KIRILMA (REFRAKSİYON)  

Işık için kırılma , belirli bir ortam çifti için insidans açısı θ ₁ ve kırılma açısı  θ₂ sinüslerinin oranının faz hızlarının oranına (v ₁ / v) eşit olduğunu belirten Snell yasasını izler.₂) iki ortam içinde veya eşdeğer olarak iki ortamın kırılma indekslerine ( n ₂ / n ₁ ). ^[2]

IŞIK

GENEL AÇIKLAMA 

1. Işık vakum dışında bir ortamdan geçerken yavaşlar (hava, cam veya su gibi). Bunun nedeni saçılma veya emilim değildir. Daha ziyade, elektromanyetik bir salınım olarak ışığın kendisi, elektronlar gibi elektrik yüklü diğer parçacıkların salınmasına neden olur . Salınımlı elektronlar, orijinal ışıkla etkileşime giren kendi elektromanyetik dalgalarını yayar. Ortaya çıkan “birleşik” dalga, bir gözlemciyi daha yavaş bir hızda geçiren dalga paketlerine sahiptir. Işık etkili bir şekilde yavaşladı. Işık vakuma döndüğünde ve yakınlarda elektron olmadığında, bu yavaşlama etkisi sona erer ve hızı c’ye döner.
2. Işık girdiği, çıktığı ya da geçtiği ortamı değiştirdiği zaman, bir açıyla, dalga cephesinin bir tarafı ya da diğeri diğerinden önce yavaşlar. Işığın bu asimetrik yavaşlaması, hareket açısını değiştirmesine neden olur. Işık sabit özelliklere sahip yeni ortamın içine girdikten sonra tekrar düz bir çizgide ilerler.

Bir ortamda ışığın yavaşlaması için açıklama

Yukarıda tarif edildiği gibi, ışık hızı vakumdan başka bir ortamda daha yavaştır. Bu yavaşlama hava, su veya cam gibi herhangi bir ortam için geçerlidir ve kırılma gibi olaylardan sorumludur. Işık ortamdan ayrılıp vakuma döndüğünde ve yerçekimi etkilerini görmezden geldiğinde, hızı vakumda olağan ışık hızına geri döner, c .

Bu yavaşlama için, atomlardan ışık saçılması veya atomlar tarafından emilmesi ve yeniden yayılması fikrine dayanan genel açıklamalar yanlıştır. Bunun gibi açıklamalar, artık tek bir yönde hareket etmeyeceği için, ortaya çıkan ışıkta “bulanıklaştırma” etkisine neden olacaktır. Ancak bu etki doğada görülmez.

Daha doğru bir açıklama ışığın doğasına elektromanyetik bir dalga olarak dayanır . ^[5] hafif bir salınım elektrik / manyetik dalga olduğu için, bir ortam içinde seyahat eden ışık elektriksel olarak yüklü neden elektronlar da salınım için malzeme elde edildi. (Malzemenin protonları da salınır, ancak yaklaşık 2000 kat daha büyük olduklarından, hareketleri ve dolayısıyla etkileri çok daha küçüktür). Hareketli bir elektrik yükü kendi elektromanyetik dalgalarını yayar. Salınımlı elektronlar tarafından yayılan elektromanyetik dalgalar, havuzdaki su dalgalarına benzer şekilde, yapıcı girişim olarak bilinen bir süreç olan orijinal ışığı oluşturan elektromanyetik dalgalar ile etkileşime girer.. İki dalga bu şekilde müdahale ettiğinde, ortaya çıkan “birleşik” dalganın bir gözlemciyi daha yavaş bir hızda geçiren dalga paketleri olabilir. Işık etkili bir şekilde yavaşladı. Işık malzemeden ayrıldığında, elektronlarla olan bu etkileşim artık gerçekleşmez ve bu nedenle dalga paket oranı (ve dolayısıyla hızı) normale döner.

Bir ortama girip çıkarken ışığın bükülmesine ilişkin açıklama

Şekilde olduğu gibi hızının daha yavaş olduğu bir malzemeden diğerine giden bir dalgayı düşünün. Malzemeler arasındaki ara yüzeye bir açıda ulaşırsa, dalganın bir tarafı önce ikinci malzemeye ulaşacak ve bu nedenle daha önce yavaşlayacaktır. Dalganın bir tarafı daha yavaş ilerlerken, tüm dalga o tarafa doğru dönecektir. Bu nedenle, daha yavaş bir malzemeye girerken bir dalga yüzeyden uzağa veya normale doğru eğilir . Hızın daha yüksek olduğu bir malzemeye ulaşan bir dalganın tersi durumda, dalganın bir tarafı hızlanır ve dalga o taraftan uzaklaşır.

Aynı şeyi anlamanın başka bir yolu da arayüzdeki dalga boyundaki değişikliği dikkate almaktır. Dalga dalga farklı hızda burada başka bir malzemeden gittiğinde v, frekans f dalga aynı kalır, ancak arasındaki mesafe olacak dalga cephelerinin veya dalga boyu λ = v/f değişecektir. Hız, sağdaki şekilde olduğu gibi azalırsa, dalga boyu da azalacaktır. Dalga cepheleri ve arayüz arasındaki bir açı ve dalga cepheleri arasındaki mesafe değişimi ile açı, dalga cephelerini sağlam tutmak için arayüz üzerinde değişmelidir. Bu düşüncelerden insidans açısı arasındaki ilişki θ ₁ , iletim açısı θ ₂ ve iki malzemede v ₁ ve v ₂ dalga hızları elde edilebilir. Bu kırılma veya Snell yasasıdır ve ^[6] olarak yazılabilir.

 .

Kırılma olgusu daha temel bir şekilde 2 veya 3 boyutlu dalga denkleminden türetilebilir. Arayüzdeki sınır koşulu daha sonra dalga vektörünün teğetsel bileşeninin arayüzün iki tarafında aynı olmasını gerektirir. ^[7] Dalga vektörünün büyüklüğü dalga hızına bağlı olduğundan, bu dalga vektörünün yönünde bir değişiklik gerektirir.

Yukarıdaki tartışmadaki ilgili dalga hızı, dalganın faz hızıdır . Bu tipik olarak bir dalganın daha gerçek hızı olarak görülebilen grup hızına yakındır, ancak farklı olduklarında, kırılma ile ilgili tüm hesaplamalarda faz hızının kullanılması önemlidir.

Bir sınıra dik olarak hareket eden bir dalga, yani dalga önlerinin sınıra paralel olması, dalganın hızı değişse bile yönü değiştirmeyecektir.

KIRILMA YASASI

Işık için, bir malzemenin kırılma indisi n, malzemedeki dalga fazı hızından v daha sık kullanılır. Bununla birlikte,  vakum c’deki ışık hızı ile doğrudan ilişkilidir.

 .

Bu nedenle optikte kırılma yasası tipik olarak şu şekilde yazılır:

 .

SU YÜZEYİNDE KIRILMA  

Suyun yukarıdan bakıldığında göründüğü derinlik , görünen derinlik olarak bilinir. Bu, yüzeydeki balık avı için önemli bir husustur, çünkü hedef balığın farklı bir yerde görünmesini sağlayacaktır ve balıkçının balığı yakalamak için daha düşük bir hedef alması gerekir. Tersine, suyun üstündeki bir nesne, suyun altından bakıldığında daha yüksek bir görünür yüksekliğe sahiptir. Ters düzeltme bir okçu balığı tarafından yapılmalıdır . ^[8]

Küçük insidans açıları için (normalden ölçülür, sin θ yaklaşık olarak tan θ ile aynı olduğunda), görünen derinliğin gerçek derinliğe oranı, havanın kırılma indekslerinin suya olan oranıdır. Gelme açısı 90 yaklaşımlar gibi, ^o , görünür derinliği sıklığı yüksek açılarla gözlem sınırlar yansıma artar de olsa, sıfırdır. Tersine, görünen açı insidans açısı (aşağıdan) arttıkça sonsuzluğa yaklaşır, ancak daha önce, toplam iç yansıma açısı yaklaştıkça, bu sınıra yaklaşıldıkça görüntü de kaybolur.

DAĞILIM

Kırılma aynı zamanda gökkuşağılardan ve beyaz ışığın cam prizmadan geçerken gökkuşağı spektrumuna bölünmesinden de sorumludur . Camın kırılma indisi havadan daha yüksektir. Beyaz bir ışık demeti havadan frekansa göre değişen bir kırılma indisine sahip bir malzemeye geçtiğinde, beyaz ışığın farklı renkli bileşenlerinin farklı açılarda kırıldığı, yani farklı şekillerde büküldüğü bir dağılım meydana gelir. arayüzde tutar, böylece ayrılırlar. Farklı renkler farklı frekanslara karşılık gelir.

ATMOSFERİK KIRILMA 

Havadaki sıcaklık değişimleri de ışığın kırılmasına neden olabilir. Bu, sıcak ve soğuk hava örneğin ateşte, motor egzozunda veya soğuk bir günde bir pencere açıldığında karıştırıldığında ısı pusluğu olarak görülebilir . Bu, karışık havadan görüntülenen nesnelerin, sıcak ve soğuk hava hareket ettikçe parıldadığını veya rastgele hareket ettiğini gösterir. Bu etki, yüksek büyütmeli telefoto lensler kullanılırken güneşli bir gün boyunca hava sıcaklığındaki normal değişikliklerden de görülebilir ve bu durumlarda genellikle görüntü kalitesini sınırlar.^[9] Benzer şekilde, atmosferik türbülans, astronomik  teleskopların görüntülerinde hızla değişen çarpıtmalara neden olurbu atmosferik bozulmaların üstesinden gelmek için adaptif optik veya başka teknikler kullanmayan karasal teleskopların çözünürlüğünü sınırlamak .

Klinik önemi

Tıpta özellikle optometri, oftalmoloji ve Orthoptics, kırılma (olarak da bilinir refraktometre) bir olduğu bir klinik testtir. Phoropter uygun tarafından kullanılıyor olabilir profesyonel göz bakımı gözün belirlemek için kırılma hatayı ve en iyi düzeltici lensler reçete edilecek. En keskin, en net görüşü sağlayan dereceli optik güçler veya odak uzunluklarındaki bir dizi test lensi sunulmaktadır. ^[10]

GALERİ

Su dalgaları sığ suda daha yavaş seyahat eder. Bu, dalgalanma tanklarındaki  kırılmayı göstermek için kullanılabilir ve ayrıca kıyı şeridindeki dalgaların sahile dikey bir açıya neden vurma eğiliminde olduğunu açıklar. Dalgalar derin sulardan kıyıya yakın sığ suya doğru ilerledikçe, orijinal hareket yönlerinden kıyı şeridine daha normal bir açıda kırılırlar. ^[11]

AKUSTİK 

İçinde su altı akustik, kırılma bükme veya sonuç ray içinden geçtiği bir ses ışınını eğri olan ses hızı gradyanı farklı bir hızda bir bölgeye bir ses hızı bölgeden. Işın bükme miktarı, ses hızları arasındaki farkın miktarına, yani sıcaklık, tuzluluk ve suyun basıncındaki değişime bağlıdır. ^[12] Benzer akustik etkileri Dünya atmosferinde de bulunur. Atmosferdeki sesin kırılması olgusu yüzyıllardır bilinmektedir; ^[13] Ancak, 1970’lerin başlarından itibaren, bu etkinin yaygın analizi kentsel tasarım yoluyla moda haline geldi.karayolları ve gürültü bariyerleri  ele  meteorolojik düşük atmosferdeki ses ışınlarının eğilme etkisini. ^[14]

KAYNAKÇA