Düzlem Aynalarda Yansıma Yasaları ve Görüntü Özellikleri

Yansıma Olayı ve Yasaları

Işınların yansıtıcı bir yüzeye çarparak geldikleri ortama dönmesi olayına ışığın yansıması denir; bu, su dalgalarının bir engelden yansımasına benzer. Işınlar iki yansıma yasasına göre yansır: (1) gelen ışın, yansıyan ışın ve yüzey normali aynı düzlemdedir; (2) gelen ışının yüzey normeliyle yaptığı açıya gelme açısı, yansıyan ışının normelle yaptığı açıya yansıma açısı denir ve gelme açısı yansıma açısına eşittir. Çevredeki cisimlerin görülebilmesi, ışığın yüzeylerden yansıyıp göze ulaşmasıyla mümkündür; yansımanın olmadığı bir ortamda görme gerçekleşmez.

Düzgün Yansıma ve Dağınık Yansıma

Birbirine paralel gelen ışınların yansıtıcı düz bir yüzeyden yine paralel şekilde yansımasına düzgün yansıma denir; birbirine paralel gelen ışınların yansıtıcı pürüzlü bir yüzeyden yansıma kanunlarına uygun ama farklı doğrultularda yansımasına ise dağınık yansıma denir. Yansıtıcı yüzeye dik gelen bir ışın kendi üzerinden geri yansır. Üzerine düşen ışığın neredeyse tamamını yansıtan optik araçlara ayna, yansıtıcı yüzeyi düz olan aynalara ise düzlem ayna denir.

Gerçek Görüntü ve Sanal Görüntü

Aynadan yansıyan ışınların kesişmesiyle oluşan görüntüye gerçek görüntü, yansıyan ışınların uzantılarının kesişmesiyle oluşan görüntüye ise sanal (zahirî) görüntü denir. Noktasal bir cismin görüntüsünü bulmak için aynaya en az iki ışın gönderilip yansıtılması gerekir. Düzlem aynalarda görüntü, yansıyan ışınların uzantılarının kesişmesiyle oluştuğundan her zaman sanaldır.

Düzlem Aynada Görüntünün Özellikleri

Düzlem aynada oluşan görüntünün özellikleri şöyle sıralanır: cisme göre düzdür (ters değildir); görüntü ile cismin boyu eşittir; görüntünün aynaya dik uzaklığı, cismin aynaya dik uzaklığına eşittir; cisim ve görüntüsü aynaya göre simetriktir; görüntü her zaman sanaldır.

Görüş Alanı Kavramı

Düzlem aynaya bakan bir kişinin aynada görebildiği alana görüş alanı denir. Görüş alanı iki yöntemle bulunabilir: (1) gözden aynanın uçlarına en az iki ışın gönderilip yansıtılır, yansıyan ışınlar arasındaki bölge görüş alanını oluşturur; (2) gözün aynadaki görüntüsü alınıp bu noktadan aynanın iki ucuna ışın gönderilir, bu ışınlar arasındaki ayna önü bölgesi görüş alanını oluşturur. Görüş alanı, aynanın büyüklüğüne ve aynaya olan uzaklığa bağlı olarak değişir.

Çözümlü Örnek: Hangi Toplar Görülebilir?

Ders kitabındaki bir örnekte, düzlem aynanın önüne yerleştirilmiş saydam olmayan K, L, M, N, P toplarından hangilerinin A noktasından görülebileceği sorulur. Çözümde, gözün aynadaki görüntüsünden aynanın köşelerine doğrular çizilerek görüş alanı bulunur; saydam olmayan cisimlerin kendileri veya görüntülerinin arkasında kalan cisimler görülemez. Bu ilkeye göre P (görüş alanı dışında), K (N'nin arkasında) ve L (N'nin görüntüsünün arkasında) görülemezken, yalnızca N ve M topları görülebilir.

Çözümlü Örnek: Göl Yüzeyi ve Hareketli Cismin Görüntüsü

Bir başka örnekte, durgun bir göl yüzeyi düzlem ayna gibi davranır. A noktasından göle bakan Selin'in görüş alanı belirlenir; 10 m/s sabit hızla hareket eden bir hava aracının binaya 9 s'de ulaştığı bilgisinden, birim uzunluğun 10 m'ye ve 1 saniyeye karşılık geldiği çıkarılır. Bu ölçekleme kullanılarak gölün K-L arası uzunluğu 40 m olarak, Selin'in hava aracının görüntüsünü göreceği süre 6 s olarak hesaplanır — bu, düzlem aynanın görüş alanı geometrisinin, kinematik (sabit hızlı hareket) ile birleştirildiği bir sentez problemidir.

Özet

• Yansıma yasalarına göre gelen ışın, yansıyan ışın ve normal aynı düzlemdedir; gelme açısı yansıma açısına eşittir.
• Düzgün yansıma düz yüzeylerde paralel ışınları paralel tutarken, dağınık yansıma pürüzlü yüzeylerde ışınları farklı yönlere dağıtır.
• Düzlem aynada görüntü her zaman sanaldır, cisimle eşit boyda ve simetriktir, aynaya eşit uzaklıktadır.
• Görüş alanı, gözün veya gözün ayna görüntüsünün aynanın uçlarıyla oluşturduğu üçgen bölgedir; aynanın boyutuna ve uzaklığına bağlıdır.
• Saydam olmayan bir cismin kendisi veya görüntüsünün arkasında kalan başka cisimler aynada görülemez; göl örneği bu geometrik ilkeyi hareketli bir cisme uygular.