Su ortamında darbeli ışınların iletiminin araştırılması

Abstract

Bu tez çalışmasında darbeli kvazimonokromatik (monokromatiğe yakın) görünür dalga boylu ışınların su içerisinde yayılımı incelenmiştir. Bilindiği gibi optik ışınlar havada yayılırken emilme, saçılma, kırılma ve yansımaya uğrarlar. Benzer olaylar su içerisinde de geçerlidir. Optik ışınların su içerisinde yayılımını, su içerisinde bulunan canlı ve cansız maddeler, ortam şartları, su molekülleri ve ışığın dalga boyu belirler.Su içerisinde çalışan optik sistemler tasarlamak için optik ışınların su içerisinde yayılımının bilinmesi gerekir. Bunun için bu tez çalışmasında bir deney düzeneği geliştirilmiştir. 30 cm x 30 cm x 60 cm ebatlarında cam küvet yaptırılmıştır. Işın verici olarak görünür bölgede ve yakın kızılötesi bölgesinde çalışan LED'ler kullanılmıştır.Bu deney düzeneği kullanılarak darbeli LED ışınlarının havada, saf suda ve deniz suyunda X ve Y eksenlerindeki yayılımları incelenmiştir.Deneysel sonuçlardan, su içerisinde bulunan parçacıkların saçılma karakteristiklerinden hareketle tespit edilebileceği gösterilmiştir. Parçacık yoğunluğu artıkça ışık lekesinin standart sapmasının azaldığı tespit edilmiştir.Optik ışınların su içerisinde saçılmasında ışın şiddeti artıkça parçacıkların etkisi azaldığı görülmüştür.Optik ışınlar su içerisinde yayılırken belli bir mesafeden sonra havaya göre daha yavaş zayıfladığı tespit edilmiştir. Bu mesafenin ışın şiddetine ve ışın vericinin dalga boyuna bağlı olduğu görülmüştür.

In this thesis, pulsed quasimonochromatic visible light propagation in water has been investigated. It is obvious that the optical beam propagating in the free space is exposed to absorption, scattering, diffraction, and reflection. This is also valid for an optical beam propagating in water. Light propagation in water is determined by living and nonliving particles in the water, water molecules, environmental conditions and the wavelength of the light in the water.It is necessary to know the light propagation in the water to design optical systems operating in the water. For this purpose, an experimental setup has been developed in this thesis. A glass tank with dimensions 30 cm x 30 cm x 60 cm has been manufactured. Visible and near infrared LEDs have been used as light emitters.Propagation of the pulsed LED light in the X and Y coordinates in the free space, pure and sea water has been investigated using this experimental setup.Experimental results indicate that the particles in water can be detected by using the scattering characteristics. It is observed that the standard deviation of the light spot decreases as the particle density increases.It is observed that the effect of particles on the optical beam scattering in water decreases as the light intensity increases.It is observed that attenuation of optical beams propagating in water is slower than that in air after a certain distance. It is observed that this distance depends on the light intensity and the wavelength of the light emitter.