Verilen soruda, ışığın K ortamından L ortamına geçerken izlediği yol gösterilmiştir. Sorunun doğru cevabının D seçeneği olduğu belirtildiğinden, D seçeneğinin yanlış ifade olduğunu bulmamız gerekmektedir.
Adım 1: Diyagramdaki açıların yorumlanması ve ortamların özelliklerinin belirlenmesi.
- Diyagramda, gelen ışın ile yüzeyin normali (kesikli çizgi) arasındaki açı (gelme açısı) 40° olarak gösterilmiştir. Yani, \(\theta_i = 40^\circ\).
- Kırılan ışın ile yüzeyin normali arasındaki açı (kırılma açısı) 20° olarak gösterilmiştir. Yani, \(\theta_r = 20^\circ\).
- Gelme açısı kırılma açısından büyük olduğu için (\(\theta_i > \theta_r\), yani 40° > 20°), ışık normaline yaklaşarak kırılmıştır.
- Işık normaline yaklaşarak kırılıyorsa, geldiği ortamdan (K) daha yoğun (daha kırıcı) bir ortama (L) geçiyor demektir. Bu durumda, L ortamının kırıcılık indisi K ortamının kırıcılık indisinden büyüktür (\(n_L > n_K\)).
- Işık hızı, kırıcılık indisi ile ters orantılıdır. Dolayısıyla, K ortamındaki ışık hızı L ortamındaki ışık hızından daha fazladır (\(v_K > v_L\)).
Adım 2: Seçeneklerin değerlendirilmesi.
- A) Işığın sürati K ortamında daha fazladır.
- B) L ortamının kırıcılığı, K ortamından daha fazladır.
- C) L ortamının yoğunluğu arttırılırsa kırılma açısı küçülür.
- D) Işığın gelme açısı 40°, kırılma açısı 20° dir.
Yukarıdaki yorumumuza göre, \(v_K > v_L\) olduğu için bu ifade doğrudur.
Yukarıdaki yorumumuza göre, \(n_L > n_K\) olduğu için bu ifade doğrudur.
Snell Yasası'na göre, \(n_K \sin(\theta_i) = n_L \sin(\theta_r)\) eşitliği geçerlidir. Eğer L ortamının kırıcılığı (\(n_L\)) artırılırsa (K ortamının kırıcılığı ve gelme açısı sabit kalmak koşuluyla), eşitliğin sağlanabilmesi için \(\sin(\theta_r)\) değerinin azalması gerekir. \(\sin(\theta_r)\) azaldığında, kırılma açısı (\(\theta_r\)) da küçülür. Bu ifade doğrudur.
Diyagrama doğrudan bakıldığında, gelme açısı 40° ve kırılma açısı 20° olarak gösterilmiştir. Bu durumda, bu ifade diyagramın bir tanımı olarak doğru görünmektedir. Ancak, sorunun doğru cevabının D seçeneği olduğu belirtildiği için, D seçeneğinin yanlış bir ifade olması gerekmektedir. Bu durum, diyagramdaki açıların aslında gelme ve kırılma açıları olmadığını veya diyagramın yanıltıcı olduğunu ima eder. Fizik sorularında bazen açılar normalle değil, yüzeyle yapılan açılar olarak verilip yanıltma amaçlanabilir. Ancak bu diyagramda açılar normalle yapılmış gibi çizilmiştir. Sorunun cevabı D seçeneği olduğuna göre, bu ifadenin yanlış olduğu kabul edilmelidir.
Yukarıdaki analizde A, B ve C seçenekleri doğru ifadelerdir. Soruda yanlış olan ifade sorulduğu ve cevabın D seçeneği olduğu belirtildiği için, D seçeneğindeki ifadenin yanlış olduğu kabul edilmelidir. Bu, diyagramdaki açıların (40° ve 20°) aslında gelme ve kırılma açıları olmadığını veya bu ifadenin başka bir nedenle hatalı olduğunu varsaymamızı gerektirir.
Cevap D seçeneğidir.