AYDINLANMA ŞİDDETİ TEST ÇÖZÜMLERİ

10. sınıflar ve üniversiteye hazırlık fizik konusu. Işık şiddeti, aydınlanma şiddeti, ışık akısı. Işık şiddeti ve ışık akısı birimleri ile ilgili çözümlü sorular.

Çözüm – 1 

I. Bir ışık kaynağından birim zamanda yayılan ışık ışını miktarı, o ışık kaynağının ışık akısı olarak tanımlanır. Bir kaynaktan çıkan ışık ışınları her yöne yayılır. Bir yüzeye düşen ışın miktarını hesaplamak için o yüzeye düşen ışık ışını miktarını bilmek gerekir.

II. Birim yüzeye, birim zamanda dik olarak düşen ışık akısına, aydınlanma şiddeti denir.

III. Birim zamanda belli bir yönde yayılan ışın miktarına ışık şiddeti denir. 

Burada daha iyi anlaşılması için ışık şiddetini kaynaktan bir nokta büyüklüğündeki bir alandan çıkan ışık ışını miktarı olarak da düşünebiliriz. Bu nokta herhangi bir yönde olabilir. Bu noktayı N noktası olarak adlandırabiliriz. Işık ışını bu noktadan çıktıktan sonra koni biçiminde dağılarak ilerler. Bir S yüzeyi N noktasına ne kadar yakınsa o kadar çok ışık ışını alacaktır. Bu nedenle daha çok aydınlanacaktır. Levhaya çarpan ışık ışınları da ışık akısı olarak adlandırılmaktadır. Kaynaktan çıkan ışık miktarı ne kadar çok ise yüzey o kadar fazla aydınlanacaktır.

Burada ışık akısı ışık şiddetine, aydınlanma şiddeti ise ışık akısına bağlıdır. Öyleyse aydınlanma şiddeti ışık şiddetine bağlıdır.

Doğru cevap C seçeneği.

Çözüm – 2 

Verilen eşitlik aydınlanma şiddetini belirtmektedir. 

Doğru cevap B seçeneği.

Çözüm – 3 

Aydınlanma şiddeti,

= 4

Doğru cevap E seçeneği.

Çözüm – 4 

Bir ışık kaynağının çevreye yaydığı toplam ışık akısı bu kaynağın gücü ile yani ışık şiddeti ile doğru orantılıdır. Işık şiddeti ise kaynağın birim alana yaydığı ışık akısıdır.

Buna göre kürelerin yarıçapı ne olursa olsun, ışık kaynaklarından çıkan tüm ışınlar kürelerin yüzeyine çarpacaktır. Buna göre, kürelerin yüzeylerine düşen ışık akıları kürelerin yarıçapından bağımsızdır.

Bir ışık kaynağının şiddeti ne kadar büyük ise birim alana yayacağı foton sayısı da o kadar yüksek olacağından kürenin iç yüzeyine çarpan toplam foton sayısı da o derece yüksek olacaktır.

Yani kürelerin yüzeylerine gelen toplam ışık akıları, kürelerin merkezinde yer alan ışık kaynaklarının şiddeti ile doğru orantılıdır.

C küresinde 3I, A küresinde 2I, B küresinde I şiddetli ışık kaynakları bulunduğundan,

φ_C > φ_A > φ_B sıralaması olur.

Doğru cevap C seçeneği.

Çözüm – 5 

Bir yüzeyin normali ile α açısı yapacak şekilde yüzeye gelen ışık ışınının yüzeyde oluşturacağı aydınlanma şiddeti,

Bağıntısıyla bulunur.

cos60° = 0,5 olduğuna göre,

Doğru cevap A seçeneği.

Çözüm – 6 

K lambası, 80 W 2400 Lm

L lambası, 60 W 2400 Lm

M lambası, 50 W 2100 Lm

N lambası, 40 W 1800 Lm

P lambası, 100 W 2300 Lm

Lambaları verimlerini tek tek bulalım.

K lambası,

L lambası,

M lambası,

N lambası,

P lambası,

Buna göre en verimli lamba N lambasıdır. Watt başına 45 lümen ışık yaymaktadır. K, L, M ve P lambalarının gücü N lambasından büyük, ışıkları daha azdır. Bu lambalar daha fazla elektrik harcayıp daha az ışık sağlar. 

Doğru cevap D seçeneği.

Çözüm – 7 

Bir yüzeye, yüzeyin normali ile α açısı yapacak şekilde gelen ışının yüzeyde meydana getireceği aydınlanma şiddeti,

I₁ ışık kaynağının aynaya uzaklığı 4 birim, ışık şiddeti I’dır.

Şimdi cosα değerini hesaplayalım.

Dik üçgen bağıntısından kenarları buluruz ve 

eşitliğinden,

Burada kısa kenarın aynaya uzaklığının 2 veya 4 birim olması cosα değerini değiştirmez. Kısa kenarı 4 birim seçsek uzun kenar 8 birim olacaktı.

I₂ ışık kaynağının ışık şiddeti 2I, perdeye uzaklığı 2 birimdir.

cosϑ değerini bulalım.

= 16

Doğru cevap B seçeneği

Çözüm – 8 

12.I₂ = 2I₁

I₁ = 6I₂

Doğru cevap C seçeneği.

Aydınlanma Şiddeti Sorular

SANATSAL BİLGİ

23/03/2018