OPTİK 129

1.

x 2m

I K L••

K ve L noktalarındaki aydınlanmalar yazılıp oran-lanırsa,

EE

L

K =

( )

I

I

x

x

2 2

2

+

1625 = ( )

x

x 22

2+

45 =

xx 2+

5x = 4x + 8

x = 8 m olur.

2. I2=400 cdI1=100 cd

d1

ekran

d2

1,2m

Aydınlanmanın eşit olabilmesi için ekranın küçük kaynağa olan uzaklığı,

( , )

,

,

,

, .

I I

E E

d d

d d

d d

d d

d

d m cm olur

100

1 2

400

11 2

2

2 1 2

3 1 2

0 4 40

–

–

–

1 2

121

222

12

12

1 1

1 1

1

1

=

=

=

=

=

=

= =

3. Ya rı say dam mad de ışı ğın % 40 ını ge çir di ğin den, ge çen ışı ğın şid de ti,

. 900. 360Ι Ι cd10040

10040I = = =

olur. Şe kilde O nok ta sın da ki ay dın lan ma,

.ΙE lx olur

2 4360 90

›

2= = =

4. Her iki du rum da ki ay dın lan ma lar ya zı lıp oran la nır sa,

.

.

I

I

EE

d

d

x

x

x olur

100

4030

100

75

2

1

2

2=

=

=

Işık filtresi üzerine gelen ışığın % 75 ini geçirir, % 25 ini soğurur.

5. a) Kay nağın top lam ışık akı sı,

Φ = 4pI = 4.3.40 = 480 lm olur.

b) Yü zey de ki ay dın lan ma şid de ti,

IEd

lx1

40 40Y 2 2= = = olur.

c) Yüzeye düşen ışık akısı,

ΦY = EY.A = 40.5 = 200 lm olur.

BÖLÜM 1AYDINLANMA

AydınlanmaSınıf Çalışması

Alıştırmalar

OPTİK130

6.

I

rO

Y

X3r

a) Kü re ler ya rım ol du ğun dan akı ya rı ya dü şer. Y kü re sin den ge çen akı,

4 .Ι21

Y rU U= =

olur. X kü re sin den ge çen akı,

4 . .

1 .

Ι olur

olur

21

X

Y

X

rU U

U

U

= =

=

b) Y kü re si üze rin de ki ay dın lan ma şid de ti,

ΙE Er

Y 2= =

olur. X kü re si üze rin de ki ay dın lan ma şid de ti,

( )

.Ι ΙEr r

E

3 91

9X 2 2= = =

bulunur.

7.

K..I

perdeengel

d

•K.•••

Engel perdeye yaklaştırıldığında perde üzerinde ışık alan bölgenin alanı azalır. Dolayısıyla perde üzerindeki ışık akısı azalır.

UP azalır.

Kaynağın oluşturduğu toplam ışık akısı U = 4rI olup perdenin hareketine bağlı değildir.

U değişmez.

Kaynağın perdeye olan uzaklığı ve ışık kaynağının şiddeti değişmediğinden kaynağın K noktasında

yaptığı aydınlanma EK = d2

I değişmez.

OPTİK 131

1. Bir ışık kaynağının yaydığı ışık şiddeti, fizikteki temel büyüklüklerden biridir. Birimi candela (cd) dır.

Işık şiddeti birim zamanda kaynaktan yayımlanan foton sayısının bir ölçüsüdür.

I. ve II. yargılar yanlıştır. III. yargı doğrudur.CEVAP C

2. SI birim sisteminde ışık şiddeti birimi candela (cd) dır.

Işık akısı U harfiyle gösterilir. Birimi lümendir. Bir cismin görülebilmesi için aydınlanma şiddeti

belirli değerlerin üzerinde olmalıdır. Aydınlanma şiddeti birimi lüks (lx) tir.

CEVAP A

3.

r 2r

L

K

4II

E1 ; U1

E2 ; U2

Kürelerin yüzeylerine gelen ışık akıları,

..

4 .I

I olur44 4

1

21 2

r

r

U

UU U

==

=4

Kürelerin yüzeylerindeki aydınlanma şiddetleri,

( )

.

I

4I I I

Er

Er r r

E E olur

2 4

4

1 2

2 2 2 2

1 2

=

= = ==

_

`

a

bbb

bb

I. ve III. eşitlikler doğrudur.

CEVAP E

4. Işığın tanecik modeline göre ışık sonsuz küçük taneciklerden oluşmuştur. Fotoelektrik olayı X ışın-ları, Compton olayı ve siyah cisim ışıması tanecik modeliyle açıklanır. Newton, Compton, Planck ve Einstein tanecik modelini savunmuştur.

I. yargı yanlıştır. II. yargı doğrudur. Bazı olaylarda ışık tanecik bazı olaylarda da dalga

gibi davranır. III. yargı doğrudur.

CEVAP D

5. Kürenin yüzeyindeki toplam ışık akısı U = 4rI eşit-liğinden bulunur. U bilindiğine göre ışık kaynağının I şiddeti bulunabilir.

Kürenin iç yüzeyindeki aydınlanma şiddeti, E = r2

I eşitliğinden I ve r bilinenleriyle bulunabilir.

Işık kaynağının enerjisi bu verilenleriyle buluna-maz.

CEVAP D

6.

r

.

1

23

O X düzlemi

Işık kaynağının her üç durumda yaptığı aydınlan-malar,

. ° .

. ° .

.

I I

I

I I

cos

cos

Er r

Er

Er r

E E E olur

6021

3023

> >

1 2 2

2 2

3 2 2

2 3 1

= =

=

= =

_

`

a

bbbb

bbbb

CEVAP D

ÇÖZÜMLER

AydınlanmaTest1

OPTİK132

7. Işık kaynağı kü- rI

K

a 2a

M

L

renin merkezine konduğundan K, L, M noktaları kaynağa eşit uzaklıktadır ve ışınlar bu noktala-ra dik gelir. Bu durumda tüm noktalardaki aydın-lanmalar eşit ve EK = EL = EM olur.

CEVAP A

8.

aydınlanmaşiddeti

0

I

yarıçap

ışıkakısı

0

III

aydınlanmaşiddeti

aydınlanmaşiddeti

0

II

ışıkşiddeti

Kürenin merkezine konan ışık kaynağının oluştur-

duğu aydınlanma şiddeti E = r2

I eşitliğinde görül-

düğü gibi r ile ters, I ile doğru orantılı olduğundan I ve II grafikleri doğru çizilmiştir.

Işık akısı U = 4rI = E.A eşitliğinden bulunur. Işık akısı, aydınlanma şiddeti ile doğru orantılı oldu-ğundan grafiği III teki gibi olur. Soruda verilen grafik yanlıştır.

CEVAP C

9.

A

U

K L

. .

Paralel ışık demeti içindeki levha üzerindeki akı her noktada aynıdır. Levha K seviyesinden L sevi-yesine getirildiğinde levha üzerinden geçen akı değişmez.

I. yargı doğrudur. Levha yüzeyindeki aydınlanma şiddeti,

E = AU dır.

II. yargı doğrudur. Levha ışık demetine paralel hale getirildiğinde yüze-

ye ışık düşmez. Yüzey üzerinden geçen akı sıfırdır. III. yargı doğrudur.

CEVAP E

10.

.

I

I

EE

x

x

x

x

xx

xx

olur

4

14

2

21

22

12

1222

1

2

2

1

=

=

=

=

uzaklık0

aydınlanmaşiddeti

4E

E

x1 x2

CEVAP C

11. I ışık kaynağının L, M ve

I

L.

45°N

K

dKdL

dMdN

M

N•

•

45°N

•

.•

N noktalarına olan uzak-lıkları dK = dM > dN > dL dir.

Aydınlanma şiddeti uzaklıkla ters orantılıdır.

Işınlar yüzeye dik geldi-ğinde aydınlanma mak-simumdur. I ışık kayna-ğından çıkan ışınlar L ve N noktalarına dik gelmek-tedir.

dN > dL olduğundan EL > EN olur. I ışık kaynağının K ve M noktalarına olan uzaklığı

en büyük ve yüzeye dik gelmediğinden K ve M deki aydınlanmalar en küçüktür.

Bu durumda EL > EN > EK = EM olur. I. ve III. yargılar doğrudur. II. yargı yanlıştır.

CEVAP E

12.

KL..

I

perdeengel

d

•L.•••A

Perde üzerindeki akı delikten geçen ışın miktarına bağlıdır. Deliğin alanı A büyütüldüğünde perde üzerindeki akı U artar.

I ışık kaynağının L noktasındaki aydınlanma

E = d2

I dir. I ve d değişmediğinden L noktasındaki

aydınlanma değişmez.CEVAP B

OPTİK 133

1. Işığın tanecik ve dalga olmak üzere iki modeli var-dır. Işık bir olayda ya tanecik modeline ya da dalga modeline uygun davranır.

Fotoelektrik olay, X ışınları, Compton olayı ve siyah cisim ışıması tanecik modeliyle açıklanır. Girişim ve kırınım olayları ve ise ışığın dalga modeliyle açıklanır.

Newton, Compton, Planck, Einstein tanecik mode-linin savunucularındandır.

Young, Huygens ve Maxwell ise dalga modelinin kurucularındandır.

Luis de Broglie ise ışığın kabul gören iki teorisini birleştirmiştir.

CEVAP B

2. Kaynak küre içerisinde

IX

Y

Z

T

••

P

O r

•

•

•iken kaynağın oluştur-duğu toplam ışık akısı, U = 4rI olup sabittir. Kaynak hareket ettirildi-ğinde toplam akı değiş-mez.

I. yargı doğrudur. Kaynak O dan P ye

hareket ederken X, Y ve Z noktalarındaki aydın-lanma şiddeti azalır.

III. yargı doğrudur. Kürenin XT ve TZ bölümündeki akı artarken XY ve

YZ bölümlerindeki akı azalır. II. yargı doğrudur.

CEVAP E

3. Öğrenci ışık şiddetinin O

d

perde

OI .

noktasına olan uzaklığını değiştirdiğinden bağımsız değişken d uzaklığıdır. Bağımlı değişken O nokta-sındaki aydınlanma şiddeti, kontrol edilebilen değişken ışık kaynağıdır.

I. yargı doğrudur. II. ve III. yargılar yanlıştır.

CEVAP A

4. Kaynaktan çıkan ışık

I=50 cd=50 cd

A=0,5 m2

r=0,5 m

.

.

.

akısı, UK = 4r.I = 4.3.50 = 600 Im olur. I. yargı doğrudur. Işınlar yüzeye dik ola-

rak geldiğine göre, aydınlanma şiddeti,

( , )

E

r 0 5

502

2 2

I= = = lüks olur.

II. yargı doğrudur. Yüzeye gelen ışık akısı, Uy = E.A = 2.0,5 = 1 lm olur. III. yargı yanlıştır.

CEVAP C

5. L

2r

K O

Mr

P

N

r

i1

I1

U1

I2

i2

U2

I3i3

U3

Kürelerin merkezlerindeki kaynakların ışık şiddet-leri eşit olduğundan, oluşturdukları toplam akılar da eşit ve 4pI dır. Yüzeylerden geçen akı, yüzey-lerin sınırladığı açıya bağlıdır.

q2> q1 = q3 olduğundan Φ2> Φ1 = Φ3 olur.

CEVAP D

6. Levha ışık şiddetine dik tutulduğunda aydınlanma ve levhadan geçen akı maksimumdur.

Levha ışık ışınlarına paralel olarak tutulursa akı sıfır olur.

Işık ışınları ile yüzeyin normali arasındaki açı art-tıkça akı da azalır. i1 > i2 olduğundan 2. yüzeyden geçen akı, 3. yüzeyden geçen akıdan daha büyük olur.

Bu durumda U1 > U2 > U3 olur.CEVAP A

ÇÖZÜMLER

AydınlanmaTest2

OPTİK134

7.

AX

2d

d

d

d

X Y

A2=4AA1=4A

aaI

Işık kaynağının toplam ışık akısı U = 4rI dır. Açılar eşit olduğundan X ve Y levhalarından geçen akılar eşittir.

UX = UY = U olur. I. yargı doğrudur. Yüzeylerin alanları, AX = A & AY = 4A olur. Yüzeylerdeki aydınlanma şiddetleri,

EX = AU = E

EY = A4

U = E4

olur.

II. yargı yanlıştır. Y levhası ışık kaynağına doğru yaklaştırıldığında

ışık kaynağının Y levhasına olan uzaklığı aza-lacağından üzerindeki aydınlanma şiddeti artar. Levhadan geçen akı,

UıY = Eı

Y.AY

olduğundan üzerinden geçen akıda artar. III. yargı doğrudur.

CEVAP D

8.

A

Şekil-I2U

K

2A

Şekil-II2U

L

2A

Şekil-III

U

P

Bir yüzeydeki aydınlanma şiddeti birim yüzeydeki

akı miktarına eşit olup, E = AU eşitliğiyle bulunur.

K, L ve P levhalarındaki aydınlanma,

EK = A

2U = 2E

EL = A2

2U = AU = E

EP = A2

U = E2

olur.

Bu durumda EK > EL > EP olur.CEVAP C

9.

d

Şekil-I

IK

L

i

NN

O

d.

Şekil-III

IM

O

d

Şekil-II

I

O

Bir kaynağın bir noktada oluşturduğu aydınlanma

şiddeti E = r2

I .cosi eşitliğinden bulunur. Burada i

gelen ışığın o noktanın normali ile yaptığı açıdır. K noktasındaki aydınlanma,

EK = d2

I

L noktasındaki aydınlanma,

EL = d2

I cosi

M noktasındaki aydınlanma,

EM = d2

I .cos90° = 0 olur.

Bu durumda, EK > EL > EM olur.CEVAP B

10.

I

K

Ld •

•aN

Şekil-I

I

K

L•

Pd

d

d

Şekil-II

•

•

Levha Şekil-I den Şekil-II deki duruma getirilirse L noktasına gelen ışınlar dik gelir ve d uzaklığı değişmez. Bu durumda L noktasındaki aydınlan-ma değişmez.

Şekil-I de L noktasına gelen ışınlar a açısıyla gelir. Levha Şekil-II deki gibi küresel hale getirilirse ışınlar yüzeye dik gelir ve kaynağa olan uzaklığı d olur. Yani azalır. Bu durumda aydınlanma artar. Işık kürenin merkezine geldiğinden küre yüzeyin-deki tüm noktalarda aydınlanmalar eşittir.

CEVAP E