21. BÖLÜM. Işık Teorileri 1. D A L G A TEOR İ S İ. Ç i ft Y arı kta G i ri şi m i n Ö zel li kl e ri

1. DALGA TEORİSİ

Teoriyi ilk ortaya atan Huygens’tir. Bu teoriye göre ışık kaynaklarının atom ya da molekülleri frekansı çok büyük olan titreşim hareketi yaparlar. Işık bir dalganın sahip olduğu özelliklerin tümünü taşır.

Işıkta girişim olayı; su ve yay dalgalarındaki gibi kolay izlenemez. Çünkü görünür ışığın dalga boyu çok küçük- tür. Bu nedenle ışıkta girişim gözlenebilmesi için:

1. Işık kaynakları arasında faz farkı olmamalı ya da sabit olmalıdır.

2. Tek renkli ışık kullanılmalıdır.

3. Kullanılan ışığın frekansı mümkün olduğunca küçük (dalga boyu büyük) olmalıdır.

IŞIKTA GİRİŞİM

ÇİFT YARIKTA GİRİŞİM

S1 ve S2 aralığı aynı fazda çalışan iki kaynak görevi görür. Deneyde dalga boyu büyük frekansı küçük kırmı- zı ışık sağlıklı sonuç verir. Aralıklardan perdeye ulaşan ışık ışınları ya birbirini söndürür (karanlık saçak) ya da birbirini güçlendirir (aydınlık saçak).

A0 merkezi aydınlık saçak S0

S1

S2

K2

K1

K1

K2

A1

A1

Perde

 PS1 – PS2 = 1

N 2

 

 

 

  (Karanlık saçak) N= 1,2,3,..

 PS1 – PS2 = N. (Aydınlık saçak) N=0, 1,2,3,..

Girişimin Analitiği

Xn

L

L



Perde S2

S1

d



Xn L

Sin N 1 2 d



 

   

  (Karanlık Saçak) N = 1, 2, 3,…..



Xn L

Sin N

d



   (Aydınlık Saçak) N = 0, 1, 2, 3,…

Çift Yarıkta Girişimin Özellikleri

1. Bir ışık kaynağı önüne çok küçük iki aralığı olan iki engel konulursa aralıklar yeni bir ışık kaynağı gibi davranır ve aralarında sabit bir faz farkı oluşur. Faz farkı sabit olmazsa girişim deseni sürekli değişir.

2. Aynı dalga boylu ışınla deney yapılmalıdır. Farklı olursa saçaklar karışır, düğüm çizgileri ayırt edile- mez.

3. Karanlık saçaklar düğüm çizgileriyle perdenin kesiş- tiği noktalar, Aydınlık saçaklar ise; Çift D.T veya Çift D.Ç nun perde ile kesiştiği noktalardır.

4. A0 ın sağında ve solunda simetrik aydınlık ve karan- lık saçaklar oluşur.

A0 aydınlık olduğundan toplam aydınlık saçak sayısı 2N + 1

Toplam karanlık saçak sayısı 2N dir.

5. Ardışık iki aydınlık veya iki karanlık saçak arası, merkezi A0 genişliği X dir.

X = L

 d

Ardışık saçak genişliği X 2

 dir.

A1 K1

X A0 K1 A1

X X

X X/2

6. X  

X   X  1 d

Işık Teorileri

21. ^BÖLÜM

F İ Z İ K

Kullanılan ışık şiddeti saçak aralığını etkilemez.

Girişim saçaklarının parlaklığını ve sönüklüğünü et- kiler.

7. N tane saçak aralığı X ….. mm ise bir saçak aralığı X X

 N den bulunur.

8. Tek renkli ışıkla yapılan girişim deneyinde aydınlık ve karanlık saçak genişliği aynıdır. Beyaz ışıkla ya- pılan deneyde desende renklenme görülür. Orta ay- dın saçak nettir. Diğerleri kolay ayırt edilemez.

9. Kırmızı ışıkla yapılan girişim deneyinde saçak aralığı morla yapılandan büyüktür.

 K > M

 XK > XM

10. S0 kaynağı y kadar yukarı kaydırılırsa A0 ters yön- den Y kadar aşağı kayar.

A0

S2

S1

L

A0 S0

S0

Y

 y

 Y L

y 



A0 ın hangi saçağın yerini aldığı sorulursa N Y

 X

 den işlem yapılır. (N.X nolu aydınlık saçağın yerini almıştır.)

11.

A0

S1

A0 S0

S2

 

d

d

Ekran önündeki engel  kadar dönerse A0 da aynı yönde döner ve saçak aralığı genişler.

 X  1

d X d

X d

 

 



 sin = d d



12.

Perde S2

S1

d



S0

L n

Deney düzeneği hava yerine indisi n olan ortamda yapılırsa ışığın hızı ve dalga boyu azalır. Dolayısıyla

X azalır. ^h

n h

n n

 

 dir. Bu durumda saçak aralığı

için; .L

X n.d

  geçerlidir.

13. Saçakların Çakışması Olayı; Saçakların çakışması için bu saçakların A0 a uzaklığı eşit olmalıdır. Yani

1 2

n n

X X dir. Üç olasılık vardır.

A0 n1

X

1

2

A2 K2 A1 K1

K2 A1 K1 n2

X

Ola s ılı k 1 . Aydınlık = Aydınlık N1.1 = N2.2

Ola s ılı k 2 . Karanlık = Karanlık

1 1 2 2

1 1

N N

2 2

   

    

   

   

Ola s ılı k 3 . Aydınlık = Karanlık

1 1 2 2

N . N 1 2

 

   

 

1.Çakışma 2.çakışma 3.çakışma 1

2

n 2 2.2 2.3

n  3  3.2  3.3

14. Aralıklardan birine kırılma indisi n olan saydam bir madde konursa A0 o aralık tarafına kayar.

L

Perde S2

S1

 L n0

S0

y

A0

A0 Xn=Y

 Yerine getirmek için;

n

Y L

X y 



 (nC – 1) . t = _n

kadar yukarı kayar

X d

 L



 X = L

 d

 Xⁿ ₁

... c X

 aydınlık saçaktır. (n.x kaçıncı saçağa kayma)

15. Young deneyi ışığın doğrusal yayılmasını açıklaya- maz.

3 6

4

7 10

1 10 mm 10 m

1A 10

1A 10 mm 10 m

 



 

   

 

  



 μ bilinme-

lidir

KIRINIM (TEK YARIKDA GİRİŞİM )

Su dalgalarının küçük bir aralıktan geçince şekillerinin değiştiğini (kırınım) biliyoruz. Bu özelliği ışık dalgaların- da da gözleyebilmek için aralığı çok küçük olan (0,1 mm gibi) bir engel kullanmak gerekir. Çünkü ışık ışınlarının dalga boyu çok küçüktür.

K2

A1

K1

K1

A1

K2

A0

P

Merkezi aydınlık saçak w

K2

K1

K

w = Aralık genişliğidir.

P

w  A0

Xn

L

L

ÖZELLİKLER

1. Birbirine paralel giden ışınlar için yol farkı olmaya- cağından merkezi aydınlık saçak normal saçak ge- nişliğinden 2 kat daha büyük olacaktır. Bir aydınlık saçak genişliğinden 2 kat büyük bir aydınlık saçak elde edilir.

x_M = 2X dir.

Ao

P

2. P noktasının aydınlık olma koşulu;

PK2 – PK1 = 1

n 2

 

  

 

 

(n = 0, 1, 2, 3 …..)

3. P noktasının karanlık olma koşulu

PK2 – PK1 = n .  (n = 1, 2, 3 ……

Eğer sonuçları çift yarıkla girişimle karşılaştırırsak aşağıdaki tablodaki gibidir.

Aydınlık Saçak

Karanlık Saçak

Çift Yarık n. 1

n 2

 

 

 

 

Tek Yarık 1

n 2

 

 

 

 

n.

4. Saçak aralığı (x);

x = .L w

 den bulunur.

Ardışık 2 karanlık saçak arası = x Ardışık 2 aydınlık saçak arası = x Ardışık 1 karanlık – 1 aydınlık arası = x

2



x  x dır. Bu dalga boyu ışığın yarık düzlemi ile perde arasındaki ortamdaki dalga boyudur.

x  L

x  1

w olduğuna dikkat edilmelidir.

5. Yarıkla ekran arasına hava yerine kırma indisi n olan bir saydam ortam konulursa

n

 

  olur. Bu durum-

da saçak aralığı x = . L n.w

 olur.

6.

Ao

Ao Merkez doğrusu Engel

F İ Z İ K

Aralığa saydam olmayan engel konulursa w azala- cak, x büyüyecektir. Merkez doğrusu aralık açıklı- ğına doğru kayacaktır. Bu nedenle merkezi aydınlık saçakta geciken tarafa kayacaktır.

7.

 w = w.cos

K2

K1

K2

K1

Yarık düzlemi  kadar döndürüldüğünde yarık aralı- ğı; w = w.cos olarak azalacaktır. Bu durumda;

x .L w.cos

 

 

 ya eşit olacaktır.

7. Yarık düzlemi kaynağa yaklaştırılırsa saçakların yeri ve saçak aralığı değişmez. Ekrandaki aydınlanma artar. Aydınlık saçak parlak görünür.

8. Merkez doğrusundan uzaklaştıkça young deneyinin tersine birden sönmeler başlar, ve aydınlanmaları merkezi aydınlık saçağın 1 1 1

, ,

9 25 49 u gibi olur.

A2 A1 Ao A1 A2

Tek aralıkta (sönmeler birdenbire başlar)

A2 A1 Ao A1 A2

Çift aralıkta (sönmeler yavaş yavaş olur.)

9. Tek renkli ışıkla yapılan deneyler aydınlık ve karan- lık saçakları verirken deney beyaz ışıkla yapıldığın- da merkezi aydınlık saçak beyaz yanlarda ise diğer renkler sırasıyla oluşur.

Ç ö zm e Gü c ü : Herhangi bir optik aletin çözme gücü, birbirine çok yakın iki görüntüyü ayırabilme kabiliyetidir.

Küçük bir yarık veya toplu iğne ucu ile açılmış bir delik- ten geçen ışığın kırınıma uğradığını biliyoruz. Kırınıma uğrayan ışık dağılacağından, perde üzerine düşen kaynağın görüntüsü, kaynağın kendisinden büyük ola- caktır. Bu yüzden yarığın solunda kalan küçük iki kay- nağın görüntüsü karışacaktır.

Kırınım aralık genişliği ile ters orantılı olduğundan, gö- rüntüleri birbirinden ayırmak için, yarık genişliği artırıl- malıdır.

w = sbt ışığın  sı küçültülürse çözme gücü artırılır.

w = Aralık genişliği

X

L w

 



X w K1

K2

L

Birbirine uzaklığı 1,2 m olan iki araba farına, 4 km uzak- tan 1 mm çapında bir delikten bakıldığı zaman, farlar ayrı ayrı görülmeye başlıyor (kaynaklar çözülüyor).

Buna göre, ortamdaki ışığın dalga boyu kaç Adur?

A) 3000 B) 4000 C) 4800

D) 5000 E) 5200

ÇÖZÜM

2 5

x x.w 1,2.10 cm.0,1cm

L w L 4.10 cm

     

 = 3000 A bulunur.

Cevap A’dır.

K u t u p la n m a : Işığın hangi cins dalga olduğu belirten olaydır. Kutuplanmamış bir ışık, her doğrultuda titreşim gösterir. Kutuplanmış bir ışın demeti ise, sadece bir yönde titreşim gösterir. Kutuplanma sadece enine dal- galarda olur.

Aralıklardan geçen dalgalar gittikçe düzenli enine dalga hareketleri oluştururlar. İşte ışık bu cins bir dalgadır.

Enine dalga hareketiyle yayılmaktadır.

İNCE ZARLARDA (FİLM LERDE) GİRİŞİM

İnce yağ tabakalarını veya sabun köpüğünü tek renkli bir ışıkla aydınlatırsak renklenmeler yerine ardışık ay- dınlık ve karanlık bölgeler görürüz. Kullanılan ışığın rengi değiştikçe oluşan aydınlık ve karanlık bölgelerin yeri de değişir.

Olayı inceleyelim; Hava ortamında ince ve saydam bir film üzerine, çok küçük bir gelme açısıyla (Normale yakın) tek renkli bir ışık düşerse;

ÖRNEK

d n2

n3

n1

T Ç

A T

T T T

T T B

C

D n1=n3 < n2

T:Dalga tepesi Ç:Dalga çukuru

Yansıma, kırılma, girişim sonucu şekildeki bir dalga tepesinin davranışı gözlenir. Filmin (zarın) kırılma indisi havaya göre büyüktür. Yani atma;

1. hava – zar – hava gibi üç farklı ortamda hareket etmiştir.

2. Bu olay ince yay – kalın yay – ince yayların birleşi- minden oluşan üç farklı ortama benzemektedir.

T A

T

Ç

B T

Ç

C T

Şimdi üst yüzeyde yansıyan iki ışına bakalım bunlardan ilk yansıyan çukur karakterinde ikincisi tepe karakterin- dedir. Özdeştirler ve birbirlerini sönümlendirirler. Yansı- yan iki ışın arasında

2

 lik faz ışın arasında 2d kadar da

yol farkı vardır. Eğer yol farkı 2 d 2

  değeri dalga

boyunun tam katlarına eşit olursa yani;

2d + k.

2

 

k = 1, 2, … ise üst kısımdan yansı- yan ışınlar aydınlık bölgeler oluşturur. bağıntı düzenle- nirse; d = (2k + 1)

4n

 şeklini alır.

k = ….. nıncı saçak no

 = Işığın zar içindeki dalga boyudur.(=hava/ n )

Eğer 2nd + 2

 değeri dalga boyunun yarım katlarına eşit

olursa yansıyan ışınlar birbirlerini söndürüp karanlık bölgeler oluştururlar. Yani;

2nd + 2

= 1

k .

2

 

 

 

 

k = 0, 1, 2….. değerlerini alıp sıfıra karşılık gelen ilk saçak karanlıktır. Bağıntı düzenlenirse d = k

2

 şeklini alır.

Kırılma indisi 1,8 olan bir zar üzerine 5400 A dalga boylu ışık düşürülüyor.

Zara normale yakın doğrultuda üsten bakan gözlem- ci zarı aydınlık gördüğüne göre, zar kalınlığı en az kaç A olur?

A) 500 B) 750 C) 1500

D) 3000 E) 3500

ÇÖZÜM

Üstten bakan gözlemcinin zarı aydınlık görmek koşulu;

d = (2k 1) ^zar 4.n

  dır. d nin minimum olması için k = 1

olmalıdır.

_zar = ^hava

zar

5400 3000

n 1,8

   A

d = (2.1 – 1) . 3000 4

 

 

 

d = 750 A bulunur.

Cevap B’dir.

İnce zara (filme) üstten bakıldığında da yansıyan ışınlar için bu bağıntılar geçerlidir. Eğer alttan bakıldığında tam tersi durum görülür.

ÜST ALT

d = (2k – 1) . 4n

 Aydınlık Karanlık

d = k . n

 Karanlık Aydınlık

Zar tabakası altında daha kırıcı bir ortam varsa zarın üst kısmı için geçerli bağıntı alt kısmı için, alt kısmı için geçerli bağıntı üst kısmı için kullanırlır.

HAVA KAMASI

Bir uçları üst üste olan iki cam levhanın diğer uçları

İnce kağıt Hava

arasına bir saçteli veya ince bir kağıt parçası koyarak tek renkli bir ışınla aydınlatılması durumunda cam üze- rinde art arda aydınlık ve karanlık bölgeler gözlenir.

Karanlık bölgeler için;

ÖRNEK

F İ Z İ K d = k.

2

 (k = 0, 1, 2, 3, …)

k karanlık çizginin bulunduğu yerdeki hava kaması kalınlığı

Aydınlık bölgeler için;

d = (2k + 1) . 4

 (k = 1, 2, 3, ….)

k :aydınlık çizginin bulunduğu yerde hava kaması kalın- lığı

 Ko

A1

K1

A2

K2

A3

L

2

 d d

sıfırıncı karanlık saçak için d = 0 olur.

1. karanlık saçak için d = 2

 dir.

sin = 2 x



  x = .L 2d

 ifadesi bulunur.

d

L L uzunluklu levhada n tane saçak olduğu düşünü- lürse;

n = L x

 bulunur. ve x yerine;

n = L 2d .L 2d

   olur.

x  iki saçak arası uzaklık (2 karanlık veya 2 aydınlık arası)

  ışığın havadaki dalga boyudur. Camların değme noktası daima karanlık saçaktır.

10 cm uzunluğundaki iki cam levha ile oluşturulan bir hava kamasının ucundaki cismin kalınlığı ölçülmek isteniyor. Hava kaması üzerine dalga boyu 5400 A olan ışık normale yakın doğrultuda düşürülünce cismin üze- rinde 10 karanlık saçak oluşuyor.

Buna göre, cismin kalınlığı kaç A dur?

A) 54000 B) 40000 C) 27000

D) 20000 E) 10000

ÇÖZÜM

Karanlık saçak bağıntısından ;

d = 5400

k 10 27000

2 2

   A bulunur.

Cevap C’dir.

FOTOLEKTRİK OLAY

Işığın tanecikli yapıda olduğunu açıklayan en önemli olaydır. Bir ışının üzerine düştüğü metalden elektron koparması olayına fotoelektrik olayı, kopan elektronla- ra da fotoelektron denir.

Havası boşaltılmış bir cam tüp içine yerleştirilmiş katot ve anottan oluşan sistemde,

katot pilin negatif ucuna, anot da pozitif ucuna bağlanmıştır. Katoda ışık demeti düşmezse devre- den akım geçmez.

V

K A

e^–

A

Bir devrede akım ancak elektron geçişi ile olacağından katot üzerine ışın demeti düşürülünce ampermetre sapar. Devreden geçen akım ancak elektron geçişi ile sağlanır. Bunu da katot üzerine düşen ışın demeti sağ- lamıştır. Anot – katot arasında hiçbir gerilim yokken, hatta pilin ucu ters bağlıyken bile devreden akım geçebi- lir. Gelen ışın demetinin söktüğü elektronlar, yüksek hızla katodu terk edip anoda varırlar. Bu elektronların anoda varışını engellemek için gerekli enerji;

e.V0 = 1 _max² _K(max)

mV E

2  dır.

 eV0 = elektronların elektrik alana karşı yaptıkları iştir.

Bu değer elektronların kinetik enerjilerine eşit olunca hiçbir elektron anoda varamaz ve devreden akım geçmez. Bu durumu sağlayan V0 değerine durduru- cu potansiyel denir (kesme potansiyeli). Katodu terk eden elektronların tamamı anoda ulaşırsa devreden maksimum değerde akım geçer.

 Gerilimi daha da arttırmak akımın değerini arttırmaz.

Çünkü devredeki yük miktarını gerilim değil, katoda düşen ışık miktarı ayarlar.



V

1

2

V0

(Vk)

Kesme potansiyeli

 Metal yüzeyin üst tabakalarından kopan elektronla- rın kinetik enerjileri, alt tabakalardan kopan elektron- ların kinetik enerjilerinden büyüktür.

 Katoda düşen ışığın frekans ve dalga boyu sabit kalmak koşuluyla ışık şiddeti değiştirilirse durdurucu potansiyelin değeri değişmez.

ÖRNEK

 Fotoelektrik akımın değeri katot üzerine düşen ışığın şiddeti ile doğru orantılıdır.

e.V0

Işık şiddeti

Fotoelektrik akım

Işık şiddeti Katot üzerine düşen ışınların enerjisi;

E = h.f  frekans

Planck sabiti: h = 6,63.10^–34 j.s

Bu enerjinin bir kısmı yüzeyden elektron sökerken diğer kısmını da elektron kinetik enerji olarak taşır. Einstein’a göre fotoelektrik denklemi;

h. f = Eb + 1 ²

2m V şeklinde ifade edilir.

Eb = Elektronların yüzeye bağlanma enerjisi (Eşik ener- jisi) denir.

Özellikler

1. Fotoelektronların miktarı dolayısıyla fotoelektrik akım kullanılan tek renk ışığın şiddeti ile doğru oran- tılıdır.

2. Fotoelektronların kinetik enerjisi kullanılan ışığın şiddetine bağlı değildir.

3. Fotoelektrik olayın gözlenebilmesi için kullanılan ışığın frekansı eşik frekansından büyük olmalıdır.

( f > f0)

4. Gelen fotonun enerjisi bağlanma enerjisinden (eşik enerjisinden) büyük olmalıdır. Yani, E > Eb ise fotoe- lektriksel olay gözlenir.

Tersi E < Eb olursa fotoelektriksel olay gözlenmez.

5. Fotoelektronların maksimum kinetik enerjisi ışığın frekansı ile doğru orantılıdır.

6. Belirli bir metal için, fotoelektrik olayı başlatacak bir eşik frekansı vardır. Eşik frekansı f0 olmak koşuluyla, fotoelektronların kinetik enerjisi f – f0 değeri ile doğru orantılıdır.

7. Fotoelektriksel olay bir foton soğurulması olayıdır.

Metale düşen ışık fotonu soğurulur.

Compton Saçılması

Gelen foton

0

Saçılan elektron Hedef elektron

Saçılan foton





Dalga boyu 0 olan bir x ışını demetini grafit üzerine düşürüldüğünde, grafitten saçılan ışınların dalga boyu () gelen ışınların dalga boyuna göre daha uzun olduğu görülür. Bu sonuç gelen ışınların enerjilerinin azaldığını gösterir. Azalan bu enerji miktarı, saçılan x – ışınlarının ilk geliş doğrultuları ile yaptığı açıya bağlıdır.

Dalga boyundaki değişme miktarı

 =  – 0 dır.

Bu olayı açıklayabilmek için Compton fotonların parça- cık gibi davrandığını varsaydı. Fotonların elektronlarla yapmış olduğu çarpışmayı, iki bilardo topunun çarpış- masına benzetti. Bu çarpışmada hem enerji hem de momentum korunur.

 Saçılan fotonun enerjisi ve frekansı azalırken dalga boyu artar. Dalga boyundaki değişme;

 =  – 0 =

0

h (1 cos )

m c  

0

h

m c = Compton dalga boyu = 0,024 A dur.

Saçılmadan sonraki dalga boyu da;

 = 0 + 0,024 (1 – cos)A dur.

M adde dalgaları

De Broglie’ye göre bir fotonun enerjisi;

E = h.f dir.

Oysa Einstein ‘ın enerji – madde eşdeğerliğinden

E = mc² den; 

2

P fotonun momentumu

mc hf hf

c  c  _ mc  c

 = 1 c f den

P = h.f c h h

c  f P   P bulunur. Buradaki  ya De Broglie dalga boyu denir.

De Broglie ye göre fotonlar hem tanecik karakteri hem de dalga karakterini bir arada taşır. Bu ifadeyi genelleşti- rerek “ Hareket halindeki her parçacığa bir dalga eşlik eder” sonucunu ortaya koyar. Kütlesi m, hızı V olan bir taneciğe eşlik eden dalga boyu,

 = h h

PmV ile bulunur. Ya da

 =

K

h

2mE bulunur.

EK = Parçacığın kinetik enerjisi

DALGA MODELİ İLE TANECİK TEORİSİNİN KARŞILAŞTIRILMASI

IŞIK OLAYLARI DALGA TEORİSİ TANECİK TEORİSİ

1. Işığın doğrusal yayılması Su dalgalarının doğrusal dalga hareketi ile açıklanabilir.

Işık kaynağından etrafa çok hızlı yayı- lan taneciklerle açıklanabilir.

2. Işık ışınlarının birbiri içinden geçişi

Sarmal yayda birbiri içinden geçen atmalarla açıklanabilir.

Tanecikleri çok hızlı hareket ettiğinden birbirlerin doğrultularını etkilemezler.

3. Düzlem aynada görüntü oluşması

Düzlem engelde yansıyan daire- sel dalgalar kaynağın simetriği olan bir noktadan üretiliyormuş gibi yayılırlar yaklaşımı ile açıkla- nabilir.

Düzlem engele gönderilen küçük tane- ciklerin yansımalarının uzantısı kayna- ğın simetriği olan bir noktadır.

4. Yansıma Su dalgalarının engelde yansı-

ması ile açıklanabilir.

Taneciklerin engelle eşit açı yapması ile açıklanır.

5. Gölge Kırınımla gölge olayı açıklanır. Yansıyan taneciklerin engelden geçerek arkalarındaki ekranda engel şeklinin oluşması ile açıklanır

6. Işığın Soğrulması Dalga leğeninde, leğen kenarına konulan sönümlendiriciler dalga- ları soğurarak yansımalarını önler.

Aynı cins bilyelerin farklı yüzeylerden farklı hızlarda sıçraması, enerjilerinin bir kısmının soğrulduğunu gösterir.

7. Işığın Basıncı Su dalgalarının önündeki engele basınç yapması ile açıklanır.

Taneciklerin çarptıkları serbest yüzeyi döndürmesi ile açıklanır.

8. Aydınlanma Açıklanabilir. Açıklanabilir.

9. Polarizasyon Dalga polarize edilebilmiştir, açıklanabilir.

Tanecikler polarize edilememiştir. Açık- lanamaz.

10. Girişim Açıklanır. Açıklanamamıştır.

11. Kırınım Açıklanır. Açıklanamamıştır.

12. Fotoelektriksel olay (Foton soğurulması)

Açıklanamamıştır. Açıklanır.

13. Compton olayı Açıklanamamıştır. Açıklanır.

14. Renklenme Su dalgalarının frekans değiştiril- dikçe kırılma açısının değişmesi ile açıklanmıştır. (Ayırıcı ortam)

Açıklanamamıştır.

15. Aynı anda hem yansıma hem kırılma

Farklı dirençli yaylarda atmaların yansıması ve ilerlemesi ile açık- lanmıştır.

Açıklanamamıştır.

16. Kırılma Derinliği farklı ortamlarda atmala- rın hareketlerindeki hız değişimi ile açıklanmıştır.

Açıklanmıştır fakat Snell ilkesi ile çelişir.

r

i

2 2

1 1

n V

sini

sinrn V dir.

r < i ve V2 < V1 dir.

Hızlarla açılar aynı fakat ^{2 2}

1 1

n V

n  V dir.

İndisin büyük olduğu yerde hız büyüktür

1. Aşağıdakilerden hangileri hem tanecik hem de dalga modeli ile açıklanabilir?

I. Işığın kırılması II. Girişim

III. Işığın doğrusal yolla yayılması

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

2. 2 Perde

1

K O

Yapılan bir çift yarık girişim deneyinde yarıklar düzlemi 1 konumda iken perdede elde edilen giri- şim saçaklarının aralıkları X1, 2. konumdayken

X2 olarak ölçülüyor.

Yarıklar düzlemi 1 konumundan 2 konumuna getirildiğinde; perdede ölçülen girişim değiş- memesi için;

I. Işık kaynağı O noktasına yaklaştırılmalı II. Daha küçük dalga boylu ışık kullanılmalı III. Perde yarıklara yaklaştırılmalı

İşlemlerinden hangileri tek başına yapılmalı- dır?

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

3. Tek yarıkla girişim deneyinde ışığın frekansı artar- sa;

I. Ekrandaki karanlık saçak sayısı artar.

II. Saçakların genişlikleri artar.

III. Orta aydınlık saçağın genişliği artar.

ifadelerinden hangileri doğrudur?

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

4. Şekildeki yarıklar düz- lemi  dalga boylu ışıkla aydınlatınca P noktasın- dan 2. ka- ranlık saçak oluşuyor.

P O

d

L

O

Buna göre;

I. Yarıklar düzlemi 3 4

 dalga boylu ışık kullanı- lırsa 2. aydınlık saçak oluşur.

II. Yarıklar düzlemi ile ekran arasındaki uzak- lık2

 yapılırsa P’ de 5. karanlık saçak oluşur.

III. Yarıklar arasındaki uzaklık 3d yapılırsa P de 5. karanlık saçak oluşur.

yargılarından hangileri doğru olur?

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

5. Çift yarıkla yapılan bir girişim deneyinde perdedeki ardışık iki aydınlık saçak arasındaki uzaklık X oluyor.

X’in artması için;

L: Perdeyle yarık düzlemi arasındaki uzaklık n: Ortamın kırıcılık indisi

d: Yarıklar arası uzaklık

niceliklerinden hangilerinin artması gerekli ve yeterlidir?

A) Yalnız L B) Yalnız d C) L ve n D) n ve d E) L, n ve d

6. Şekildeki tek yarıkla yapılan girişim de- neyinde yarık düz- lemi  dalga boylu ışıkla aydınlatılmak- tadır.

P₁

W

P₂ d₂ d₁

k₁ k₂



d2–d1 = 3, k2  k1 = 7λ

2 olduğuna göre P1 ve P2 deki girişim saçağı nasıl olur?

P1 P2

A) 2. aydınlık 5. karanlık B) 3. aydınlık 4. karanlık C) 1. karanlık 8. aydınlık D) 3. aydınlık 5. karanlık E) 3. karanlık 3. aydınlık

Ç Ö Z Ü M L Ü T E S T

F İ Z İ K

7. Hava ortamında yapılan tek yarıkta kırınım dene- yinde ekran üzerindeki bir P noktasında 7. aydınlık saçak oluşuyor.

Bu deney aynı düzenek ve aynı ışıkla suda yapılırsa P noktasında hangi saçak oluşur?

(nsu =4 3)

A) 7. aydınlık B) 9. karanlık C) 9. aydınlık D) 10. karanlık E) 10. aydınlık

8. = 4.10^-5 cm

L = 15 cm

d = 2.10^-3 cm

Uzunlukları 15cm olan düz iki cam levha ile şekil- deki hava kaması oluşturulmuştur.

Kamaya düşürülen ışığın dalga boyu  = 4.10^–5 cm lik bölgede kaç tane aydınlık çizgi görünür?

A) 15 B) 20 C) 30 D) 40 E) 60

9. Bir fotonun enerjisi E, momentumu P, frekansı f ve dalga boyu  dır.

Buna göre aşağıdaki grafiklerden hangileri doğrudur?

P

(I) 1/

E

(II) f E

(II) P

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

10. I. Watt. (saniye)² II. Joule saniye III. kilogram

2 2

(metre) (saniye)

Yukarıdakilerden hangileri Planck sabiti biri- midir?

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

11. Sudaki dalga boyu 4500 A olan ışığın kırılma indisi 1,2 olan sıvadaki dalga boyu kaç A dir?

(nsu= 4 3)

A) 4000 B) 4800 C) 5000

D) 5200 E) 6000

12. P

Kaynak

5 cm

S₁

S₂ hava

O

Şekildeki çift yarıklı girişim deneyi verilmiştir.

Kaynaktan çıkan ışınların dalga boyu 4.10^5 cm, yarıklar arasındaki uzaklık 1,2.10^–2cm, yarıklar düzlemi ile ekran arasındaki uzaklık 3,10²cm olduğuna göre P noktası hangi saçak üzerin- dedir?

A) 2. karanlık B) 3. aydınlık C) 4. karanlık D) 5. aydınlık E) 6. aydınlık

1.

Işığın doğrusal yolla yayılması her iki teori ile açıklanabilir. Girişim ve ışığın kırılması dalga mo- deli ile açıklanabilir.

Cevap C’dir.

2. Yarıklar düzlemi 1 konumundan 2 konumuna getirildiğinde perde üzerindeki girişim saçaklarının aralıkları değişir.

Merkezi parlak saçak d^ý

S₂ S₂ S₁

S₁



Yarıklar düzlemi 2 konumda iken d¹ = d.cos olur.

X =

ı

L L

d.cos d

 

  olduğundan X büyür. X’in değişmemesi için ya  küçültülmeli ya da perde yarıklara yaklaştırılmalı.

Cevap D’dir.

3. Frekans artarsa saçakların genişlikleri azalır.

L c

X dn f

    

X1

f f artarsa X azalır.

Ekrandaki aydınlık ve karanlık saçak sayısı artar.

Cevap A’dır.

4. X = L n.d

 bağıntısından yalnız  değişiyorsa N1 ve N2 saçak numaraları arasında,

N11 = N22 bağıntısı yazılabilir.

P’de 2. karanlık kaçak oluştuğundan, I. 1,5 = N2.3

4 N2 = 2. aydınlık II. N1L1 = N2L2 den

1,5L = N2.L

2 N2 = 3. aydınlık III. ^{1 2}

1 2

N N

d d den

2 2

N 1,5

N 4,5 5

3d d    . karanlık saçak oluşur.

Cevap B’dir.

5. X ^L

n.d

  

Buna göre, L artarsa X artar n ve d artarsa azalır.

Cevap A’dır.

6. Tek yarıkta girişimde yol farkı ’nın tam katına eşitse karanlık saçak, tek katına eşitse aydınlık saçaktır. Buna göre P1 aydınlık P2 karanlık saçak üzerindedir.

d2  d1 = 3 n = 3  n = 3. karanlık

1 7

n . n 3.

2 2

  

    

 

  aydınlık

Cevap E’dir.

7. N1.X1 = N2.X2

X = L nW

  yalnız n değiştiği için X yerine 1 n yazılabilir. Tek yarıkta girişimde 7. aydınlık saçak verildiğine göre,

N1 = 7,5 olur. ^{2 1}

2 2

N N

n n ’den N² 7,5 3N²

4 1 4 7,5

3

  

N2 = 10  10. karanlık saçak oluşur.

Cevap D’dir.

8. X ^L

2d

  ’den

5 3

15.4.10

X 0,15

2.2.10



    cm olur.

0,15 cm’lik bölgede bir aydınlık bir karanlık çizgi oluşur. Buna göre 4,5 cm’lik bölgede 4,5

0,15= 30 tane aydınlık saçak oluşur.

Cevap C’dir.

9. Verilen değerler arasında, EhCh.fP.C

 bağıntısı olduğundan her üç grafikte doğru çizilmiştir.

Cevap A’dır.

10. Planck sabiti birimi

E = h.f  joule.saniye = Newton.metre.saniye

= kilogram _metre²

saniye watt(saniye)² dir.

Cevap C’dir.

11. İndis ile dalga boyu arasında, n1.1 = n2.2 bağıntısı vardır.

2

4 6

.4500 .

3 5 ₂ 18

  000.5

18 5000A Cevap C’dir.

12. X = L d

’den

X =

2 5

2

3.10 .4.10

1 cm 1,2.10



 

PO = 5 cm = 5X olduğundan P noktası 5. aydın- lık saçak üzerindedir.

Cevap D’dir.

Ç Ö Z Ü M L E R

F İ Z İ K

1. Tek yarıkla yapılan girişim deneyinde, I. Kullanılan ışığın dalga boyu ()

II. Kaynaklarla perde arasındaki uzaklık (L) III. Yarık genişliği ()

niceliklerinden hangilerinin arttırılması n . karanlık saçağın merkez doğrultusunda dik uzaklığını (Xn) azaltır?

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

2. ^K

Ekran x₁

x₂

L m₀



Tek yarıkla yapılan ışığın kırınım deneyinde perde üzerindeki uzaklıkların oranı ¹

2

X 4

X 9 dur.

K noktası 2. karanlık saçak üzerinde olduğuna göre, L noktası hangi saçak üzerindedir?

A) 3. karanlık B) 3. aydınlık C) 4. karanlık D) 4. aydınlık E) 5. karanlık

3. Tek yarıkla yapılan girişim deneyinde  dalga boylu ışık kullanıldığında 4. aydınlık saçağın oluş- tuğu yerde,  dalga boylu ışık kullanıldığında 3. karanlık saçak oluşmuştur.

Buna göre, ^





 oranı kaçtır?

A) 3

2 B) 4

3 C) 1 D) 3

4 E) 2

3

4.

Ekran A₀

 Saydam

cisim



Tek yarıkla yapılan girişim deneyinde yarık önüne saydam bir cisim konulduğunda,

I. Merkezi aydınlık saçak ok yönünde kayar.

II. Saçak genişliği azalır.

III. Merkezi aydınlık saçağın parlaklığı değişir.

yargılarından hangileri doğrudur?

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

5. Tek yarıkla yapılan girişim deneyinde merkezi aydınlık saçağın iki tarafındaki 4. karanlık saçaklar arası uzaklık 12 cm dir.

Buna göre, merkezi aydınlık saçak aralığı kaç cm dir?

A) 1 B) 1,5 C) 2 D) 3 E) 4,5

6.

Ekran A₀ I

II

n



 dalga boylu ışık kullanılarak tek yarıkla yapı- lan girişim deneyinde aşağıdakilerden hangile- ri tek başına yapılırsa perde üzerinde gözlenen saçak sayısı artar?

I. Yarıkla perde arasını kırılma indisi daha bü- yük bir sıvı ile doldurmak

II. Yarık düzlemini I konumundan II konumuna getirmek.

III. Kullanılan ışığın dalga boyunu arttırmak.

A) Yalnız I B) Yalnız II C) I ya da II D) I ya da III E) II ya da III

K ^{O N U} T E K R A R T ^{E S T İ} 1

7. L uzunluğundaki iki cam levha arasına r yarı- çaplı bir saç teli yerleştirilerek elde edilen hava kaması üzerine  dalga boylu ışık düşürülerek elde edilen girişim saçaklarının saçak aralığı (x);

I. Cam levhaların uzunluğu (L) II. Işığın dalga boyu () III. Saç telinin yarıçapı (r)

niceliklerinden hangileri ile doğru orantılı ola- rak değişir?

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

8. Kalınlığı düzgün değişen sabun köpüğünün kırılma indisi 1,3 tür.

Buna göre, sabun köpüğü üzerine 7800 A

dalga boylu ışık düşürüldüğünde üstten bakan bir gözlemcinin zarı aydınlık görmesi için zar kalınlığı en az kaç A olmalıdır?

A) 1500 B) 1950 C) 3000

D) 4500 E) 6000

9. Kalınlığı düzgün değişen kırılma indisi 2 olan sabun köpüğü üzerine 8000 A dalga boylu ışık dik olarak gönderiliyor.

İnce zara ışığın geçtiği taraftan bakan bir göz- lemci 2. mertebeden karanlığı hangi zar kalın- dığında görür?

A) 2000 A B) 2500 A

C) 3000 A D) 4000 A

E) 5000 A

10.

X Y

Göz

1 2

5 4



Şekildeki zarın X ve Y noktalarındaki zar kalınlıkla- rı sırasıyla 1

2 , 5 4 dır.

Yansıyan ışınlar tarafından bakan göz Y nokta- sını 3. mertebeden gördüğüne göre, X noktası- nı nasıl görür?

A) 1. mertebeden aydınlık B) 1. mertebeden karanlık C) 2. mertebeden aydınlık D) 2. mertebeden karanlık E) 3. mertebeden aydınlık

11. Uzunlukları 15 cm olan özdeş iki cam levhanın uç kısmına kalınlığı 0,05 mm olan saç teli konularak bir hava kaması oluşturuluyor.

Bu hava kaması 8000 A dalga boylu ışık ile aydınlatılınca oluşan siyah çizgilerin aralığı kaç mm olur?

(1A = 10^–8 cm)

A) 6 B) 8 C) 2,4 D) 2 E) 1,2

12. Kalınlığı 1000 A olan ince saydam zar, havadaki dalga boyu 7200 A olan bir ışıkla aydınlatılıyor.

Zarın üstünden bakıldığında zarın üst yüzeyi aydınlık göründüğüne göre, zarın kırılma indisi kaçtır?

A) 1,2 B) 45 C) 1,8 D) 2,4 E) 3,6

F İ Z İ K

1. Fotoelektrik olayda metalden birim zamanda sökülen elektron sayısı,

I. Işık şiddeti II. Işığın dalga boyu III. Işığın frekansı

niceliklerinden hangileri ile ters orantılı olarak değişir?

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

2. Bir fotoelektrik olayda katottan elektron sökebile- cek ışığın dalga boyu maximum 3000 A dur.

Buna göre katottan elektron sökebilecek mini- mum enerji kaç jouledir?

(h = 6,6.10^–34 j.s, c = 3.10⁸ m/s)

A) 1.10^–19 B) 1,1.10^–19 C) 2,2.10^–19 D) 3,3.10^–19 E) 6,6.10^–19

3. 2500 A dalga boylu ışık eşik enerjisi 2,7 eV olan metal üzerine gönderiliyor.

Buna göre, metal yüzeyden kopan foto- elektronların maximum kinetik enerjisi kaç eV tur?

(h.c = 124000 eV.A)

A) 7,66 B) 4,96 C) 3,41

D) 2,26 E) 0,44

4. Bir fotosel lambaya 4960 A dalga boylu ışık düşü-

rüldüğünde metal yüzeyden kopan

fotoelektronların maksimum kinetik enerjileri 1,2 eV tur.

Buna göre, metalin bağlanma enerjisi kaç eV tur?

A) 0,1 B) 1,2 C) 1,3 D) 2,5 E) 3,7

5.

A



d

+ -

Bir fotosel lambanın katodu üzerine  şiddetinde ışık düşürüldüğünde i0 akımı oluşuyor.

Buna göre, 0 akımını arttırmak için, I. , ışık şiddeti

II. d, anot – katot arası uzaklık III. Katot yüzeyi

niceliklerinden hangileri arttırılmalıdır?

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

6. ^K

L M

A

+ -

Bir fotosel devresinde fotoselin eşik frekansı, 6.10⁺¹⁴ Hz dir.

Bu fotosele dalga boyları sırasıyla K = 3500 A,

L = 5000 A, M = 6500 A olan K, L, M ışınları düşürülüyor.

Buna göre K, L, M ışınlarından hangileri bu devrede akım oluşturur?

(h= 6,6.10^–34 j.s; c = 3.10⁸ m/s)

A) Yalnız K B) Yalnız L C) Yalnız M D) K ve L E) L ve M

K O N U T E K R A R T E S T İ 2

7. Eşik enerjisi 2eV olan bir fotosel üzerine 2000 A

dalga boylu ışık düşürüldüğünde fotoelektronların enerjisi E1, 3100 A dalga boylu ışık düşürüldü- ğünde ise E2 oluyor.

Buna göre, ¹

2

E

E oranı kaçtır?

(hC = 12400 eV.A)

A) 0,8 B) 1,55 C) 2 D) 2,1 E) 3

8. Gücü 55 waat olan ışık kaynağı saniyede 1,5.10²⁰ tane foton yayıyor.

Buna göre, ışık kaynağının yaydığı ışığın dalga boyu kaç A dur?

(h = 6,6.10^–34 j.s, c = 3.10⁸ m/s)

A) 8250 B) 6600 C) 5400

D) 4160 E) 2750

9. Compton olayı için,

I. Gelen fotonun dalga boyu, saçılan fotonun dalga boyundan küçüktür.

II. Işığın tanecik modeli ile açıklanabilir.

III. Sistemin momentumu korunur.

yargılarından hangileri doğrudur?

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

10.  dalga boylu X ışını fotonlarının serbest elekt- ronlardan saçılması deneyinde saçılma açısı,

I. 0

II. 90

III. 180

değerlerinden hangilerini aldığında saçılan fotonun dalga boyu değişmez?

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

11. Compton olayında gelen foton ile saçılan foto- na ait,

I. Enerji II. Dalga boyu III. Momentum

niceliklerinden hangileri farklıdır?

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

12. Aşağıdaki olaylardan hangileri sadece dalga modeliyle açıklanabilir?

I. Compton II. Kırınım III. Girişim

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