İnce Zarlarda Girişim Konu Anlatımı

Işığın ince zarlarda girişimi, özellikleri, formülleri, fizik ince zarlarda girişim konusu anlatımı.

İNCE ZARLARDA GİRİŞİM

Sabun köpüğü zarına veya su yüzeyine dökülen ince yağ tabakasına beyaz ışık düşünce renklenme gözlenir. Bunlar ışık dalgalarının ince zarlarda yansıması ve kırılmasından sonra meydana gelen birer girişim örneğidir. İnce zarlardaki girişimi tek renkli ışıkta incelemek, olayı anlamada kolaylık sağlar. Bunun için yuvarlak bir halkayı sabunlu suya batırarak halka içinde sabun köpüğü zarı meydana getirerek halka düşey tutulup üzerine tek renkli ışık gönderdiğimizde en üst bölge karanlık bölge bundan aşağıda ışıklı bölge daha sonra da karanlıklı ve ışıklı bölgeler meydana gelir.

Sabun zarı düşey tutulunca suyun aşağı doğru sızması çok ince olan üst kısmından itibaren aşağı doğru gittikçe zar kalınlığını arttırır. Zar içindeki yol farkları da girişim sonucu karanlık ve aydınlık bölgelerin oluşmasına sebep olur. Zarın her yerinin kalınlığı aynı olsaydı her tarafın görünüşü ya aydınlık ya da karanlık olurdu.

isik-sekil-3-36

Şekil :3-36 da ışık dalgalarının yansıması ve iletilmesi dalgaların yaylardaki hareketine benzer. Burada az kırıcı ortam hafif yay, çok kırıcı ortam da ağır yay gibi davranır. Şekil : 3-37 de zar ortamına tepe olarak gelen ışık dalgalarının bir kısmı ters dönerek (çukur) yansırken, bir kısmı da zar içinde tepe olarak ilerler. Zar içindeki bu ışık dalgasının bir kısmı alt yüzeyin L noktasında tepe olarak iletilirken bir kısmı da tepe olarak yansır ve M noktasından tepe olarak hava ortamına çıkar. M noktasından tepe olarak yansıyan ışık dalgası N noktasından tepe olarak hava ortamına çıkar.

isik-sekil-3-37

Işığın geldiği taraftan bakan gözlemcinin kalınlığı aynı olan zarı aydınlık ve karanlık görme şartı:

isik-sekil-3-38

Şekil :3-38 de 1 ve 2 ışık dalgaları arasında

Yol farkı = $\displaystyle n.\lambda$ ise, K yüzeyi aydınlık

Yol farkı = $\displaystyle \left( n-\frac{1}{2} \right)\lambda$ ise, K yüzeyi karanlık olarak görülecektir.

Hava ortamında bulunan zarın K yüzeyinden göze gelen 1 ve 2 ışık dalgalarının arasında, Şekil:3—38 de görüldüğü gibi $\displaystyle \frac{{{\lambda }_{z}}}{2}$ lik yol farkı vardır. Normale yakın doğrultuda gönderildiğinde 2. ışık dalgası ile 1. ışık dalgası arasında 2d kadarlık daha yol farkı olacaktır. Toplam yol farkı $\displaystyle 2d-\frac{{{\lambda }_{z}}}{2}$ olur. 1. ışık dalgası 2. ışık dalgasından 180° (çukur tepe) geride olduğu için $\displaystyle \frac{{{\lambda }_{z}}}{2}$ işareti (-) olarak alınmıştır.

a. Işığın geldiği taraftan bakan gözün zarı aydınlık görmesi için zar kalınlığı:

1. mertebeden aydınlık için;

$\displaystyle 2{{d}_{1}}-\frac{{{\lambda }_{zar}}}{2}=0$

$\displaystyle 2{{d}_{1}}=\frac{{{\lambda }_{zar}}}{2}$

$\displaystyle {{d}_{1}}=\frac{{{\lambda }_{zar}}}{4}$
Bu d1 kalınlığına minimum zar kalınlığı da denir.

2. mertebeden aydınlık için;

$\displaystyle 2{{d}_{2}}-\frac{{{\lambda }_{zar}}}{2}={{\lambda }_{zar}}$

$\displaystyle {{d}_{2}}=3.\frac{{{\lambda }_{zar}}}{4}$

3. mertebeden aydınlık için;

$\displaystyle 2{{d}_{3}}-\frac{{{\lambda }_{zar}}}{2}=2.{{\lambda }_{zar}}$

$\displaystyle {{d}_{3}}=5\frac{{{\lambda }_{zar}}}{4}$

k. mertebeden aydınlık için

$\displaystyle d=\left( 2k-1 \right)\frac{{{\lambda }_{zar}}}{4}$

Burada k, kaçıncı mertebeden zar kalınlığını olduğunu gösterir.

k= 1, 2, 3 … gibi pozitif tamsayı değerleridir.

b. Işığın geldiği taraftan bakan gözün zarı karanlık görmesi için zar kalınlığı:

Yol farkı = $\displaystyle 2d-\frac{{{\lambda }_{zar}}}{2}=\left( n-\frac{1}{2} \right){{\lambda }_{zar}}$

olunca K yüzeyinin karanlık oluşacağını biliyoruz.

1. mertebeden karanlık için,

$\displaystyle 2{{d}_{1}}-\frac{{{\lambda }_{zar}}}{2}=1.\frac{{{\lambda }_{zar}}}{2}$

$\displaystyle {{d}_{1}}=1.\frac{{{\lambda }_{zar}}}{2}$

2. mertebeden karanlık için,

$\displaystyle 2{{d}_{2}}-\frac{{{\lambda }_{zar}}}{2}=3.\frac{{{\lambda }_{zar}}}{2}$

$\displaystyle {{d}_{2}}=2.\frac{{{\lambda }_{zar}}}{2}$

3. mertebeden karanlık için,

$\displaystyle 2{{d}_{3}}-\frac{{{\lambda }_{zar}}}{2}=5.\frac{{{\lambda }_{zar}}}{2}$

$\displaystyle {{d}_{3}}=3.\frac{{{\lambda }_{zar}}}{2}$

k. mertebeden karanlık için,

$\displaystyle d=k.\frac{{{\lambda }_{zar}}}{2}$

Burada k, kaçıncı mertebeden zar kalınlığı olduğunu gösterir. k = 1, 2, 3 . . . gibi pozitif tam sayı değerleridir.

Işığın geçtiği taraftan bakan gözlemci için kalınlığı aynı olan zarı aydınlık ve karanlık görme şartı:

isik-sekil-3-40

Şekil:3-40 da zarı geçen 3 ve 4 ışık dalgaları arasında Yol farkı = $\displaystyle n.\lambda$ ise, L yüzeyi aydınlık Yol farkı = $\displaystyle \left( n-\frac{1}{2} \right)\lambda$ ise, L yüzeyi karanlık görünür.

Normale yakın doğrultuda gönderilen ışık dalgalarının zarı geçen 3 ve 4 nolu ışınlar arasındaki yol farkı 2d olacaktır.

a. Işığın geçtiği taraftan bakan gözün, zarı aydınlık görmesi için zar kalınlığı:

1. mertebeden aydınlık için,

$\displaystyle 2{{d}_{1}}={{\lambda }_{zar}}$

$\displaystyle {{d}_{1}}=1.\frac{{{\lambda }_{zar}}}{2}$

2. mertebeden aydınlık için,

$\displaystyle 2{{d}_{2}}=2{{\lambda }_{zar}}$

$\displaystyle {{d}_{2}}=2.\frac{{{\lambda }_{zar}}}{2}$

3. mertebeden aydınlık için,

$\displaystyle 2{{d}_{3}}=3.{{\lambda }_{zar}}$

$\displaystyle {{d}_{3}}=3.\frac{{{\lambda }_{zar}}}{2}$

k. mertebeden aydınlık için,

$\displaystyle d=k.\frac{{{\lambda }_{zar}}}{2}$

Burada k, kaçıncı mertebeden zar kalınlığı olduğunu göstermekle birlikte k = 1, 2, 3 … gibi tam sayı değerleridir.

b. Işığın geçtiği taraftan bakan gözün, zarı karanlık görmesi için zar kalınlığı:

1. mertebeden karanlık için;

$\displaystyle 2{{d}_{1}}=1.\frac{{{\lambda }_{zar}}}{2}$

$\displaystyle {{d}_{1}}=1.\frac{{{\lambda }_{zar}}}{4}$

2. mertebeden karanlık için;

$\displaystyle 2{{d}_{2}}=3.\frac{{{\lambda }_{zar}}}{2}$

$\displaystyle {{d}_{2}}=3.\frac{{{\lambda }_{zar}}}{4}$

3. mertebeden karanlık için;
$\displaystyle 2{{d}_{3}}=5.\frac{{{\lambda }_{zar}}}{2}$

$\displaystyle {{d}_{3}}=5.\frac{{{\lambda }_{zar}}}{4}$

k. mertebeden karanlık için;
$\displaystyle d=\left( 2k-1 \right).\frac{{{\lambda }_{zar}}}{4}$

Burada k, kaçıncı mertebeden zar kalınlığı olduğunu gösterir, k = 1, 2, 3 … gibi tamsayı değerleridir.

SONUÇ:

Işığın geldiği taraftan bakan gözün aydınlık gördüğü zarı, ışığın geçtiği taraftan bakan göz karanlık olarak görür. Işığın geldiği taraftan bakan gözün karanlık gördüğü zarı da, ışığın geçtiği taraftan bakan göz aydınlık görür.

Kalınlığı Değişen Zarlarda Işığın Girişimi:

Kalınlığı sıfırdan başlayarak düzgün şekilde artan bir zara ışığın geldiği taraftan bakan göz sıfıra yakın kalınlığı karanlık; bundan sonra aydınlık, karanlık, aydınlık … şeklinde girişim saçaklarını eşit aralıkla ince şeritler halinde sıralanmış olarak görür (Şekil:3-41)

isik-sekil-3-41

Işığın geldiği taraftan bakan göze göre en az (minimum) zar kalınlığı;

aydınlık için;

$\displaystyle d=\left( 2k-1 \right).\frac{{{\lambda }_{zar}}}{4}$

bağıntısında k=l alınarak $\displaystyle d=\frac{{{\lambda }_{zar}}}{4}$ olur.

karanlık için,

$\displaystyle d=k.\frac{{{\lambda }_{zar}}}{2}$

bağıntısında k=l alınarak $\displaystyle d=\frac{{{\lambda }_{zar}}}{2}$ olur.

Işığın geçtiği taraftan bakan göze göre en az zar kalınlığı aydınlık için $\displaystyle \frac{{{\lambda }_{zar}}}{2}$ , karanlık için $\displaystyle \frac{{{\lambda }_{zar}}}{4}$ göze göre aydınlık için en az zar kalınlığı şartı, ışığın geçtiği taraftan bakan göze göre karanlık için en az zar kalınlığı şartına eşittir.

Tersi durum için de aynı şey geçerlidir.

2 inci, 3 üncü . . . n inci saçakları bulunduğu yerdeki zar kalınlığı k yerine değerleri yazılarak bulunur.

isik-sekil-3-42

UYARI :

Şekil: 3-42 de zarı geçen ışığın bulunduğu ortam zardan daha kırıcı olursa, ışığın geldiği tarafta yansıyan atmalar arasında faz farkı olmazken, geçen taraftaki atmalar arasında zıt faz oluşur. Bunun sonucunda da $\displaystyle \frac{{{\lambda }_{zar}}}{2}$ farkı meydana gelir. Zarın altında zardan daha az kırıcı ortam varken, aydınlık için kullanılan bağıntılar burada karanlık için; karanlık için kullanılan bağıntılar da aydınlık için kullanılacaktır.

1 Yorum

EMRE TAŞ on 31 Aralık 2021 09:01

Merhaba. Öncelikle bu yayını bizimle paylaştığın için teşekkürler.

Şekil : 3-37 ve Şekil : 3-42 ‘de ışık daha yoğun ortama giriyor. Az yoğun ortamdan çok yoğun ortama geçerken başyukarı (tepe) olarak gelen atma baş aşağı (çukur) olarak yansımaz mı? Şekillerde Baş yukarı (tepe) olarak yansımakta?