Işık nasıl kırılıyor

Bir ortamda yayılan ışığın saydam maddelerden geçtiğini ve opak bir maddeyle karşılaşmadığı sürece doğrusal bir yol izlediğini öğrenmiştiniz. Peki, saydam bir ortamda ilerleyen ışık başka bir saydam ortama geçerse ne olur? Böyle bir durumda ışığın yayılma doğrultusunda ve yönünde değişiklik olur mu? 

Bir ışık demetinin cam prizma içinden geçerken doğrultu değiştirdiğini görmektesiniz. Işığın saydam ortamdan başka bir saydam ortama geçerken bu şekilde doğrultu değiştirmesine ışığın kırılması denir. Etkinlikte de hava ortamındaki ışık demetinin su dolu cam kavanozdan geçerken kırıldığını gözlemlediniz. Günlük yaşamda ışığın kırılması ile ilgili pek çok olayla karşılaşmışsınızdır. Çayın içindeki kaşığı kırılmış gibi görmeniz, akvaryuma üstten baktığınızda içindeki balıkları yüzeye yakın bir yerde sanmanız, çok sıcak havalarda asfalt yolda giderken yolda bir su birikintisi varmış gibi görmeniz ışığın kırılmasının birer sonucudur. Acaba ışığın bir ortamdan başka bir ortama geçerken kırılmasının nedeni nedir?

Işığın boşlukta yayılma hızı yaklaşık 300 milyon m/s’dir. Bu hızla yol alan ışık, Güneş’ten Dünya’ya ulaşmak için milyonlarca kilometrelik yolu yaklaşık 8 dakikada alabilmektedir.

Ortamın yoğunluğu arttıkça ışığın hızı azalır. Örneğin hava ortamından daha yoğun olan su ortamına geçen ışığın hızı azalır, sudan havaya geçen ışığın hızı ise artar. Işık, farklı ortamlardan geçerken hızının değişmesi, ışığın doğrultu değiştirmesine; dolayısıyla kırılmasına neden olur. Saydam bir ortamdan farklı bir saydam ortama gelen ışık bu iki ortamı ayıran sınıra çarpar. Ortamları ayıran sınırdan dik olarak çizilen sanal doğru parçasına yüzeyin normali adı verilir. Önceki sınıflarda ışığın yansıması konusunda tanımladığınız bu kavram kırılma olayının açıklanmasında da kullanılır. Farklı iki saydam ortamın sınırına gelen ışının, yüzeyin normali ile yaptığı açıya gelme açısı, diğer ortama geçerken kırılan ışının, normalle yaptığı açıya ise kırılma açısı adı verilir.

Işık çok yoğun saydam ortamdan az yoğun saydam ortama geçerken yüzey normalinden uzaklaşarak kırılır. Örneğin cam ortamdan hava ortamına gönderilen ışığın hızı arttığı için normalden uzaklaşır. Eğer ışık az yoğun ortamdan çok yoğun ortama geçiyorsa normale yaklaşarak kırılır. Işık, su ortamından cam ortamına geçerken bu durumu gözlemleyebilirsiniz.