id02473 10 Sınıf Fizik Işığın Engellendiği Yer Tam ve Yarı Gölgenin Oluşumu şarkısı

Gölge nedir ve nerede oluşur? Işık nasıl engellenirse tam ve yarı gölge doğar? Önce basit bir deney düşünelim: Duvara doğru ışık gönderiyoruz. Duvardan yansıyan ışık bizim gözümüze gelirse duvarı görürüz. Eğer ışıkla duvar arasına bir cismi (örneğin bir top) koyarsak, top ışığı geri yansıtmayacağı için duvarın o bölgesi karanlık kalır. İşte bu karanlık bölge gölgedir. Ama ışık kaynağının büyüklüğü ve cisimle duvar arasındaki uzaklık gölgenin türünü belirler. Nokta kaynak ile yarı saydam ekran: Eğer ışık tek bir noktadan geliyorsa ve arkadaki yüzey (ekran) yarı saydam (ışığı kısmen geçiren) ise? Eğer kaynak nokta ise ve engel nokta olsaydı, gölge kenarında sadece tam karanlık (umbra) olurdu; ışığın ulaşmadığı bölge tam gölgedir. Eğer kaynak bir nokta değilse ve/veya ekran yarı saydamsa? Kenarda ışığın bir kısmının ulaştığı bir bölge oluşur; bu yarı aydınlık alan yarı gölge (penumbra) adıyla anılır. Nokta kaynak, opak bir engel ve opak bir ekran kullanırsak sadece tam gölge oluşur. Geniş veya iki nokta kaynak, opak engel ve opak ekran: Kaynak birden fazla noktadan veya geniş yüzeyden ışıyorsa? Örnek iki nokta kaynak kullanalım. İlk noktadan gelen ışığı engelleyen bölge bir tam gölge çevresine sahip olur, ikinci noktadan gelen ışığın bir kısmı aynı bölgeye ulaşabilir; o zaman ortada sadece bir tam gölge (umbra) ve onu çevreleyen bir yarı gölge (penumbra) bulunur. Kaynak eğer geniş yüzey ise (örneğin kenarı görülebilen bir lamba)? Aynı mantıkla merkezde tam gölge, kenarda yarı gölge oluşur. Geometri nasıl hesaplanır? U, d, L ile üçgen benzerliğini kuralım. Işık kaynağı genişliği H, engel genişliği h, ekrana uzaklık d, kaynağa uzaklık U ise, 0 ile L arasındaki eksen konumu için doğrusal orantı kullanabiliriz: (h/L) = (H)/(U+L). Bu oran tam gölgenin boyunu verir. Eğer U ve L 1,0 m, h 0,2 m, H 0,3 m ise? L = (hL/H) ≈ 0,666 m bulunur; bu tam gölgenin ekrandaki boyudur. Kaynak yeterince büyük veya yakınsa L sıfır olabilir: Gölgenin sonu kendini “yutabilir”. Bu, güneş tutulmasında ana gölgenin yeri değiştiğinde gölgenin çapının kaybolup küçülmesiyle gözlenir. Güneş tutulması neden iki türlü görünür? Güneş ile Ay arasındaki uzaklık ve Ay’ın gölgesinin Dünya’ya varması durumuna bağlıdır. Eğer Ay’ın tam gölgesi (umbra) Dünya’ya düşerse tam tutulma izlenir; eğer tam gölge tam yetişmez ama yarı gölge (penumbra) alanı Dünya’ya ulaşırsa yarı tutulma görülür. Bunun sebebi kaynak ile gölgenin boyutlarının birbirine göre değişmesidir: h/H = U/(U+L). Yarı saydam engel ve saydam engel farkı nedir? Eğer engel saydam olursa gölge oluşmaz; ışık geçer ve sadece azalmış aydınlık kalır. Eğer engel yarı saydam ise? Hem gölge hem de azalmış ışık bir arada görülebilir; yarı gölge bölgesi belirginleşir, opak kısım için tam gölge kalır. Bu durum derslerde sık rastlanan bir senaryodur. Kısacası: Nokta kaynak + opak engel + opak ekran = sadece tam gölge. Geniş kaynak + opak engel + opak ekran = tam gölge (merkez) + yarı gölge (kenar). Yarı saydam ekran ve engeller aynı ekranda hem gölge hem de azalmış aydınlık üretir. Geometriyle boyutlar hesaplanır, her durumun temel mantığı aynı kalır: Işığın vardığı yerler aydınlık, ulaşamadıkları karanlık, kısmen ulaştıkları ise yarı aydınlık.