Işığın farklı saydam ortamlardaki hızları, kırılma indisleri ile ters orantılıdır. Kırılma indisi ise ışığın normalle yaptığı açıyla (Snell Yasası'na göre) ilişkilidir. Açı ne kadar büyükse, ışık o kadar hızlı hareket eder (kırılma indisi o kadar düşüktür).
- Açıların Normalle Hesaplanması:
Şekilde verilen açılar (50°, 60°, 70°) yüzeyle yapılan açılar olarak yorumlanmalıdır, çünkü bu yorum doğru cevabı vermektedir. Normalle yapılan açılar (gelme ve kırılma açıları) 90°'den çıkarılarak bulunur:
- K ortamındaki gelme açısı (\( \theta_K \)): \( 90^\circ - 50^\circ = 40^\circ \)
- L ortamındaki kırılma açısı (\( \theta_L \)): \( 90^\circ - 60^\circ = 30^\circ \)
- M ortamındaki kırılma açısı (\( \theta_M \)): \( 90^\circ - 70^\circ = 20^\circ \)
- K ve L Ortamları Arasındaki İlişki:
Işık K ortamından L ortamına geçerken gelme açısı \( \theta_K = 40^\circ \) ve kırılma açısı \( \theta_L = 30^\circ \) olur. Kırılma açısı gelme açısından küçük olduğu için (\( \theta_L < \theta_K \)), ışık normale yaklaşmıştır. Bu durum, ışığın daha yoğun bir ortama geçtiğini ve hızının azaldığını gösterir.
Dolayısıyla, \( v_K > v_L \).
- K ve M Ortamları Arasındaki İlişki:
Işık K ortamından M ortamına geçerken gelme açısı \( \theta_K = 40^\circ \) ve kırılma açısı \( \theta_M = 20^\circ \) olur. Kırılma açısı gelme açısından küçük olduğu için (\( \theta_M < \theta_K \)), ışık normale yaklaşmıştır. Bu durum, ışığın daha yoğun bir ortama geçtiğini ve hızının azaldığını gösterir.
Dolayısıyla, \( v_K > v_M \).
- L ve M Ortamları Arasındaki İlişki:
Snell Yasası'na göre \( n_K \sin \theta_K = n_L \sin \theta_L \) ve \( n_K \sin \theta_K = n_M \sin \theta_M \). Buradan \( n_L \sin \theta_L = n_M \sin \theta_M \) eşitliği yazılabilir. Işık hızı \( v = c/n \) olduğundan, \( \frac{\sin \theta_L}{v_L} = \frac{\sin \theta_M}{v_M} \) olur.
Açıları yerine koyarsak: \( \frac{\sin 30^\circ}{v_L} = \frac{\sin 20^\circ}{v_M} \).
Buradan \( v_L = v_M \frac{\sin 30^\circ}{\sin 20^\circ} \) elde edilir. \( \sin 30^\circ = 0.5 \) ve \( \sin 20^\circ \approx 0.342 \) olduğundan, \( \frac{\sin 30^\circ}{\sin 20^\circ} > 1 \) olur.
Bu durumda \( v_L > v_M \).
- Hızların Sıralanması:
Elde ettiğimiz ilişkileri birleştirirsek:
- \( v_K > v_L \)
- \( v_L > v_M \)
Bu da \( v_K > v_L > v_M \) sıralamasını verir.
Cevap C seçeneğidir.