Son Konu

Optik Hakkında Herşey

iltasyazilim

Yeni Üye
Katılım
25 Ara 2016
Mesajlar
2
Tepkime
1
Puanları
38
Yaş
36
Credits
-2
Geri Bildirim : 0 / 0 / 0
Optik Hakkında Herşey
Geometrik optik
Fizik optik (Dalga optiği)
Kuvantum optiği

Optik Hakkında Herşey
Optik,Optik ışıkla ilgili olayları inceleyen fizik dalı Optik, ışıkla ilgili olayları üç değişik modelde inceler Buna göre optik üç kısma ayrılır:

1) Geometrik optik,

2) Fizik optik (Dalga optiği),

3) Kuvantum optiği

1) Geometrik optik:Işığın izotrop (her tarafının somut özelliği aynı) ortamda doğrusal yayılmasını temel kabul eder Yansıma, kırılma ve aydınlanma olaylarını inceleyen optik kısmıdır Newton, çalışmalarında ışığı bir kaynaktan yayılan tanecikler gibi düşünüyordu Böylece geometrik optik gelişti Işık olaylarını izah etmede tatmin edici zannedildi Halbuki Newton ’un düşünceleriyle gelişen geometrik optikle fakat yansıma, kırılma ve aydınlanma olayları izah edilebilir Aynalar, ışık prizmaları, mercekler, optik aletler, geometrik optikle incelenebilir

2 Fizik optik:Işığın dalga yapısında olduğunu esas kabul ederek; girişim, kırınım ve kutuplanma olaylarını inceleyen optik kısmıdır Newton ’la benzer çağda yaşayan Huygens, Newton ’un yanıldığını ve ışığın dalga şeklinde düşünülmesi gerektiğini ortaya attı Dalga modeli, geometrik optikle açıklanamayan girişim, kırınım, polarma (kutuplanma) olaylarını açıklayabiliyordu

Teşebbüs: Young deneyi: Paralel demet haline getirilmiş akkor hale gelmiş lamba ışığı önce gizli bir yarıktan geçirilir, yarıktan geçirilen ışık her tarafta birbirlerinden takriben 1 mm mesafede bulunan iki rahat yarıktan geçirilirse, yarıktan meydana çıkan dalgalar benzer fazlı dalgalar haline gelir Yani iki yarık, benzer fazlı iki kaynak haline gelmiş olur Bu iki kaynağa tahminen 1 m uzaktaki perdede karanlık ve aydınlık şeritler görülür Bu şeritlere, girişim saçakları denir Bu olay, Newton ’un ışık hakkındaki düşüncesiyle açıklanamaz Çünkü siyah şerit noktalarında, iki kaynağın ışıklarına ait yol farkı, dalga boyunun tek katları şeklindedir ve yokedici girişimle siyah görünürler

Aydınlık şerit noktalarında ise iki kaynaktan çıkan dalgaların girişimi, aralarındaki yol farkı dalga boyunun tam katları olduğundan birbirini kuvvetlendirici teşebbüs olmuştur

İnce zarların, mesela sabun köpüğünün rengarenk görünmesi de, alt ve üst yüzeyden yansımış dalgaların girişimleriyle meydana gelir Yol farklarının geometrik yeri kürevî bir yüzey olursa meydana gelen teşebbüs deseni, aynı merkezli içiçe halkalar şeklindedir, bunlara “Newton halkaları denir

İnterferometre: Teşebbüs özelliğinden faydalanılarak kullanılan cihazdır Araştırma sahalarında çok kullanılır En yaygın yararlanma sahası fazla minik mesafelerin ölçülmesidir Kırılma indislerinin ölçümünde, transparan cisimlerin yüzlerinin düzgünlüğünün kontrolünde kullanılır

İnterferometrelerin egzersiz prensipleri şöyledir; Monokromatik (tek renkli) bir ışık kaynağından meydana çıkan ışınlar, paralel demet haline getirilerek kısmî geçirgen bir levha üstüne düşürülürler Bu levha, ışığı iki demete ayırır Birinci demeti geçirerek bir paralel kaydırıcı lama gönderir Kaydırıcıdan çıkan ışınlar, bir aynadan yansıtılarak her yerde kaydırıcıya düşürülür Bu ışınlar kaydırıcıdan geçip tekrar kısmî yansıtıcı üstüne dönerler Kısmî yansıtıcı bu sefer bu ışınları bir dürbüne gönderir Kısmî geçirgen levhadan yansıtılan ikinci demet halindeki ışınlar ise, geçen ışınların yansıdıkları aynaya tepede olan olan diğer bir aynadan yansıyarak yeniden levhaya dönerler Levhaya geçen ışınlar da dürbüne ulaşırlar Aynaların levhaya uzaklıkları eşdeğer alınarak, iki demet arasındaki yol farkı sıfır olacak şekilde ayarlanır İkinci demetin yansıdığı ayna, levhaya dalga boyunun yarısı değin yaklaştırılırsa yol farkı tekrar dalga boyu dek olur ve tekrar yapıcı teşebbüs yani dürbünde ışık gözlenir Ayna, levhaya dalga boyunun dörtte biri dek yaklaştırılırsa yol farkı dalga boyunun yarısına eşdeğer olduğundan yok edici teşebbüs olur ve dürbün içi karanlık olur Ayna kesintisiz yaklaştırılırsa karanlık ve parlak görünüş birbirini peşine düşüp takip eder Kararma sayısı, aynanın yaklaşım miktarını, dalga uzunlamasına yan olarak verir Bu durumda ayna, mikrometre olarak kullanılır İnterferometrelerde laser ışınları kullanılarak ölçümler daha da hassaslaştırılmıştır
Kırınım:
Işığın bir engel arkasındaki gölge bölgesinde bulunmasıdır Gölge bölgesi, tanecik modeline tarafından yasak bölgedir Çok bakımlı yarıklara (kesik genişliği ışığın dalga boyu mertebesinde) gelen ışık, yarıktan geçtikten sonra, sözde kesik noktası ışık kaynağı imiş gibi yayılır (Bu olaya tek yarıkta girişim olayı da denir) Bir kaynaktan çıkıp paralel ülkü getirilen ışığın fazla kuytu bir yarıktan geçmesi ile yarığın gerisindeki perde (ekran) üstünde aynı merkezli aydınlık ve karanlık halkalar meydana kazanç Bu halkalara kırınım saçakları denir

Transparan bir levha üzerindeki çizgi ya da kesik sayısı 1 cm ’de birkaç yüz adet olursa “kırınım ağı elde edilir Kırınım ağı, ışığın dalga boyunu ölçmede kullanılır Birbirine çok yakın iki nokta mikroskopta incelenirken her nokta, kırınım halkaları birbirine karışmış halde görünür Böyle yakın noktalar birbirinden ayırd edilemez Mikroskopların ayırma gücü, ihtiva ettikleri merceğe bağlıdır Fakat ayırma gücünün sınırı vardır Bu sınır mesafesi, ışığın dalgaboyunun yarısı kadardır (Bkz Mikroskop)
Kutuplanma (Polarma):
Işık dalgaları enine dalgalardır Dağıtım doğrultusuna ve birbirine dikey olan elektrik ve manyetik alanlar titreşim yaparlar Bu titreme sinüzoidal bir titreşimdir (Bkz Elektromanyetik Dalga) Işığın titreşiminden, daha ziyade elektrik alanının titreşimi anlaşılabilir Çünkü elektrik alanı daha baskındır

Işık dalgaları ince bir turmalin kristali levhasından geçirilirse, sadece bir düzlemde titreşim kalır, öteki düzlemlerdeki titreşimler soğurulur Bu Nedenle ışık kutuplanmış olur Bu kristal levhaya çapraz durumda ikinci bir kristal levha, kutuplanmış ışığın önüne konursa, ışık titreşimi en ince ayrıntısına kadar kaybolur, ikinci levhadan ışık geçemez

Işığın kutuplanması yansıma ve kırılma olayında da gözlenir Yansıyan ve kırılan ışınlar kutuplanır Yansıyan ışın gelme düzlemine düşey olarak, kırılan ışın ise paralel olarak kutuplanır Yansıyan ve kırılan ışınların birbirine düşey olma şartını sağlıyan gelme açısına “Brewster açısı denir Bu açının tanjantı, kıran ortamın kırılma indisine eşittir

“Malus kanununa tarafından, kutuplanmış ışığın şiddetinde azalma görülür

Kristallerin çoğu “çift kırıcı özelliği gösterirler Çift kırıcılık, ışığı iki demet haline getirmektedir Bunun sebebiyse ışığın bu kristaller içindeki her doğrultuda benzer şipşak yayılmamasıdır İkiye ayrılan ışığın her iki kısmı da kutuplanır Gelme düzlemine, dik olarak kutuplanmış ışına bayağı ışın, paralel olarak kutuplanmış ışına ise extra bayağı ışın denir İnce turmalin kristali levhaları bu ışınlardan birini soğurarak (emerek) diğerini geçirir Böylece kutuplanmış ışın elde edilmiş olur Çift kırıcı kristallerde, iki demetin birleştiği bir doğrultu bulunur Bu doğrultuya “optik aks denir

Çift kırıcı kristallerden kalsit (İzlanda spatı olarak da bilinir) Optik ekseninden geçen özel bir düzlemle kesilip “Kanada balsamı ile bitmiş yapıştırılarak, içinde ince bir yapıştırıcı tabakası olan prizma elde edilir Bu prizmaya “Nicol prizması denir Nicol prizmasında Kanada balsamı, ikiye ayrılan demetten bayağı ışını yansıtır Extraadi ışını ise geçirir Bu Nedenle, ışın gelme düzlemine paralel olarak kutuplanmış olarak çıkar

Günümüzde tabiî kristaller yerine, çift kırıcı ve bir demeti soğurucu (emici) plastik kutuplayıcılar kullanılmaktadır

Polaraid kutuplayıcı, Herapath isimli fizikçi kadar 1928 yılında yapıldı, o tarihten daha sonra Nicol prizmaların yerine kullanıldı Polaraid, nitroselüloz üstüne iyodokinin sülfat eriyiği sürülüp gerdirilerek elde edilir daha sonra iki sırça arasına sıkıştırılır Polaraid güneş gözlükleri, yalnızca dikey yönde kutuplanmış ışınları geçirerek gözü şiddetli ışıktan korurlar Ayrıca, yine ışığın şiddetini eksilmek maksadı ile oto camlarında da kullanılırlar Işığın kutuplanma özelliğinden faydalanılarak polarimetreler ve fotoesneklikle gerilim analizi çalışmaları yapılmaktadır

Polarimetre: Maddelerin optikçe aktifliklerini ölçen cihazdır Optikçe aktiflik, kutuplanmış, (polarılmış) ışığın, kutuplanma düzlemini değiştirmek demektir Kuvarts, şeker eriyiği ve bazı yağlar optikçe aktiftirler (Organik maddelerin çoğu optikçe aktiftirler)

Polarimetre (polariskop da denir), biri sabit diğeri düşey bir düzlemde dönebilen iki kutuplayıcıdan meydana kazanç Kutuplayıcı olarak genelde kalsit kristalleri kullanılır Bu iki kristalden birincisine (değişmez olana) polarizör, ikincisine ise (dönebilene) analizör denir Işık polarizörden girip kutuplanarak tahlil cihazı üzerine düşer Analizör, polarizöre paralel halde iken ışık analizörün gerisine düşebilir, çapraz halde iken ışık analizörü geçemez Ara durumlarda (ne paralel ne de çapraz durumlarda) ise aydınlanma şiddeti düşer

Çapraz durumdaki polarizör ve analizör arasına optikçe etkin bir madde konursa, analizörden ışık geçtiği görülür Çünkü araya konan madde polarizörden meydana çıkan ışığın kutuplanma düzlemini çevirmiştir Çevirme miktarı, analizörü yeniden ışık geçmiyecek şekilde döndürerek bulunur Böylece maddelere ait değişik çevirme açıları bulunabilir Bu açılar optikçe aktifliğin miktarını gösterir Çevirme açısının sağa veya sola olması durumuna tarafından maddeler sağsol optik izomeriye sahiptir, denir

Polarimetre molekül boyutlarının tayininde, konsantrasyon miktarının (derişikliğin) tayininde ve gıda maddelerinin kontrollerinde kullanılır

Alıngan polarimetrelerde polarizöranalizör arasına, polarizör ufak bir açı yapacak şekilde üçüncü bir kristal kutuplayıcı konur Böylece gözleme bölgesinde en karanlık şart aydınlanma ile kıyas edilerek daha basit incelenir Elektronik kontrollü otomatik polarimetreler halihazırda en hassas ölçmeyi yapabilen aletlerdir

Sadece şeker için kullanılan polarimetrelere sakarimetre de denir Titreme düzleminin dönmesini tayf analiziyle grafik halinde veren polarimetrelere de spektropolarimetre cihazları denir

Bazı maddelere ait optikçe aktiflik dış kuvvetlerin meydana getirdikleri gerilme ile değişmektedir Cam selüloit, pleksi camı gibi maddeler, gerilimler sebebiyle çift kırıcı ayla gelirler Statik hesaplamalarda gerilime maruz kalacak elemanların yukarıdaki maddelerden yapılmış ufak modelleri, jips tabakaları arasında iki kutuplayıcı arasına konarak küçük kuvvetlerle gerdirilirler Gerilen bölgeler çift kırıcı durumuna geçtiklerinden, modelin fotoğrafında gerilen bölgeler meydana çıkar, görülür Bu tekniğe fotoesneklikle gerilim inceleme denir

3 Kuvantum Optiği:Max Planck ’ın ışık dalgalarının enerjilerinin kuvantumlu oluşunu keşfetmesiyle ortaya çıkmıştır Buna kadar ışık, atomdan yayılan enerji paketleri (dalga katarları) şeklindedir Her bir pakete “foton denir Kuvantum optiği ile ışık madde etkileşimi, fotoelektrik olay, “Compton olayı incelenebilir

*
 
Üst Alt