Gölge nedir? Tam gölge ve yarı gölge nasıl oluşur?

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.

Gölge nedir nasıl oluşur? Yerdeki bardağın gölgesi

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 gölgesi duvarda oluşuyor

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.

Tam gölge deneyi

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

Tam gölge noktasal ışık kaynağıyla nasıl oluşur

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?

Gölge büyüklüğü karşılaştırma

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.

Tam gölge ve yarı gölge deneyi

Şimdi bu durumun da şemasını çizelim.Fotoğrafa 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.

Yarı gölge iki noktasal ışık kaynağıyla oluşturuluyor

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.

İki noktasal ışık kaynağı farklı mesafede hem tam hem de yarım gölge oluşturuyor

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 ışık kaynağı ile de hem tam hem yarım gölge oluşturuluyor

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

2017 – 10.4.2.1. 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.
2 Yorum
  1. barış 7 ay önce

    Güzel olmuş fakat pinpon deneyi biraz saçma bence onun yerine 10.sınıf öğrencilerine uygun bir deney koyabilirdiniz.

    • Yazar
      Fizik Dersi 7 ay önce

      10. Sınıfa uygun o deney.

Bir Cevap Bırakın

E-posta hesabınız yayımlanmayacak. Gerekli alanlar * ile işaretlenmişlerdir

*

This site uses Akismet to reduce spam. Learn how your comment data is processed.

©2018 fizikdersi.gen.tr - Her hakkı saklıdır içerik izinsiz kullanılamaz

Kullanıcı Bilgileriniz İle Oturum Açın

Bilgilerinizi Unuttunuzmu?