doğrusal su dalgalarının kırılma hareketi

10.3.3.4. Doğrusal su dalgalarının kırılma hareketini analiz eder.
a) Öğrencilerin deney yaparak veya simülasyonlar kullanarak su dalgalarının kırılma hareketlerini çizmeleri sağlanır.
Su dalgalarının mercek şeklindeki su ortamından geçişi ile ilgili kırılma hareketlerine girilmez.
b) Dairesel su dalgalarının kırılması konusuna girilmez.
c) Su dalgalarının kırılma hareketi ile ilgili matematiksel hesaplamalara girilmez.

Doğrusal dalgalarının derin ve sığ ortamlarda kırılma hareketlerini incelemek için iki ayrı deney tasarlayabilir ve buna göre sonuçlarını analiz edebiliriz:

1) Derin ortamdan sığ ortama geçen doğrusal su dalgasının kırınımı:

Deney ortamında karşımıza çıkacak olan aşağıdaki görseli inceleyelim:

Bir dalga leğeni içinde derin ortam ile sığ ortamı ayıran yüzeye, derin ortamdan, yüzeyin normali ile a açısı yapacak şekilde bir doğrusal dalga gönderirsek dalgalar yüzeye değdiği anda kırılarak sığ ortama geçeceklerdir. Sığ ortama geçtiklerinde de aynen ışığın havadan suya geçtiğinde kırınıma uğradığı gibi normal ile a açısından küçük bir b açısı yaparak saparlar. Bunu dalgalar sığ ortama geçtiğinde normale yaklaşarak kırılır diye de ifade edebiliriz.

Derin ortamdan a açısı ile gelen dalga sığ ortamda normale yaklaşarak, normal ile b açısı yaparak yoluna devam eder.

Derin ortamda dalganın dalga boyu sığ ortamdaki dalganın dalga boyundan büyüktür.

Görseldeki n₁ ve n₂ derinlikleri gösterir ve n₁ n₂ den büyüktür.

Derin ortamda dalganın hızı sığ ortamdaki dalganın hızından büyüktür.

Derin ortamda ilerleyen dalganın, ayırıcı yüzeye değdiğinde yüzeyle yaptığı v açısı aynı dalganın sığ ortama geçen kısmının yüzeyle yaptığı i açısından büyüktür.

2) Sığ ortamdan derin ortama geçen doğrusal su dalgasının kırınımı:

Deney ortamında karşımıza çıkacak olan aşağıdaki görseli inceleyelim:

Bir dalga leğeni içinde sığ ortam ile derin ortamı ayıran yüzeye, sığ ortamdan, yüzeyin normali ile a açısı yapacak şekilde bir doğrusal dalga gönderirsek dalgalar yüzeye değdiği anda kırılarak derin ortama geçeceklerdir.

Sığ ortamda dalganın dalga boyu derin ortamdaki dalganın dalga boyundan daha küçüktür.

Sığ ortamdaki dalganın hızı derin ortamdaki dalganın hızından daha küçüktür.

Sığ ortamı sembolize eden n₁, derin ortamı sembolize eden n₂ den daha küçüktür.

Gelen dalganın ayracın yüzeyiyle yaptığı v açısı kırılan dalganın yüzeyle yaptığı i açısından küçüktür.

Sığ ortamda ilerleyen dalganın yüzeyin normaliyle yaptığı a açısı, derin ortamda kırınıma uğrayan dalganın normalle yaptığı b açısından küçüktür.

Uyarı: Yukarıdaki her iki durumda da frekansta herhangi bir değişim söz konusu değildir. Frekans kaynağa bağlıdır. Siz kaynağa hangi frekansla titreşim yaptırırsanız dalganın frekansı da o olacaktır.

NOT: Çizimler bana aittir. Kullanmak isterseniz “yorumlar” bölümüne not bırakmanız yeterlidir:)