7.Sınıf Fen Bilimleri 5.Ünite: Işığın Madde İle Etkileşimi

1.IŞIĞIN SOĞURULMASI

Işık ışınları bir maddeye çarptığında maddenin özelliğine göre yansıyabilir, maddeden geçerek yayılabilir ve madde tarafından tutulabilir.

Işığın cisimler tarafından tutulmasına ışığın soğurulması denir. Işık bir enerji türü olduğundan ışığı soğuran madde enerji kazanır. Işığın soğrulması sonucu; sıcaklık artışına, hal değişimine, renk solmasına, bozulmaya, tat değişikliğine ve fotosentez gibi olaylara sebep olur.

Işık ışınları tüm cisimler tarafından eşit miktarda soğurulmaz. Koyu ve mat yüzeyler ışığı daha çok soğurur. Açık renkli yüzeyler ışığı daha çok yansıtır. Soğrulan ışınlar cisimlerde sıcaklık artışına neden olur. Bunun için yazın açık renkli giysiler, kışın koyu renkli giysiler tercih edilir. Bu sayede vücut sıcaklığı dengelenir.

Sıcak iklimlerde binaların dış cepheleri açık renklere boyanır. Böylece ışık az soğurulur, binaların fazla ısınması engellenir.

Güneş panelleri, güneş ışığını elektrik ve ısı enerjisine dönüştürmek için kullanılır. Bu paneller güneş ışığını soğurarak çalışır. Bu nedenle güneş panelleri koyu renkli malzemelerden üretilir.

Evlerde kullanılan perdeler genellikle beyaz kumaşlardan yapılır. Beyaz kumaş, ışığı yansıtarak evdeki eşyaların renklerinin solmasını engeller.

Yazın güneş altında uzun süre bırakılan araçların ön camlarında açık renkli koruyucular kullanılır. Böylece araç içinin aşırı ısınması engellenir.

Güneşten gelen ışık beyaz ışık olarak adlandırılır. Beyaz ışık gerçekte altı farklı renkteki ışık ışınlarının birleşmesi ile oluşur.  Bu ışınlar sırasıyla kırmızı, turuncu, sarı, yeşil, mavi ve mor renktedir.

Beyaz ışığın renklerine ayrılmasına ışık tayfı (ışık spektrumu)  denir.

Güneş ışığı; CD, sabun köpüğü ya da kristal taşın üzerine düştüğünde etrafa farklı renklerde ışık saçıldığı görülür. Bu durum beyaz ışık olan güneş ışınlarının farklı renklere ayrılması sonucudur. Beyaz, bir renk değil tüm renklerin birleşimidir. Tüm renkler karıştığında ışığı beyaz renkte görürüz.

Gökkuşağı, güneş ışınlarının milyonlarca yağmur damlalarının içinden geçerken renklerine ayrılmasıyla oluşur. Bu yüzden gökkuşağı yağmur sonrası ortaya çıkar.

Beyaz ışığın tüm renklerin karışımından oluştuğunu İngiliz bilim insanı Isaac Newton (Ayzek Nivtın), 1670 yılında yaptığı bir deneyle keşfetmiştir.

Cisimler Neden Renkli Görünür?

Işık kaynağından çıkan ışık ışınları cisimlerden yansıyarak gözümüze gelir. Bu ışınlar sayesinde görme olayı gerçekleşir. Cisimler ışığın bütün renklerini yansıtıyorsa beyaz, birini yansıtıyorsa yansıttığı renkte, hepsini soğuruyorsa siyah görünürler.

Beyaz ışık, beyaz renkli cisim üzerine düştüğünde tüm renkleri yansıtıyorsa beyaz görülür.

Beyaz ışık, siyah renkli cisim üzerine düştüğünde hiçbir rengi yansıtmıyor ve hepsini soğuruyorsa siyah görülür.

Cisim, beyaz ışığı oluşturan renklerden hangisini yansıtıyorsa o renkte görünür. Cisimler yansıyan ışık renginde görünür.                                                                      

Beyaz ışık, mavi renkli cisim üzerine düştüğünde cisim sadece mavi rengi yansıtır. Diğer renkleri soğurur.

Beyaz ışık, kırmızı renkli cisim üzerine düştüğünde cisim sadece kırmızı rengi yansıtır. Diğer renkleri soğurur.

Beyaz ışık, yeşil renkli cisim üzerine düştüğünde cisim sadece yeşil rengi yansıtır. Diğer renkleri soğurur.

Örneğin yaprak üzerine düşen güneş ışığının içinde tüm renkler vardır. Ancak yaprak bu renkleri soğurup tutarken sadece yeşil rengi yansıtır. Yeşil rengi yansıttığı için yaprak yeşil renkte görünür.

Çilek, kırmızı renktedir ve beyaz renkte olan güneş ışınlarının içerisindeki kırmızı rengi yansıtırken diğer renkleri soğurur.

Işığın ana renkleri kırmızı, yeşil ve mavidir. Diğer renkler, bu renklerin farklı oranlarda bir araya gelmesiyle oluşur.                                                                                       

Sarı: Kırmızı + Yeşil      Mor: Kırmızı + Mavi                                                                                                    

Turkuaz: Mavi + Yeşil   Beyaz: Kırmızı + Mavi + Yeşil

Çileğin üzerine kırmızı ışık yansıtılırsa daha koyu kırmızı renkte görünebilir. Bu nedenle domates ve çilek satan satıcılar, pazar yerlerinde kırmızı renkte şemsiye kullanır.

Cisimler kendi renk tonlarına sahip ışık ışınlarını yansıtır, diğerlerini soğurlar. Cisimlerin renkleri onları aydınlatan ışığın rengine göre farklı renklerde algılanabilir. Güneş ışığı altında kırmızı görünen domates, mavi ışık altına konulursa domates mavi ışığı soğurur. Yansıtacak ışık olmadığından da domates siyah görünür.

Fosil yakıtlar hızla tükenmeleri yanında, oluşturdukları atıklar ve oluşturdukları sera etkisiyle  canlılara zarar vermektedir.

Yenilenebilir enerji: Doğal kaynaklardan elde edilen ve sürdürülebilirliği olan enerjiler olarak tanımlanmaktadır. Güneş, rüzgâr, biyokütle, jeotermal, dalga enerjisi kaynakları, fosil enerji kaynaklarının tersine zamanla tükenmez. Kömür, benzin, doğal gaz gibi yenilenemeyen enerji kaynaklarının yerine kullanılabilir.

GÜNEŞ ENERJİSİ:

Hem daha kolay hem de daha az maliyetli olan, çevreye zarar vermeyen ve yenilenebilir bir enerjidir.  

– Konutların ve iş yerlerinin ısıtılması ile soğutulmasında, yemek pişirmede kullanılır.      

– Güneş’ten gelen enerjiyle sıcak su temin edilmesinde ve yüzme havuzlarının ısıtılmasında kullanılır.

– Güneş tüpleri, bir evde ihtiyaç duyulan sıcak suyun tamamını yılın dokuz ayı boyunca sağlayabilir.          

– Güneş enerjisi, “enerji olukları” adı verilen sistemlerde elektriğe dönüştürmede kullanır.

– Güneş enerjisi, deniz suyundan tuz ve içme suyu elde etmede kullanılabilir.                                                       

– Tarımsal teknolojide, sera ısıtmasında ve tarım ürünlerinin kurutulmasında kullanılır.

– Güneş enerjisi, Sanayide, güneş ocakları ve güneş fırınlarında, güneş pillerinde kullanılır.        

Güneş enerjisi, suyu buharlaştırıp türbinleri çevirmede kullanılır.

– Teknolojide, ulaşım-iletişim araçlarında, sinyalizasyon ve otomasyonda, elektrik enerjisi üretiminde yaygın olarak kullanılır.                                                                                                                                

– Güneş pilleri; hesap makineleri, saatler, sokak aydınlatmalarında da yaygın olarak kullanılır.                        

– Güneş panelli şarj aletleri ile bazı aletlerin bataryaları şarj etmede kulanabilmektedir.                                

– Güneş enerjisiyle çalışan uçak, araba ve bisiklet yapılmıştır.

Güneş enerjisi, çevreyi kirletmeyen temiz enerjidir. Fosil yakıt kaynakları tükenme tehlikesiyle karşı karşıya olmasına rağmen güneş enerjisinin, milyarlarca yıl tükenmeyeceği düşünülmektedir.

Güneş enerjisinin tercih edilme nedenlerini şu şekilde sıralayabiliriz:                                                     

• Yenilenebilir bir enerjidir.                                                                                                                                          

• Çevreyi kirletmez, küresel ısınmayı artırmaz.                                                                                                          

• Gürültü çıkarmaz.                                                                                                                        

• Mekândan bağımsız uzayda bile elektrik üretebilir.                                                                                                 

• Binalarda kullanımı ucuz ve verimlidir.

2.   AYNALAR

Aynalar: Üzerine düşen ışınları büyük oranda yansıtabilen parlak yüzeylere genel olarak ayna denir. Ayna olarak kullanılacak maddenin yüzeyinin pürüzsüz ve düzgün olması şarttır.

Aynanın arkası sır adı verilen gümüş veya alüminyum bir tabaka ile kaplanır. Aynanın karşısına bir cisim konulduğunda aynada cismin görüntüsü oluşur. Cismin aynadaki görüntüsünün nasıl oluşacağını, cismin aynaya olan uzaklığı ve aynanın yansıtıcı yüzeyinin şekli belirler.

Aynalar, yansıtıcı yüzeyinin şekilleri bakımından düz aynalar ve küresel aynalar olmak üzere ikiye ayrılır. Küresel aynalarda çukur ayna ve tümsek ayna olmak üzere iki çeşittir.

Düz aynalar: Yansıtıcı yüzeyi düz olan aynalardır. Durgun su yüzeyi, parlak ve düz bir metal levha, pencere camı gibi yüzeyler düz ayna görevi görebilir. Cisimlerin aynı büyüklükte görüntülerini elde etmek için evlerde, mağazalarda, iş yerlerinde ve çeşitli teknolojik araçlarda kullanılır.

Düz aynalar, binaların dış cepheleri ısı ve ışık yalıtımı sağlamak için de kullanılabilir. Periskop, tepegöz ve projeksiyon cihazı yapımında da düz aynadan faydalanılır.

Düz aynada görüntü özellikleri:

– Cismin boyu, görüntünün boyuna eşittir.

– Cismin aynaya uzaklığı, görüntünün aynaya uzaklığına eşittir.

– Görüntü her zaman düzdür ve aynaya göre cisimle simetriktir.

Cisim aynadan uzaklaştıkça görüntü aynadan uzaklaşır. Cisim aynaya yaklaştıkça görüntü aynaya yaklaşır.

Bir öğrenci kendi adını ortadaki kutuya yazdığında etrafında bulunan düz aynalarda isminin görüntüsünü şekildeki gibi görüyor. Sizde isminizin düz aynalarda oluşan görüntülerini diğer kutucuklara yazınız.

Yansıtıcı yüzeyi küre şeklinde olan aynalara küresel ayna adı verilir. Çukur ayna ve tümsek ayna olmak üzere iki çeşit küresel ayna bulunur.

Çukur Ayna: Yansıtıcı yüzeyi, bir kürenin iç yüzeyi gibi çukur olan aynadır. Metal kaşıkların iç yüzeyi, çukur aynaya örnektir. Çukur aynalar ayrıntılı görüş sağlar. Bu nedenle ayrıntılı görmeyi gerektiren teleskoplarda ve mikroskoplarda bu aynalardan faydalanılır. Güneş ocakları, araba farları, ışıldaklar, el fenerleri çukur aynaların kullanım alanlarıdır. Detaylı görüntü sağladıkları için Makyaj aynaları ve diş hekimlerinin kullandığı aynalar çukur aynalardır.

Tümsek Ayna: Yansıtıcı yüzeyi bir kürenin dış yüzeyi gibi tümsek olan aynadır. Metal kaşıkların dışa doğru kavisli olan arka kısmı tümsek aynaya örnek gösterilebilir. Tümsek aynalar, büyük bir alanın görüntüsünü küçük bir alanda gösterip geniş görüş alanı sağladığı için genellikle güvenlik amaçlı kullanılır. Otomobillerin yan ve dikiz aynalarında, mağaza ve marketlerdeki köşe aynalarında, araçların altını kontrol etmede ve yol kavşaklarında tümsek ayna kullanılır.

Küresel Aynalarda Görüntü Oluşumu

Yarıçapı r olan bir kürenin tümsek kısmı parlatılıp ayna yapılırsa tümsek ayna, çukur kısmı parlatılıp ayna yapılırsa çukur ayna elde edilmiş olur.

Çukur Aynada Görüntü Oluşumu: Çukur ayna olan çay kaşığının iç yüzeyine baktığınızda görüntünüzü ters olduğundan küçük ya da düz olduğundan büyük görebilirsiniz.

– Görüntü cisme göre ters ve boyu cismin boyundan küçük olabilir.

– Görüntü cisme göre ters ve boyu cismin boyuna eşit olabilir.

– Görüntü cisme göre ters ve boyu cismin boyundan büyük olabilir.

– Görüntü düz ve boyu cismin boyundan büyük olabilir.

Tümsek Aynada Görüntü Oluşumu:  Bir tümsek aynada cisim nerede olursa olsun, görüntü her zaman düz ve boyu cismin boyundan küçüktür. Cisim aynaya yaklaştıkça görüntünün boyu büyüyerek aynaya yaklaşır.

– Tümsek aynada görüntü düz ve her zaman cisme göre küçüktür.                 

Kahkaha aynaları insanları uzun ve zayıf, kısa ve şişman ya da yarısı kısa, yarısı uzun gösterir. Bunun sebebi, çukur, tümsek ve düz yüzeylerinin belli bir kurala bağlı olmaksızın bir araya getirilmesidir.

Periskoplar görüş alanı dışında kalan yerleri gözetlemek için kullanılan optik cihazlardır. Periskop, ilk olarak Johann Gutenberg tarafından bir festival sırasında insanlara tepeden bakmak için kullanılmıştır. Eski denizaltılarda kullanılır.