaklık artar.Şiddet dalga boyunu, d'yi ve L'yi değiştirmez.
İki ayrı lambayla da girişim deseni görülür.Kararlı desen için uyumlu kaynak gerekir.Ayrı lambaların ışığı düzensiz ve birbirinden bağımsızdır.
Karanlık saçaklara ışık ulaşmaz.Oraya iki yarıktan da ışık ulaşır.Tepe ile çukur karşılaşır, etkiler birbirini dengeler.
En parlak yerler yarıkların tam karşısıdır.En parlak saçak, perdenin ortasındaki merkezi aydınlıktır.Merkezde yol farkı sıfırdır.
Beyaz ışıkta bütün saçaklar beyazdır.Yalnız merkezi saçak beyazdır, diğerleri renklidir.Her rengin saçak genişliği farklıdır.
Simülasyon Adımları ve Beyaz Işıkta Girişim Deseni1. Tek renk seç, perdedeki deseni gözle2. Deseni duraklat, saçakları defterine çiz3. Yalnız bir değişkeni değiştir (λ, d veya L)4. Yeni deseni çiz, saçak genişliğini karşılaştırBeyaz ışıkla elde edilen desen↑ Merkezi saçak beyazSaçakların iç kenarı mor, dış kenarı kırmızıUzaklaştıkça renkler karışır, desen silikleşirNeden? Kırmızının dalga boyu en büyük, morunki en küçük
🔍 Büyütmek için dokunun

Örnekler

  1. Örnek 1Kırmızı lazerle yapılan bir çift yarık deneyinde perdede belirgin saçaklar gözleniyor. Düzenekte başka hiçbir şey değiştirilmeden kırmızı lazer yerine mavi lazer kullanılıyor. Desende ne gibi bir değişiklik gözlenir? Nedenini açıklayınız.

    Cevabı göster

    1. adım: Değişen tek büyüklük ışığın rengi, yani dalga boyudur. Mavi ışığın dalga boyu kırmızı ışığınkinden küçüktür. 2. adım: Saçak genişliği dalga boyuyla birlikte artar ya da azalır. Dalga boyu küçülünce perdede yol farkının bir dalga boyu artması için daha az ilerlemek yeterli olur. 3. adım: Bu nedenle saçaklar daralır ve birbirine yaklaşır. Perdenin aynı bölümüne daha çok saçak sığar. Sonuç: Merkezi aydınlık saçak yine perdenin ortasında kalır. Desen yine simetriktir, yalnız saçaklar daha sık ve daha dar olur.

  2. Örnek 2Bir çift yarık deneyinde yarıklar arasındaki uzaklık (d) azaltılıyor ve aynı anda perde yarıklardan uzaklaştırılıyor (L artırılıyor). Işığın rengi değişmediğine göre saçak genişliği nasıl değişir?

    Cevabı göster

    1. adım: Değişkenleri tek tek ele alalım. Yarıklar arası uzaklık azalınca saçaklar genişler. 2. adım: Perde uzaklaştırılınca yarıklardan açılan girişim çizgileri perdeye daha geniş aralıklarla ulaşır, saçaklar yine genişler. 3. adım: İki değişiklik aynı yönde etki yaptığından birbirini desteklemektedir. Sonuç: Saçak genişliği kesinlikle artar. Desen daha geniş ve daha seyrek saçaklardan oluşur.

  3. Örnek 3Havada kurulu bir çift yarık düzeneği, ışık kaynağı ve perdeyle birlikte tamamen suyla dolu bir akvaryumun içine yerleştiriliyor. Işığın frekansı değişmediğine göre girişim deseni nasıl değişir?

    Cevabı göster

    1. adım: Işık havadan suya geçtiğinde frekansı değişmez, ancak suyun kırıcılığı havadan büyük olduğu için ışığın hızı azalır. 2. adım: Hız azalıp frekans sabit kalınca ışığın dalga boyu küçülür. 3. adım: Dalga boyu küçülen ışık daha dar saçaklar oluşturur. Bu durum, kırmızı ışıktan maviye geçmeye benzer. Sonuç: Suda saçaklar daralır ve sıklaşır. Merkezi aydınlık yine ortada kalır.

  4. Örnek 4Kararlı bir girişim deseni gözlenen düzenekte önce ışık kaynağının şiddeti artırılıyor. Daha sonra şiddet eski haline getirilip yarıklardan biri kapatılıyor. Her iki durumda perdede neler gözlenir?

    Cevabı göster

    1. durum (şiddet artırılıyor): - Işık şiddeti dalga boyunu, yarıklar arası uzaklığı ve perde uzaklığını değiştirmez. - Bu yüzden saçak genişliği ve saçakların yeri aynı kalır. Yalnız aydınlık saçaklar daha parlak görünür. 2. durum (bir yarık kapatılıyor): - Girişim için iki uyumlu kaynak gerekir. Tek yarık kaldığında üst üste binecek ikinci bir dalga yoktur. - Çift yarığın eşit aralıklı aydınlık-karanlık deseni kaybolur. Önceden karanlık olan bölgelere de ışık ulaşır. - Perdede, tek yarıktan geçen ışığın oluşturduğu farklı bir görüntü kalır. Bu görüntü gelecek haftanın konusudur. Sonuç: Şiddet yalnız parlaklığı değiştirir. Bir yarığın kapatılması ise girişimi tamamen ortadan kaldırır.

  5. Örnek 5Bir öğrenci, karanlık bir odada iki ayrı el fenerini aynı duvar bölgesine tutuyor ama duvarda hiçbir aydınlık-karanlık saçak göremiyor. Bunun nedenini açıklayınız. Young deneyinde bu sorun nasıl çözülmüştür?

    Cevabı göster

    1. adım: Kararlı bir girişim deseni için iki kaynağın uyumlu olması gerekir. Frekansları eşit olmalı ve aralarındaki titreşim düzeni zamanla değişmemelidir. 2. adım: El fenerlerindeki ampuller beyaz ışık yayar. Ampullerin içindeki atomlar birbirinden bağımsız ve düzensiz ışık saçar. İki fenerin ışığının karşılaşma düzeni çok kısa sürelerde sürekli değişir. 3. adım: Saçakların yerleri saniyenin çok küçük kesirlerinde kaydığı için göz yalnız ortalama, düzgün bir aydınlanma görür. 4. adım: Young, ışığı önce tek bir dar yarıktan geçirip ardından iki yarığa göndermiştir. Böylece tek bir dalga cephesi ikiye bölünmüş ve iki uyumlu kaynak elde edilmiştir. Günümüzde aynı amaçla lazer de kullanılır. Sonuç: Uyumlu kaynak olmadan ışıkta kararlı girişim deseni gözlenemez.

  6. Örnek 6Çift yarık deneyi tek renkli ışık yerine beyaz ışıkla yapılıyor. Perdenin ortasındaki saçağın rengi nedir? Yan saçaklar nasıl görünür? Açıklayınız.

    Cevabı göster

    1. adım: Beyaz ışık, dalga boyları farklı renklerin karışımıdır. Her renk kendi saçak genişliğiyle ayrı bir girişim deseni oluşturur. 2. adım: Perdenin ortasında iki yarığa olan yol farkı bütün renkler için sıfırdır. Bu yüzden bütün renklerin aydınlık saçakları burada üst üste gelir ve merkezi saçak beyaz görünür. 3. adım: Merkezden uzaklaştıkça renklerin saçakları farklı yerlere düşer. Mor ışığın dalga boyu en küçük olduğundan saçağı merkeze en yakın yerde oluşur. Kırmızı ışığın dalga boyu en büyük olduğundan saçağı en uzakta oluşur. 4. adım: Bu yüzden yan saçaklar renkli görünür. Her saçağın iç kenarı mor-mavi, dış kenarı kırmızıdır. Daha uzaklarda renkler birbirine karışır ve desen silikleşir. Sonuç: Merkez beyaz, yan saçaklar ise gökkuşağı renklerinde, renkli şeritler biçimindedir.

Kavram Kartları

1 / 8

Karta dokunarak arka yüzündeki açıklamayı görün; yön tuşlarıyla kartlar arasında geçiş yapın.

Etkinlikler

Soruları çözün; her cevaptan sonra doğru mu yanlış mı olduğunu hemen göreceksiniz.

  1. 1Tek renkli ışıkla yapılan bir çift yarık deneyinde saçak genişliğini artırmak isteyen bir öğrenci aşağıdakilerden hangisini yapmalıdır?

  2. 2Çift yarık deneyinde perdenin ortasında oluşan merkezi aydınlık saçak için aşağıdakilerden hangisi doğrudur?

  3. 3Kararlı bir girişim deseni gözlenen çift yarık düzeneğinde aşağıdaki değişikliklerden hangisi saçak genişliğini değiştirmez?

  4. 4Young deneyinde ışığın önce tek bir dar yarıktan geçirilip sonra çift yarığa gönderilmesinin temel amacı nedir?

  5. 5Aşağıdaki ifadelerin doğru mu yanlış mı olduğunu belirleyiniz.

    • Young'ın çift yarık deneyi, ışığın dalga modelini destekleyen önemli bir kanıttır.
    • Karanlık saçakların bulunduğu yerlere yarıklardan hiç ışık ulaşmaz.
    • Çift yarık deneyinde kırmızı ışığın oluşturduğu saçaklar mor ışığınkilerden daha geniştir.
    • Düzenek suya batırıldığında ışığın dalga boyu büyüdüğü için saçaklar genişler.
    • Beyaz ışıkla yapılan çift yarık deneyinde merkezi saçak beyaz, yan saçaklar ise renkli görünür.

  6. 6Aşağıdaki kavramları doğru açıklamalarıyla eşleştiriniz.

    Soldan bir öğeye, sonra sağdaki eşine dokunun.

  7. 7Aşağıdaki cümlelerde boş bırakılan yerleri uygun kavramlarla tamamlayınız.

    1. Young deneyinde ışığın girişim deseni oluşturması, ışığın modelini destekler.
    2. Perdenin ortasında, iki yarığa eşit uzaklıkta merkezi saçak oluşur.
    3. Su dalgalarındaki düğüm çizgilerinin ışıktaki karşılığı saçaklardır.
    4. Görünür ışık renkleri içinde en geniş saçakları ışık oluşturur.
    5. Düzenek suya batırıldığında ışığın dalga boyu küçüldüğü için saçaklar .

  8. 8Bir öğrenci kırmızı lazer ve çift yarık plakasıyla duvarda bir girişim deseni elde ediyor ve deseni defterine çiziyor. Ardından sırasıyla şu değişiklikleri yapıyor. Her değişiklikte, bir önceki duruma göre deseni yeniden çiziyor: I) Kırmızı lazer yerine yeşil lazer kullanıyor. II) Yeşil lazerle devam edip yarıkları birbirine daha yakın olan bir plakaya geçiyor. III) Lazerin şiddetini artırıyor. Her değişiklikten sonra saçak genişliğinin nasıl değiştiğini ve yeni çizimin bir öncekinden nasıl farklılaşacağını açıklayınız.

Kısaca

  • Young deneyi: Tek renkli ışık iki ince yarıktan geçirildiğinde perdede ardışık aydınlık ve karanlık saçaklar oluşur. Bu girişim deseni ışığın dalga modelini destekler.
  • Uyumlu kaynak koşulu: Kararlı bir desen için iki yarıktan çıkan ışığın frekansı aynı olmalı, ışık dalgaları da sürekli aynı düzende titreşmelidir. Bu nedenle iki ayrı lamba yerine tek bir kaynağın ışığı ikiye bölünür.
  • Saçakların anlamı: Aydınlık saçaklar yapıcı girişimin, karanlık saçaklar söndürücü girişimin olduğu yerlerdir. Perdenin tam ortasında, iki yarığa eşit uzaklıkta merkezi aydınlık saçak bulunur.
  • Su dalgalarıyla benzerlik: Katar çizgilerinin ışıktaki karşılığı aydınlık saçaklar, düğüm çizgilerinin karşılığı karanlık saçaklar, merkez doğrusunun karşılığı ise merkezi aydınlık saçaktır.
  • Saçak genişliğini etkileyenler: Dalga boyu ve yarık-perde uzaklığı artarsa saçaklar genişler. Yarıklar arası uzaklık artarsa ya da düzenek daha kırıcı bir ortama (örneğin suya) alınırsa saçaklar daralır.
  • Etkilemeyenler ve kaymalar: Işık şiddeti saçak genişliğini değiştirmez, yalnız parlaklığı değiştirir. Beyaz ışıkta merkezi saçak beyaz, yan saçaklar ise renkli görünür.

Bu dersin öteki kaynakları