10 Sınıf Fizik Gölge Çözümlü Sorular

• Pencere camı gibi ışığı tamamen geçiren maddelere saydam madde denir. Saydam madde arkasındaki nesneleri net olarak görebiliriz.
• Saydam maddenin kalınlığı artarsa, geçen ışık miktarı azalır ve biraz renklenmiş görünür.
• Işığı kısmen geçiren maddelere yarı saydam madde denir. Buzlu cam yarı saydam bir maddedir. Bu tür maddeler arkasındaki nesneler bulanık görünür.
• Işığı hiç geçirmeyen maddelere ise saydam olmayan ya da opak maddeler denir. Demir ve tahta opak maddedir. Opak maddelerin arkasında kalan nesneler görülmez.
• İğne ucu kalınlığında olduğu kabul edilen ya da iğne ucu kalınlığında bir delikten sızıp geldiği kabul edilen ışık kaynaklarına noktasal ışık kaynakları denir.
• Belirli bir çapı olan el feneri ve araba farı gibi ışık kaynaklarına noktasal olmayan ışık kaynakları denir.
• Işığın opak cisimler üzerine düşerek, cisimlerin arka taraflarında oluşturduğu karanlık alana gölge denir.
• Hiç bir ışık kaynağından ışınların ulaşmadığı bölgeye tam gölge denir. Bütün ışık kaynaklarından ışınların ulaştığı bölgelere aydınlık denir.
• Işık kaynaklarından bazılarından ışık alan bazılarından ışık alamayan bölgelere yarı gölge denir. Yarı gölgeler, kendi içinde ışık alma miktarına göre, aydınlığa ya da tam gölgeye yakın tonlarda olabilir.

Işık doğrusal yolla yayıldığı için önüne opak (ışığı geçirmeyen) madde konulunca gölgesi oluşur. Bir düzenekte var olan ışık kaynaklarının tamamından ışık olmayan bölgede tam gölge elde edilirken, ışık kaynaklarının bazısından ışık alıp bazısından ışık almayan bölgede yarı gölge oluşur.

Yukarıdaki şekilde noktasal ışık kaynağından sonsuz tane ışık yayılmaktadır. Bu kaynağın önüne saydam olmayan (opak) bir cisim konulduğunda perdede ışık almayan bölge oluşmaktadır. Bu bölgeye tam gölge denir. Düzeneklerde kullanılan ışık kaynaklarının sayısı ve türü gölge olaylarını etkiler.

Bir Noktasal Kaynakla Oluşturulan Gölge

Şekildeki gibi ölçekli bir düzlemde noktasal bir kaynak önüne ışığı geçirmeyen küresel bir cismi yerleştirdiğimizde cismin alt ve üst noktasına noktasal kaynaktan ışın çizilir. Perdeye düşen bu ışınlar arasında kalan bölge de tam gölge oluşur. Perdede oluşan tam gölgenin boyu benzerlikle bulunabilir. Düzenekte cismin kaynağa uzaklığı d iken yarıçapı r ise tam gölgenin oluştuğu perdenin kaynağa uzaklığı 2d iken yarıçapı 2r olur.

Şekil ll deki gibi ölçekli bir düzlemde noktasal bir kaynak önüne 2h boyunda kalem yerleştirildiğinde perdede 6h boyunda kalemin gölgesi oluşur. Kalemin kaynağa uzaklığı d, perdenin kaynağa uzaklığı 3d olduğundan 2h boyundaki kalemin 6h boyunda gölgesi oluşur.

Noktasal kaynağın önüne Şekil lll teki gibi iki tane saydam olmayan cisim konulduğunda perde üzerinde iki tane gölge elde edilir. Cisimler özdeş ve kaynağa uzaklıkları eşit olduğu için gölgelerin alanları da eşit olur.

Şekil l de perde üzerinde oluşan tam gölgenin alanını artırmak istediğimizde aşağıdaki işlemler yapılabilir.

• Cismi büyüttüğümüzde perde üzerindeki tam gölge alanı doğal olarak anacaktır.
• Perde cisimden uzaklaştırıldığında ışınlar arasındaki mesafe artacağından perde Üzerindeki tam gölge alanı artacaktır.
• Noktasal kaynak cisme yaklaştırıldığında ya da cisim noktasal kaynağa yaklaştırıldığında ışınlar arasındaki 6 açısı anacağından tam gölge de artacaktır.

İki Noktasal Kaynakla Oluşturulan Gölge

Bir noktasal kaynakla yaptığımız işlemi iki noktasal kaynak verildiğinde de aynen uygulayacağız. Her noktasal kaynak- tan cismin alt ve üst noktasına ayrı ayrı ışınlar gönderildiğinde perdeye çarpan bu ışınlar arası sınırlar hemen belirlenir. Her iki kaynaktan ışık almayan bölgeler tam gölge, kaynakların birinden ışık alıp diğerinden ışık almayan bölgede yarı gölge oluşur.

Cismin alt ve üst noktasına her bir kaynaktan ışınlar çizilip daire içine alındığında şekildeki gibi bir görüntü elde edilir.

Küresel Kaynakla Yapılan Gölge Olayları

Karanlık bir ortamda küresel bir ışık kaynağının önüne ışığı geçirmeyen küresel bir cisim konulduğunda kaynağın üst ve alt noktasından cismin alt ve üst noktasına ışınlar gönderilir. Perde üzerine düşen ışınlardan içtekiler ve dıştakiler kendi aralarında birleştirildiğinde şekildeki gibi içte tam gölge, dışta yarı gölge oluşur. Küresel kaynağın yarıçapı cisminkinden küçük olduğundan tam gölge yarıçapı büyük olur.

Şekil ll deki gibi küresel kaynakla cisim eşit yarıçaplı olduğunda yine perdede tam ve yarı gölge elde edilir. Bu durumda tam gölgenin yarıçapı cisminkine ve küresel kaynağın yarıçapına eşit olur.

Şekil III teki gibi cisimden daha büyük bir küresel kaynak kullanıldığında düzenekte tam ve yarı gölge olan bölgeler oluşur. Perdeyi koyduğumuz yere bağlı olarak gölgeler oluşur.

Karanlık bir ortamda küresel kaynak ve cisim şekildeki gibi yerleştirilip cismin arkasındaki K, L, M, N, P, R noktalarından küresel kaynağa bakıldığında aşağıdaki gibi görüntüler elde edilir.

Ay ve Güneş Tutulması

Ay ve Dünya hem Güneş etrafında hemde kendi eksenleri etra- fında dönme hareketi yapmaktadır. Dünya&#;nın Güneş etrafında dönmesiyle mevsimler oluşurken, kendi ekseni etrafında döner- ken gece ile gündüz meydana gelir.

Dünya ve Ay&#;ın bu hareketleri sırasında bazen Dünya ile Güneş arasına Ay girerken bazen de Güneş ile Ay arasına Dünya girer. Ay, Dünya ile Güneş arasına şekildeki gibi girdiğinde Ay&#;ın gölgesi Dünya üzerine düşer. Gölgenin düştüğü bölgelerde bulunan kişiler Güneş&#;i göremez. Bu olaya Güneş Tutulması denir. Güneş Tutulması sırasında Dünya üzerindeki her gözlemci Güneş&#;e bakarken aynı şeyi göremez.

Şwkil I de K den bakan tam güneş tutulmasını görürken, L ve M den bakan kısmi güneş tutulmasını görür.

Dünya, Güneş etrafında dönerken Ay ile Güneş arasına şekildeki gibi girdiğinde Dünya&#;nın gölgesi Ay üzerine düşerek Ay&#;ın görünmesini engeller. Bu olaya Ay Tutulması denir.

Gölge Soruları ve Çözümleri

Yansıma Nedir? konusuna gitmek için tıklayın.

Aydınlanma, Tam ve Yarı Gölge Çözümlü Sorular PDF dosyası sınıf fizik dersinde Optik ünitesinde öğrencilerimizin çok işine yarayacağını düşünüyoruz. Bu soru çözümü pdf dosyasında aşağıdaki konular yer almaktadır.

• Aydınlanma nasıl hesaplanır
• Gölge nasıl oluşur?
• Yarı gölge nedir?
• Tam gölge nedir?
• Işık şiddeti nasıl hesaplanır?
• Işık akısı nelere bağlıdır?

Bu konu ile ilgili en güncel kazanımlar aşağıda sıralanmıştır;

AYDINLANMA

Işığın davranış modellerini açıklar.
Modeller açıklanırken ayrıntılara girilmez.
Işık şiddeti, ışık akısı ve aydınlanma şiddeti kavramları arasında ilişki kurar.
a) Deney yaparak veya simülasyonlarla aydınlanma şiddeti, ışık şiddeti, ışık akısı kavramları arasında ilişki kurulur.
b) Işık şiddeti, ışık akısı ve aydınlanma şiddeti kavramları ile ilgili matematiksel modeller verilir.
Matematiksel hesaplamalara girilmez.

TAM GÖLGE ve YARI GÖLGE

Saydam, yarı saydam ve saydam olmayan maddelerin ışık geçirme özelliklerini açıklar.
a) Öğrencilerin gölge ve yarı gölge alanlarını çizmeleri ve açıklamaları sağlanır.
b) Gölge ve yarı gölge ile ilgili matematiksel hesaplamalara girilmez.

Aydınlanma Tam ve Yarı Gölge Çözümlü Sorular PDF dosyasını indirmek için yukarıdaki indir butonuna tıklayınız..

Gölge, ışık ışınlarının yolları üzerindeki saydam olmayan bir engel nedeniyle ulaşamadıkları alana denir. Bir ışık kaynağından çıkan ışınların saydam olmayan bir cisimle karşılaşmaları durumunda ışık cismin arkasına geçemez, böylece cismin arkasında gölgesi oluşur. Tam gölge ve yarı gölge diye iki doğa olayı var, bunları da bu yazıda inceleyeceğiz.

Aşağıdaki resim, bir bardağı, güneş gören bir pencerenin önüne koyup çektiğim bir fotoğraf. Bardağın gölgesinin zeminde oluştuğuna dikkat edin.

Aşağıdaki resimde aynı bardağı bu kez yere koymadım elimde tuttum. Bu sefer bardağın gölgesi duvarda oluştu. Oluştuğu yerler farklı olsa da her iki resimdeki ortak özellik gölgenin karanlık olması.

Bardağın gölgesinin oluşmasının nedeni, bardağın güneşten gelen ışığı arkasına geçirmemesi. Çünkü bu bardak seramik, yani saydam olmayan (opak) bir malzemeden yapılmış. Şimdi sorayım, ya bardak cam gibi saydam bir malzemeden yapılmış olsaydı, o zaman gölgesi oluşur muydu? Yorumlarda cevabınızı bekliyorum.

Tam gölge nedir ve nasıl oluşur?

Işık kaynağından gelen ışınların tamamının cisim tarafından durdurulduğu, hiçbirinin cismin arkasına düşmediği durumda tam gölge oluşur. Bu durumda cismin arkası tamamen karanlık olur. Yalnızca tam gölge noktasal bir ışık kaynağının kullanılmasıyla oluşur. Aşağıdaki fotoğraf yaptığımız bir deneyi gösteriyor. Bir pinpon topuna ip geçirip bir kutunun tavanından sarkıttık. Sonra telefonun flaşını ışık kaynağı olarak kullandık ve pinpon topunun tam gölgesini elde ettik.

Şimdi de bu fotoğrafın şemasını çizelim, ışık ışınlarının pinpon topu tarafından nasıl engellendiğini görelim.

Yukarıdaki resimde bir noktasal ışık kaynağının önüne saydam olmayan küresel bir cisim yerleştirilmiş, cismin arkasına da bir ekran konulmuş. Işık kaynağından çıkan ışınlar her yöne yayılıyor. Ancak cisme denk gelen ışınlar engelleniyor. Işık kaynağından cismin altına ve üstüne doğru çizilen iki ışın, kaynaktan ekrana ulaşabilen ışınların kaldığı bölgeyi belirliyor. Cismin engellediği bölge ise tam gölge oluyor, yani tamamen karanlıkta kalıyor. Gölgenin büyüklüğüyle ışık kaynağının cisme uzaklığına dikkat etmelisiniz. Şimdi soralım, şu sorulara yorumlarda cevabınızı yazabilirsiniz:

1. Cisim ve perde arasındaki mesafe aynı kalmak kaydıyla, noktasal ışık kaynağını cisme yaklaştırırsak gölgesi büyür mü yoksa küçülür mü? Peki ya kaynağı uzaklaştırırsak gölge büyür mü küçülür mü?
2. Işık kaynağı ile cisim arasındaki sabitken perdeyi uzaklaştırırsak gölge büyür mü küçülür mü?
3. Noktasal bir ışık kaynağı için gölgenin büyüklüğü her zaman cismin büyüklüğünden büyük müdür? Eşit veya küçük olabilir mi?

Yukarıdaki resim yine yaptığımız bir başka deneyi (aslında gözlemi) gösteriyor. Bu kez iki pinpon topu kullandık. Öndeki (bize yakın olan) pinpon topu biraz daha yukarıda, arkadaki biraz daha aşağıda. Kutunun arkasındaki ekranda gördüğümüz gölgelerin sizce hangisi hangisine ait? Büyük olan gölge öndeki pinpon topunun mu yoksa arkadakinin mi?

Yarı gölge nedir ve nasıl oluşur?

Yarı gölgeyi anlamak için saydam olmayan bir cismin birden fazla noktasal ışık kaynağıyla aydınlatıldığı durumları incelemeliyiz. Önce iki noktasal ışık kaynağıyla başlayalım. Aşağıdaki fotoğrafta yaptığımız bir başka deneyde iki telefonun flaşını iki noktasal ışık kaynağı olarak kullanıyoruz. Topun iki gölgesinin oluştuğunu ve bunların kesişiminde daha koyu bir karanlığın olduğunu görüyoruz.

Şimdi bu durumun da şemasını çfunduszeue.infoğrafa üstten bakıyoruz bu şemada. Aşağıdaki resimde cisme eşit mesafede iki noktasal ışık kaynağı gösteriliyor. Her ışık kaynağı için sınırları belirleyen ışınları kürenin altına ve üstüne çizdiğimizde, cismin iki gölgesinin oluştuğunu görüyoruz. Eğer bu noktasal ışık kaynaklarının yalnızca birini ya da diğerini kullansaydık bu gölgeler tam gölge olacaktı. Ama ikisini birden kullandığımız için, birinci ışık kaynağı ikinci kaynağın oluşturduğu gölgenin bir kısmını aydınlatıyor. İkinci kaynak da birincinin oluşturduğu gölgenin bir kısmını aydınlatıyor. Bu bölgeler tamamen karanlık olmuyor. İşte bu kısmen karanlık olan bölgelere yarı gölge diyoruz. Resimde gri olarak gösterilen alanlar yarı gölge.

Ama iki noktasal ışık kaynağı kullandığımızda yalnızca yarı gölge oluşmuyor, iki gölgenin kesişiminde bir de tam gölge oluşuyor. Çünkü bu kesişim bölgesi iki kaynaktan da ışık almıyor, tamamen karanlıkta kalıyor. Ayrıca noktasal ışık kaynaklarının cisme eşit mesafede olması gerekmiyor. Aşağıdaki resimde cisimden farklı uzaklıktaki iki noktasal ışık kaynağının oluşturduğu tam gölge ve yarı gölge gösteriliyor.

Yine tam gölgenin iki noktasal ışık kaynağının kesişim bölgesinde olduğunu görüyoruz. Uzaktaki kaynağın ışığının yakındaki kaynağın oluşturduğu gölgenin bir kısmını aydınlattığını ve bu bölgelerde yarı gölge oluştuğunu fark etmiş olmalısınız.

Küresel ışık kaynağı ile gölge oluşumu

Buraya kadar noktasal ışık kaynaklarının oluşturduğu gölgeyi incelemiştik. Şimdi küresel bir ışık kaynağının oluşturduğu gölgeye bakalım. Küresel bir ışık kaynağını bir sürü noktasal ışık kaynağının bir arada toplanmış hali olarak düşünebiliriz. Aşağıdaki resimde bir küresel kaynağın sadece en üst ve en alt bölgelerinde sanki birer noktasal ışık kaynağı varmış gibi hayal ediyoruz.

Küresel kaynağın farklı bölgelerinden gelen ışınlar, diğer bölgelerin oluşturduğu gölgeyi kısmen aydınlattığı için dış kısımda bir yarı gölge oluştuğunu görüyoruz. Ama küresel kaynağın hiç aydınlatamadığı bir bölge var, burada tam gölge oluşuyor.

Gölge ile ilgili kazanımlar

Saydam, yarı saydam ve saydam olmayan maddelerin ışık geçirme özelliklerini açıklar.

• Gölge ve yarı gölge ile ilgili matematiksel hesaplamalara girilmez.
• Öğrencilerin gölge ve yarı gölge alanlarını çizmeleri ve açıklamaları sağlanır.