Su Dalgalarında Yansıma ve Kırılma Konu Anlatımı

Su Dalgalarında Yansıma ve Kırılma

Su dalgalarının yayılma doğrultusu, karşılaştıkları engeller ve farklı derinlikteki ortamlar nedeniyle değişebilir. MEB 10. Sınıf Fizik ders kitabında bu bölümde doğrusal su dalgalarının düz engelden **yansıması** ile farklı derinlikteki ortamlardan geçerken **kırılması** incelenir. Ayrıca ses dalgalarının yansıması sonucu oluşan yankı da günlük yaşam bağlantısı olarak ele alınır.

Doğrusal Su Dalgaları

Derinliği sabit bir dalga leğeninde bir cetvel suya periyodik biçimde batırılıp çıkarıldığında su yüzeyindeki noktalar eş zamanlı ve aynı yönde hareket eder. Oluşan bu düzenli dalgalara **doğrusal su dalgaları** denir.

Doğrusal su dalgalarında dalga tepeleri ve çukurları doğrusal biçimde sıralanır. Dalga boyu, genlik, tepe ve çukur kavramları bu dalgalar üzerinde gösterilebilir.

Doğrusal Su Dalgalarında Yansıma

Dalgaların bir engele çarparak aynı ortama dönmesine **yansıma** denir.

Sabit derinliğe sahip bir dalga leğeninde yansıma gerçekleşirken:

• dalganın frekansı değişmez,
• yayılma sürati değişmez,
• dalga boyu değişmez,
• yayılma yönü değişir.

Frekans dalga kaynağına bağlıdır. Dalga aynı derinlikteki ortama geri döndüğü için ortam değişmez; bu nedenle sürat ve dalga boyu da değişmeden kalır.

Yüzey Normali

Gelen dalganın ilerleme doğrultusunun engelle buluştuğu noktada yüzeye dik olarak çizilen doğruya **yüzey normali (N)** denir.

Açılar yüzeyle değil, yüzey normaliyle ölçülür. Bu ayrım yansıma sorularında çok önemlidir.

Gelme Açısı

Gelen dalganın ilerleme doğrultusunun yüzey normali ile yaptığı açıya **gelme açısı (i)** denir.

Yansıma Açısı

Yansıyan dalganın ilerleme doğrultusunun yüzey normali ile yaptığı açıya **yansıma açısı (r)** denir.

Yansıma Yasaları

MEB kitabında doğrusal su dalgalarının yansıması için iki temel yasa verilir:

1. Gelen dalga, yansıyan dalga ve yüzey normali aynı düzlemdedir.
2. Gelme açısı yansıma açısına eşittir.

**i = r**

Yüzeyle Verilen Açıdan Gelme Açısını Bulma

Yüzey normali yüzeye diktir. Bu nedenle dalganın ilerleme doğrultusunun yüzeyle yaptığı açı verilmişse gelme açısı:

**i = 90° − yüzeyle yapılan açı**

şeklinde bulunur.

Örneğin dalganın ilerleme doğrultusu yüzeyle 30° yapıyorsa:

**i = 90° − 30° = 60°**

ve yansıma açısı da:

**r = 60°**

olur.

Dik Gelme Durumu

Dalga cephesi engele paralel olduğunda dalganın ilerleme doğrultusu yüzey normaline paraleldir.

Bu durumda:

**i = 0°**

ve:

**r = 0°**

olur.

Dalga kendi doğrultusu üzerinden geri yansır.

Dalgakıranlarda Yansıma

Kıyıdaki yapıları, tekneleri ve yerleşim alanlarını dalgaların yıpratıcı etkisinden korumak için yapılan uzun setlere **dalgakıran** denir.

Dalgakıranlarda su dalgalarının katı yüzeye çarpıp yansıma özelliğinden yararlanılır. Dalgakırana çarpan dalgaların yönü değişir ve enerjileri büyük ölçüde azalır. Böylece kıyıda oluşabilecek aşınma ve deniz araçlarının zarar görmesi azaltılır.

Ses Dalgalarında Yansıma ve Yankı

Su dalgalarında olduğu gibi ses dalgalarında da yansıma gerçekleşebilir.

Ses dalgalarının belirli uzaklıktaki sert ve düzgün yüzeylere çarpıp geri dönmesi sonucunda tekrar duyulan sese **yankı** denir.

Kitaba göre yankının net biçimde algılanabilmesi için ses kaynağı ile engel arasında en az **17 m** uzaklık bulunmalıdır.

Yankı:

• geniş ve boş alanlarda,
• dağlık bölgelerde

gözlenebilir.

Mimar Sinan'ın camilerinde akustik yankının kontrol edilmesi, denizaltı ve gemilerde uzaklık belirleme ve ultrason uygulamaları bölümde yansıma bağlantıları içinde ele alınır.

Doğrusal Su Dalgalarında Kırılma

Derinlikleri farklı olan bir ortamdan diğerine geçen su dalgalarının yön değiştirmesine **kırılma** denir.

İki farklı derinlikteki ortamı ayıran yüzeye **ayırıcı yüzey** denir.

Kırılma sırasında:

• gelen dalga,
• kırılan dalga,
• yüzey normali

aynı düzlemdedir.

Kırılmanın Nedeni

Su dalgalarının farklı derinlikteki ortama geçtiğinde yayılma sürati değişir.

Dalga ayırıcı yüzeye normal doğrultuda gelmiyorsa bu sürat değişimi yayılma yönünün de değişmesine neden olur.

Kırılma sırasında:

• frekans değişmez,
• yayılma sürati değişir,
• dalga boyu değişir,
• eğik gelişte yayılma yönü değişir.

Derin Ortamdan Sığ Ortama Geçiş

Su dalgası derin ortamdan sığ ortama geçerken:

• yayılma sürati azalır,
• dalga boyu kısalır,
• frekans değişmez,
• dalga yüzey normaline yaklaşarak kırılır.

Bu durumda kırılma açısı gelme açısından daha küçüktür.

**r < i**

Sığ Ortamdan Derin Ortama Geçiş

Su dalgası sığ ortamdan derin ortama geçerken:

• yayılma sürati artar,
• dalga boyu uzar,
• frekans değişmez,
• dalga yüzey normalinden uzaklaşarak kırılır.

Bu durumda kırılma açısı gelme açısından daha büyüktür.

**r > i**

Kırılma Açısı

Gelen dalganın ilerleme doğrultusunun yüzey normali ile yaptığı açı **gelme açısı (i)**, kırılan dalganın ilerleme doğrultusunun yüzey normali ile yaptığı açı **kırılma açısı (r)** olarak adlandırılır.

Yansıma olayından farklı olarak kırılmada genel olarak i = r zorunluluğu yoktur.

Açının büyüyüp küçülmesi, dalganın yeni ortamda hızlanıp yavaşlamasıyla ilişkilidir.

Normal Doğrultuda Geçiş

Dalga cephesi ayırıcı yüzeye paralel olduğunda ilerleme doğrultusu yüzey normaline paraleldir.

Bu durumda farklı derinliğe geçişte:

• sürat değişir,
• dalga boyu değişir,
• frekans değişmez,
• yayılma doğrultusu değişmez.

Bu durum, sürat değişiminin her zaman yön değişimine yol açmadığını gösterir. Yön değişimi için dalganın ayırıcı yüzeye eğik gelmesi gerekir.

Sürat, Dalga Boyu ve Frekans İlişkisi

Dalga bağıntısı:

**c = λf**

şeklindedir.

Kırılmada kaynak değişmediği için frekans sabit kalır. Bu nedenle:

• sürat azalırsa dalga boyu azalır,
• sürat artarsa dalga boyu artar.

Bu ilişki, derin ve sığ ortamda dalga boylarının karşılaştırılmasında kullanılır.

Dalga Leğeninde Derin ve Sığ Bölge

Dalga leğeninin tabanına cam levha yerleştirilerek bir bölüm daha sığ hâle getirilebilir.

Aynı kaynağın oluşturduğu dalgalar:

• derin bölümde daha hızlı ve daha uzun dalga boylu,
• sığ bölümde daha yavaş ve daha kısa dalga boylu

olur.

Frekans ise her iki bölümde de aynıdır.

Yansıma ve Kırılmanın Karşılaştırılması

Yansıma:

• engelle karşılaşma sonucu aynı ortama dönüş vardır,
• yön değişir,
• sabit derinlikte sürat, frekans ve dalga boyu değişmez,
• gelme açısı yansıma açısına eşittir.

Kırılma:

• farklı derinlikteki ortama geçiş vardır,
• sürat ve dalga boyu değişir,
• frekans değişmez,
• eğik geçişte yön değişir,
• derin→sığ geçişte normale yaklaşma,
• sığ→derin geçişte normalden uzaklaşma görülür.

Sık Karıştırılan Noktalar

• Yansıma ile kırılma aynı olay değildir.
• Yansımada dalga aynı ortama döner.
• Kırılmada dalga farklı derinlikteki ortama geçer.
• Yansıma açısı yüzeyle değil normalle ölçülür.
• Gelme açısı yansıma açısına eşittir.
• Sabit derinlikte yansımada frekans, sürat ve dalga boyu değişmez.
• Kırılmada frekans değişmez.
• Derin→sığ geçişte sürat ve dalga boyu azalır.
• Derin→sığ geçişte dalga normale yaklaşır.
• Sığ→derin geçişte sürat ve dalga boyu artar.
• Sığ→derin geçişte dalga normalden uzaklaşır.
• Normal doğrultuda farklı derinliğe geçişte yön değişmez.
• Dalga cephesi yüzeye paralel ise ilerleme doğrultusu normale diktir demek değil; ilerleme doğrultusu normale paraleldir.
• Yankı ses dalgasının yansımasıdır.

Soru Çözerken Kullanılabilecek Yaklaşım

1. Önce olayın yansıma mı kırılma mı olduğunu belirle.
2. Yansımada ortamın aynı kaldığını unutma.
3. Yansıma sorularında yüzey normalini çiz.
4. Açının yüzeyle mi normalle mi verildiğini kontrol et.
5. Yansıma için i = r kullan.
6. Kırılmada ilk olarak dalganın derinden sığa mı, sığdan derine mi geçtiğini belirle.
7. Derin→sığ geçişte sürat ve dalga boyunun azaldığını kullan.
8. Sığ→derin geçişte sürat ve dalga boyunun arttığını kullan.
9. Frekansın kırılmada değişmediğini unutma.
10. Eğik geçişte yavaşlayan dalganın normale yaklaşacağını, hızlanan dalganın normalden uzaklaşacağını kullan.
11. Normal doğrultuda geçişte yönün değişmeyeceğini fark et.
12. c = λf bağıntısıyla sürat ve dalga boyu değişimini kontrol et.
13. Şekilli sorularda dalga cephesi ile ilerleme doğrultusunu birbirine karıştırma.
14. Sonucu derinlik-sürat ilişkisiyle yeniden kontrol et.

Konu Özeti

Doğrusal su dalgaları düz engelden yansıdığında aynı ortama geri döner. Sabit derinlikte yansımada frekans, sürat ve dalga boyu değişmez, yalnız yön değişir. Yansıma yasasına göre gelme açısı yansıma açısına eşittir. Farklı derinlikteki ortama geçen su dalgalarında kırılma meydana gelebilir. Derin ortamdan sığ ortama geçerken sürat ve dalga boyu azalır, dalga normale yaklaşır. Sığ ortamdan derin ortama geçerken sürat ve dalga boyu artar, dalga normalden uzaklaşır. Kırılmada frekans değişmez. Normal doğrultuda geçişte sürat ve dalga boyu değişse bile yön değişmez.

Konuyu Bitirdiğinde Bunları Yapabiliyor Olmalısın

• Doğrusal su dalgasını tanımlayabilmelisin.
• Yansıma olayını açıklayabilmelisin.
• Gelme ve yansıma açılarını yüzey normaline göre belirleyebilmelisin.
• Yansıma yasalarını kullanabilmelisin.
• Sabit derinlikte yansımada hangi büyüklüklerin değişmediğini söyleyebilmelisin.
• Kırılma olayını açıklayabilmelisin.
• Derin ve sığ ortamları sürat ve dalga boyu bakımından karşılaştırabilmelisin.
• Derin→sığ geçişte normale yaklaşmayı yorumlayabilmelisin.
• Sığ→derin geçişte normalden uzaklaşmayı yorumlayabilmelisin.
• Kırılmada frekansın değişmediğini açıklayabilmelisin.
• Normal doğrultuda geçişte neden yön değişmediğini söyleyebilmelisin.
• Yansıma ile kırılmayı birbirinden ayırabilmelisin.
• Yankıyı ses dalgalarının yansımasıyla ilişkilendirebilmelisin.