Işık Şiddeti, Işık Akısı ve Aydınlanma Yeni Nesile Geçiş Test Çöz

Sorular

1. Bir tasarımcı, enerji tasarruflu bir aydınlatma sistemi kurmak için odanın tavanına yerleştireceği armatürlerin özelliklerini analiz etmektedir. Tasarımcı, ışık şiddeti (I), toplam ışık akısı (Φ) ve yüzey aydınlanması (E) arasındaki ilişkiyi optimize etmek için hangisini yaparsa odadaki çalışma masalarında en yüksek verimli aydınlanmayı sağlamış olur?

   • A) Işık akısı yüksek olan kaynakları, masa yüzeylerine geniş bir açıyla (eğik) gelecek şekilde konumlandırmak.
   • B) Işık şiddeti yüksek kaynakları doğrudan masaların üzerine, dikey doğrultuda ve daha yakın mesafede konumlandırmak.
   • C) Masaları aydınlatma kaynaklarından olabildiğince uzaklaştırarak oda köşelerine yerleştirmek.
   • D) Işık akısı düşük ancak yarıçapı büyük geniş açılı dekoratif küreler kullanmak.
   • E) Armatürlerin altına ışığın yönünü tamamen dağıtan yansıtıcı engeller koymak.

2. Özdeş noktasal ışık kaynakları kullanılarak yapılan bir deneyde, ışık dik gelen yüzeylerdeki aydınlanma incelenmektedir. Yarıçapı sırasıyla r, 2r ve 3r olan içi boş kürelerin merkezlerine sırasıyla özdeş birer kaynak konulursa, kürelerin iç yüzeylerindeki birim yüzeye düşen ışık akısı yoğunlukları (aydınlanma şiddetleri) E1, E2 ve E3 arasındaki ilişki nasıl olur?

   • A) E1 > E2 > E3
   • B) E1 = E2 = E3
   • C) E3 > E2 > E1
   • D) E1 = 2E2 = 3E3
   • E) E2 > E1 > E3

3. Aynı düzlemdeki noktasal I1 ve I2 ışık kaynaklarının dikey konumdaki bir perdenin üzerindeki O noktasında oluşturdukları aydınlanma şiddetleri eşittir. I1 kaynağı O noktasına dik doğrultuda d kadar uzaklıkta, I2 kaynağı ise O noktasına θ açısı yapacak şekilde d uzaklığında olduğuna göre, kaynakların ışık şiddetleri oranı (I1 / I2) aşağıdakilerden hangisine eşittir?

   • A) sin(θ)
   • B) cos(θ)
   • C) 1 / cos(θ)
   • D) tan(θ)
   • E) 1

4. Aydınlanma şiddetini ölçen bir lüksmetre cihazı, noktasal bir ışık kaynağından d kadar uzakta dik olarak tutulmaktadır. Cihazın ekranında okunan değerin artırılması için; I. Kaynağın lümen değeri daha yüksek bir kaynakla değiştirilmesi, II. Cihaz ile kaynak arasındaki mesafenin azaltılması, III. Cihaz yüzeyinin gelen ışınlara eğik konuma getirilmesi işlemlerinden hangileri yapılmalıdır?

   • A) Yalnız I
   • B) Yalnız II
   • C) I ve II
   • D) I ve III
   • E) II ve III
5. 

   Merkezi O noktası olan R yarıçaplı dairesel bir halkanın merkezine dik olacak şekilde, d kadar uzaklığa noktasal bir I ışık kaynağı konulmuştur. Bu durumda halka içinden geçen ışık akısı Φ'dir. Halka içerisindeki ışık akısını (Φ) artırmak için aşağıdaki işlemlerden hangisi tek başına yapılabilir?

   • A) Kaynağı halkadan uzaklaştırarak d mesafesini artırmak.
   • B) Halkanın yarıçapını (R) küçültmek.
   • C) Işık kaynağının şiddetini (I) azaltmak.
   • D) Kaynağı halkaya yaklaştırarak d mesafesini azaltmak.
   • E) Halkayı kendi ekseni etrafında 90 derece döndürerek kaynağa paralel hale getirmek.

6. Bir fizik öğrencisi, homojen ışık yayan noktasal bir kaynağın önüne dairesel bir levha yerleştirerek levha üzerindeki ışık akısını inceliyor. Öğrenci sırasıyla; I. Kaynağın ışık şiddetini artırdığında, II. Levhayı kaynağa yaklaştırdığında, III. Levhayı kendi ekseni etrafında döndürerek ışınlara paralel hale getirdiğinde akının değişimini gözlemliyor. Buna göre hangi işlemlerde levhadaki toplam ışık akısı artmıştır?

   • A) Yalnız I
   • B) Yalnız II
   • C) I ve II
   • D) I ve III
   • E) II ve III

7. Laboratuvarda paralel ışık demeti üreten bir kaynak ile düz bir ekran arasındaki aydınlanma inceleniyor. Kaynak ile ekran arasındaki d mesafesi iki katına çıkarıldığında, ekrandaki toplam ışık akısı (Φ) ve ekranın merkezindeki aydınlanma şiddeti (E) değerlerinin değişimi hakkında ne söylenebilir?

   • A) Φ değişmez, E değişmez.
   • B) Φ yarıya iner, E dörtte birine iner.
   • C) Φ değişmez, E dörtte birine iner.
   • D) Φ iki katına çıkar, E yarıya iner.
   • E) Her iki nicelik de uzaklık arttığı için yarıya iner.

8. Bir mimar, tavan yüksekliği 3 metre olan bir ofis odasındaki masaların üzerindeki aydınlanma şiddetini yetersiz buluyor. Yapılan analizde, tavandaki armatürlerin yaydığı toplam ışık akısının yeterli olduğu saptanıyor. Mimarlık ofisinin aydınlatmayı düzeltmek için sunacağı aşağıdaki çözüm önerilerinden hangisi en sürdürülebilir ve verimli olanıdır?

   • A) Odaya daha fazla enerji tüketen yüksek güçlü akkor ampuller yerleştirmek.
   • B) Armatürleri sarkıt tavan aparatları kullanarak masalara daha yakın bir yüksekliğe indirmek.
   • C) Odadaki tüm masaları duvar diplerine ve köşelere doğru kaydırmak.
   • D) Masa yüzeylerini ışığı tamamen soğuran koyu mat malzemelerle kaplamak.
   • E) Armatürlerin önüne ışığı geniş açıyla dağıtan buzlu cam filtreler takmak.

9. Yarıçapları sırasıyla R ve 2R olan K ve L yarım küre kabuklarının merkezine şekildeki gibi I şiddetinde noktasal bir ışık kaynağı yerleştirilmiştir. K yarım küre yüzeyinden geçen toplam ışık akısı ΦK, L yarım küre yüzeyinden geçen toplam ışık akısı ΦL olduğuna göre ΦK / ΦL oranı kaçtır?

   • A) 1/4
   • B) 1/2
   • C) 1
   • D) 2
   • E) 4

10. Farklı yarıçaplardaki içi boş X (r yarıçaplı) ve Y (2r yarıçaplı) kürelerinin merkezlerine sırasıyla I ve 2I şiddetinde noktasal ışık kaynakları konulmuştur. Küre yüzeylerindeki toplam ışık akıları ΦX ve ΦY olduğuna göre, bu akıların oranı (ΦX / ΦY) kaçtır?

    • A) 1/4
    • B) 1/2
    • C) 1
    • D) 2
    • E) 4
11. 

    Şekildeki sistemde, noktasal bir ışık kaynağından d kadar uzakta bulunan dik bir ekranın üzerindeki K noktası çevresindeki aydınlanma şiddeti E'dir. Ekran, K noktası etrafında döndürülmeden sadece ışık kaynağından biraz uzaklaştırılırsa ekrandaki toplam ışık akısı ve K noktasındaki aydınlanma şiddeti nasıl değişir?

    • A) Ekrandaki toplam ışık akısı artar, K noktasındaki aydınlanma şiddeti azalır.
    • B) Ekrandaki toplam ışık akısı değişmez, K noktasındaki aydınlanma şiddeti artar.
    • C) Ekrandaki toplam ışık akısı azalır, K noktasındaki aydınlanma şiddeti azalır.
    • D) Ekrandaki toplam ışık akısı azalır, K noktasındaki aydınlanma şiddeti değişmez.
    • E) Her iki nicelik de uzaklığın karesiyle doğru orantılı olarak artar.

12. Bir odayı aydınlatmak için kullanılan paralel ışık demeti üreten bir spot lambanın karşısına, dikey doğrultuda tutulan düz bir levha yerleştiriliyor. Levha, gelen ışınlara dik konumdan başlanarak yavaşça döndürülüp eğik hale getirilirse levha merkezindeki aydınlanma şiddeti nasıl değişir?

    • A) Levha yüzeyi ışınlara paralel konuma gelene kadar aydınlanma şiddeti sürekli azalır.
    • B) Işınların yüzeye gelme açısı küçüldükçe aydınlanma şiddeti sürekli artar.
    • C) Döndürme işlemi levhanın aydınlanma şiddetini hiçbir şekilde etkilemez.
    • D) Sadece levha kaynaktan uzaklaştırılırsa aydınlanma şiddeti azalır, dönme etkisizdir.
    • E) Levha döndürüldükçe birim yüzeye düşen ışın sayısı artacağı için aydınlanma artar.

13. Öğrenciler, bir ışık kaynağının yaydığı toplam ışık miktarını ve birim yüzeye düşen ışık miktarını karşılaştırıyor. Işık akısı (Φ) ile aydınlanma şiddeti (E) kavramları arasındaki temel farkı açıklayan en doğru ifade hangisidir?

    • A) Işık akısı kaynağın toplam ışık gücüyle ilişkiliyken, aydınlanma şiddeti birim yüzeye düşen ışık akısı yoğunluğudur.
    • B) Işık akısı uzaklığa bağlı olarak azalırken, aydınlanma şiddeti uzaklıktan bağımsızdır.
    • C) Aydınlanma şiddetinin birimi lümen, ışık akısının birimi ise lükstür.
    • D) Işık akısı sadece noktasal kaynaklar için, aydınlanma şiddeti ise sadece paralel ışık demetleri için geçerlidir.
    • E) Işık akısı kaynağın yöneliminden etkilenir ancak aydınlanma şiddeti yüzeyin açısına bağlı değildir.

14. Bir fizik laboratuvarında fotometre kullanılarak yapılan deneyde elde edilen aşağıdaki veri seti inceleniyor: Işık Şiddeti (cd) | Uzaklık (m) | Aydınlanma (lux) • 100 cd | 1 m | 100 lux • 100 cd | 2 m | 25 lux • 100 cd | 4 m | 6,25 lux Bu veri setine göre aydınlanma şiddeti ile ilgili hangi bilimsel çıkarım yapılabilir?

    • A) Aydınlanma şiddeti, kaynağın ışık şiddeti ile ters orantılıdır.
    • B) Aydınlanma şiddeti, ışık kaynağına olan uzaklığın karesiyle ters orantılıdır.
    • C) Uzaklık iki katına çıktığında aydınlanma şiddeti yarıya düşer.
    • D) Toplam ışık akısı uzaklığın karesiyle doğru orantılı olarak artmaktadır.
    • E) Işık şiddeti sabit kaldığı sürece aydınlanma şiddeti uzaklıktan etkilenmez.

15. Yarıçapı r olan içi boş küresel bir kabuğun merkezine ışık şiddeti I olan noktasal bir kaynak yerleştiriliyor. Küre yüzeyindeki toplam ışık akısı (Φ) ve yüzeydeki bir noktanın yakınındaki aydınlanma şiddeti (E) ile ilgili aşağıdaki ifadelerden hangisi doğrudur?

    • A) Kürenin yarıçapı artırılırsa küre yüzeyindeki toplam ışık akısı azalır.
    • B) Kürenin yarıçapı artırılırsa yüzeydeki aydınlanma şiddeti değişmez.
    • C) Kaynağın ışık şiddeti artırılırsa yüzeydeki aydınlanma şiddeti azalır.
    • D) Kürenin yarıçapı artırılırsa yüzeydeki toplam ışık akısı değişmez, aydınlanma şiddeti ise azalır.
    • E) Küre yüzeyindeki toplam ışık akısı sadece kürenin yarıçapına bağlıdır.

16. Bir öğrenci, odasındaki çalışma masasının üzerindeki aydınlanma şiddetini artırmak istiyor. Buna göre öğrencinin yapacağı aşağıdaki işlemlerden hangisi masadaki aydınlanma şiddetini (E) kesinlikle artırır?

    • A) Masayı odanın daha geniş bir köşesine taşımak.
    • B) Masa lambasını masaya yaklaştırmak veya ışık şiddeti daha büyük bir ampul kullanmak.
    • C) Masa lambasının sadece başlığını masadan uzaklaşacak şekilde yukarı kaldırmak.
    • D) Lambanın gücünü azaltıp lümen değeri daha düşük bir modelle değiştirmek.
    • E) Masanın üzerine ışığı soğuran koyu renkli bir örtü sermek.

17. Öğretmen, sınıfa getirdiği iki farklı ampul kutusunun üzerinde 800 lümen ve 1500 lümen yazdığını öğrencilerine gösteriyor. Bu değerlerin temsil ettiği fiziksel nicelikle ilgili öğrencilerin yaptığı aşağıdaki çıkarımlardan hangisi doğrudur?

    • A) Lümen değeri, kaynağın birim zamanda yaydığı toplam ışık enerjisinin (ışık akısının) bir ölçüsüdür.
    • B) Lümen değeri, ışık kaynağının birim zamanda harcadığı elektriksel gücü temsil eder.
    • C) Bu değerler, ampullerin sadece belirli bir yöne doğru yaydığı ışık şiddetini gösterir.
    • D) Lümen değeri yüksek olan ampul, yerleştirildiği yüzeyde her zaman daha düşük aydınlanma oluşturur.
    • E) Lümen, sadece ışık kaynağına olan uzaklığa bağlı olarak değişen bir aydınlanma şiddetidir.
18. 

    Bir fizik öğretmeni, küresel ışık kaynaklarının merkezine yerleştirilen engellerin ışık akısı üzerindeki etkisini göstermek için aşağıdaki düzeneği kuruyor. Yarıçapı R olan içi boş kürenin merkezindeki ışık kaynağının şiddeti I olup toplam ışık akısı Φ'dir. Bu kürenin iç yüzeyinin yarısı siyah bir boyayla kaplanırsa küre yüzeyine düşen toplam ışık akısı ve küre merkezinden R kadar uzaktaki boyanmamış yüzeydeki bir noktanın aydınlanma şiddeti (E) ilk durumuna göre nasıl değişir?

    • A) Işık akısı değişmez, Aydınlanma şiddeti yarıya iner.
    • B) Işık akısı yarıya iner, Aydınlanma şiddeti değişmez.
    • C) Her ikisi de yarıya iner.
    • D) Her ikisi de değişmez.
    • E) Işık akısı yarıya iner, Aydınlanma şiddeti iki katına çıkar.

19. Ömer, evindeki çalışma masasının daha aydınlık olması için masa lambasındaki ampulü değiştirmek istiyor. Satın alacağı ampul kutularını incelediğinde üzerlerinde ışık şiddeti (cd) ve ışık akısı (lm) değerlerinin yazılı olduğunu görüyor. Masa yüzeyindeki aydınlanma şiddetini en yüksek seviyeye çıkarmak isteyen Ömer, ampul seçiminde ve kullanımında hangi yöntemi tercih etmelidir?

    • A) Sadece lümen değeri yüksek olan ampulü seçip lambayı masadan olabildiğince uzaklaştırmalıdır.
    • B) Lümen değeri düşük olan bir ampul seçip lambayı masaya yaklaştırmalıdır.
    • C) Candela değeri en yüksek olan ampulü seçmeli ve lambayı masaya en yakın konuma getirmelidir.
    • D) Candela değeri düşük, lümen değeri yüksek bir ampul seçip eğik açıyla yerleştirmelidir.
    • E) Ampulün gücü (Watt) yüksek olanı seçip dikey açısını en geniş hale getirmelidir.

Doğru cevaplar ve adım adım çözümler testi tamamladıktan sonra gösterilir.