Işığın davranış özelliklerini açıklayan ilk yasalardan biri yansıma yasasıdır. İS 1. yüzyılda yaşamış olan Eski Yunan bilginlerinden İskenderiyeli Heron, aynadan yansıyan bir ışık ışınının aynayla yaptığı gelme ve yansıma açılarının eşit olduğunu bulmuştu. Bundan yüzyıllar sonra Hollandalı fizikçi Willebrord Snell 1621'de ışığın çok önemli bir başka özelliğini saptadı. Saydam bir ortamdan başka bir saydam ortama örneğin havadan cama ya da sudan havaya geçerken ışığın doğrultusu değişiyordu. Kırılma denen bu olayın nedeni, ışığın her saydam ortamdaki hızının farklı olmasıdır; örneğin ışığın sudaki hızı havadaki hızından daha azdır. Doğal olarak cam da ışığı kırar. Pencerenin dışındaki bir cisimden gelen ışık bir kez cama girerken, bir kez de camdan çıkarken kırılır. Çünkü ilkinde havadan cama, ikincisinde de camdan havaya geçerek iki kez ortam değiştirmiştir. Bu durumda cisimden gelen ışığın gözümüze ulaşıncaya kadar doğrultusundan iyice sapmış olması gerekir. Oysa camın iki yüzeyi birbirine paralel olduğu için, camdan çıkan ışık ışını cama giren ışıkla aynı doğrultuda yol alır. Bu nedenle, pencere ya da otomobil camı gibi düz bir camın arkasındaki cisimleri yer değiştirmiş olarak değil, gerçekten bulundukları noktada görürüz.
Ama camın yüzeyleri paralel olmadığı zaman içinden geçen ışık ışınlarının doğrultusu değişir. Demek ki camın yüzeylerine belli bir eğiklik verilerek, gelen ışık ışınlarını bir araya toplaması ya da birbirinden uzaklaştırması sağlanabilir. Bu amaçla biçimlendirilmiş camlara mercek denir. Işık ışınlarını bir araya toplayan yakınsak merceklerin en az bir yüzeyi dışbükey, ışık ışınlarını uzaklaştıran ıraksak merceklerin de gene en az bir yüzeyi içbükeydir. Mercekler gözlük, büyüteç, fotoğraf makinesi, mikroskop, teleskop gibi optik aygıtların temel öğelerinden biridir
Üzerine düşen ışığın hemen hemen tümünü geçiren maddelere saydam, bir bölümünü geçirenlere de yarısaydam denir. Saydam olmayan maddeler gelen ışığın bir yandan öbür yana geçmesine izin vermediğinden bu cisimlerin arkasını göremeyiz. Bu tip maddeler ya bütün ışığı soğurduğu için donuk (mat) ya da bütün ışığı yansıttığı için parlak görünür.Ama camın yüzeyleri paralel olmadığı zaman içinden geçen ışık ışınlarının doğrultusu değişir. Demek ki camın yüzeylerine belli bir eğiklik verilerek, gelen ışık ışınlarını bir araya toplaması ya da birbirinden uzaklaştırması sağlanabilir. Bu amaçla biçimlendirilmiş camlara mercek denir. Işık ışınlarını bir araya toplayan yakınsak merceklerin en az bir yüzeyi dışbükey, ışık ışınlarını uzaklaştıran ıraksak merceklerin de gene en az bir yüzeyi içbükeydir. Mercekler gözlük, büyüteç, fotoğraf makinesi, mikroskop, teleskop gibi optik aygıtların temel öğelerinden biridir
Beyaz ışık kırıldığı zaman çeşitli renklere ayrılır. Bu olayın nedenini 1666'da İngiliz bilim adamı Sir Isaac Newton açıklamıştır. Nevvton bir güneş ışığı demetini karanlık bir odada bir prizmadan geçirdiğinde, bildiğimiz beyaz ışık cam prizmanın öbür yüzünden çıkarken mor, lacivert, mavi, yeşil, sarı, turuncu ve kırmızı renkli ışınlara ayrılmıştı. Bu renkli ışın demetine tayf denir. Gene Newton'ın deneylerine göre, bu ışık tayfı tersine çevrilmiş ikinci bir prizmadan geçirildiğinde yeniden beyaz ışık demetine dönüşüyordu. Ama tayftaki renkli ışınlardan yalnızca biri, örneğin kırmızı ışık ikinci prizmadan geçirildiğinde hiçbir değişikliğe uğramıyordu.
Bu bulgulardan yola çıkan Nevvton, beyaz ışığın gerçekte gökkuşağındaki bütün renklerin karışımından oluştuğu sonucuna vardı. Beyaz ışığın prizmadan geçerken bileşenlerine ayrılmasının nedeni, yapısındaki her rengin değişik açılarda kırılmasıdır. Örneğin mavi ışınlar kırmızı ışınlardan daha büyük bir açı altında kırılır. TAYF maddesinde bu ilginç konuyla ilgili daha çok bilgi bulabilirsiniz.
Bir cismin rengi, tayfın hangi bölgesindeki ışınları yansıttığına bağlıdır. Bütün renkleri yansıtan cisimler beyaz, bütün renkleri soğuran ya da yutan cisimler siyah görünür. Beyaz ışıkla aydınlandığında en çok tayfın yeşil bölgesindeki ışığı yansıtıp öbürlerini soğurduğu için yeşil renkte görünen otlar da, içinde hiç yeşil bulunmayan bir ışıkla aydınlatıldığında pek az ışık yansıtacağı için siyaha yakın koyu renkte olacaktır.
Snell'in kırılma yasasını açıklamasından 40 yıl kadar sonra İtalyan fizikçi Francesco Grimaldi (1618-63) ışığın en önemli davranış özelliklerinden biri olan kırınım olayını buldu. Işığın kırınımını, bir sel yatağında akan suyun yolunun üzerindeki bir taşın çevresinden dolanarak akmasına benzetebiliriz. Işık da bir engelle karşılaştığında hafifçe bükülür ve keskin bir dönüş yapmasa da köşeleri açıktan dolanarak yoluna devam eder. Gene de birçok durumda ışığın düz bir çizgi boyunca yayıldığını kabul edebiliriz. Işık bu biçimde yayıldığında, bir yüzeydeki aydınlık ve karanlık bölgeler arasında belirgin bir sınır çizgisinin olması gerekir. Oysa titiz bir deney bunun böyle olmadığını gösterecektir. Noktasal denecek kadar küçük bir delikten geçerek karanlık bir odaya giren ışık bir ekran üzerine düşürüldüğünde, bu yuvarlak ışık lekesini çevreleyen kenar çizgisinin hiç de keskin olmadığı görülür. Ekrandaki ışıklı daire ile gölgeli bölümlerin arasında, aydınlık ve karanlık çemberlerden oluşmuş, bulanık görünümlü dar bir kuşak vardır.
Aynı şey gölgeler için de söz konusudur. Bir cisim ne kadar küçük bir ışık kaynağıyla aydınlatılırsa aydınlatılsın, ışığın cismin kenarlarında kırınıma uğraması nedeniyle gölgesinin sınırları hiçbir zaman çok keskin olmaz. Bu kırınım olayını açıklamanın tek yolu, ışığın mutlak olarak düz bir çizgi boyunca yayılmadığını, hafifçe bükülerek bir engelin köşesinden geçebildiğini
Bir cismin rengi, tayfın hangi bölgesindeki ışınları yansıttığına bağlıdır. Bütün renkleri yansıtan cisimler beyaz, bütün renkleri soğuran ya da yutan cisimler siyah görünür. Beyaz ışıkla aydınlandığında en çok tayfın yeşil bölgesindeki ışığı yansıtıp öbürlerini soğurduğu için yeşil renkte görünen otlar da, içinde hiç yeşil bulunmayan bir ışıkla aydınlatıldığında pek az ışık yansıtacağı için siyaha yakın koyu renkte olacaktır.
Snell'in kırılma yasasını açıklamasından 40 yıl kadar sonra İtalyan fizikçi Francesco Grimaldi (1618-63) ışığın en önemli davranış özelliklerinden biri olan kırınım olayını buldu. Işığın kırınımını, bir sel yatağında akan suyun yolunun üzerindeki bir taşın çevresinden dolanarak akmasına benzetebiliriz. Işık da bir engelle karşılaştığında hafifçe bükülür ve keskin bir dönüş yapmasa da köşeleri açıktan dolanarak yoluna devam eder. Gene de birçok durumda ışığın düz bir çizgi boyunca yayıldığını kabul edebiliriz. Işık bu biçimde yayıldığında, bir yüzeydeki aydınlık ve karanlık bölgeler arasında belirgin bir sınır çizgisinin olması gerekir. Oysa titiz bir deney bunun böyle olmadığını gösterecektir. Noktasal denecek kadar küçük bir delikten geçerek karanlık bir odaya giren ışık bir ekran üzerine düşürüldüğünde, bu yuvarlak ışık lekesini çevreleyen kenar çizgisinin hiç de keskin olmadığı görülür. Ekrandaki ışıklı daire ile gölgeli bölümlerin arasında, aydınlık ve karanlık çemberlerden oluşmuş, bulanık görünümlü dar bir kuşak vardır.
Aynı şey gölgeler için de söz konusudur. Bir cisim ne kadar küçük bir ışık kaynağıyla aydınlatılırsa aydınlatılsın, ışığın cismin kenarlarında kırınıma uğraması nedeniyle gölgesinin sınırları hiçbir zaman çok keskin olmaz. Bu kırınım olayını açıklamanın tek yolu, ışığın mutlak olarak düz bir çizgi boyunca yayılmadığını, hafifçe bükülerek bir engelin köşesinden geçebildiğini
kabul etmektedir.
IŞIK KURAMI
Işığın yansıması, kırılması ve renklerine ayrılması gibi davranış özelliklerini ortaya koyan ilk çalışmalar, ışığın yapısını açıklığa kavuşturabilmeleri için bilim adamlarına çok değerli veriler sağlamıştı. Nitekim, kuramsal ve deneysel çalışmalarıyla bu konunun öncülerinden olan Newton, ışığın parçacıklardan ya da taneciklerden oluştuğunu ileri sürerek ışığın parçacık kuramı'm ortaya attı. Bu görüşe göre ışık parçacıkları minicik mermilere, ışık kaynağı da bu mermilerle yayılım ateşi yapan bir tüfeğe benzetilebilir. Ne var ki Nevvton'ın kuramı ışığın birçok davranışını açıklamakta yetersiz kaldı. Yansıma olayı bu kuramla açıklanabilirdi; ama kırılma olayını açıklayabilmek için ışığın sudaki hızının havadaki hızından daha büyük olduğunu kabul etmek gerekiyordu. Fransız fizikçi Leon Foucault' nun 1850'de çok sağlam bir deneyle bunun tam tersini kanıtlaması parçacık kuramının güvenilirliğini büyük ölçüde sarstı. Kaldı ki bu kuram Nevvton'ın zamanında bile bilinen kırınım olayını da açıklayamıyordu.Newton ile aynı dönemde yaşamış olan Hollandalı bilim adamı Christiaan Huygens, parçacık kuramından birkaç yıl sonra, ışığın yapısını açıklayan yeni bir kuram geliştirdi. Eskiçağlardan beri fizikçiler bütün uzayın ağırlıksız, saydam ve esnek bir maddeyle dolu olduğuna inanıyorlardı. Huygens de ışığın dalga kuramı'nı geliştirirken "esir" denen bu maddenin varlığını temel almıştı. Bu kurama göre, havuza atılan bir taşın su yüzeyini dalgalandırması gibi, ışıklı bir parçacık da çevresini saran esirde her yöne dağılan bir dalga hareketini başlatıyordu. Işığın her zaman düz bir çizgi boyunca yayıldığına inanan Nevvton bu görüşe karşı çıktı. Bilinen bütün dalgalar, örneğin su ve ses dalgaları bir engelin çevresinden dolanabildiğine göre, dalgalardan oluşan ışığın da eğri bir yol izleyerek aynı şeyi yapabilmesi gerekirdi. Nevvton dalga kuramına bu savla karşı çıkarken kırınım olayını iyi değerlendirememiş ve ışığın da öbür dalgalar gibi gereğinde bükülebildiğinin bir kanıtı olduğunu fark edememişti. Ne var ki, ışığın dalga boyu çok kısa olduğu için bu bükülmenin sonuçlarını gözleyebilmek öbür dalgalara oranla çok daha güçtür.
Işığın dalgalardan mı, yoksa parçacıklardan mı oluştuğu konusu neredeyse 150 yıl tartışıldı. En sonunda İngiliz fizikçi Thomas Young, 19. yüzyılın başlarında yaptığı bir deneyle bu tartışmalara son verdi. Kesinlikle dalgalara özgü olan girişimin ışıkta da gözlendiğini ortaya koyan bu deneydejn sonra parçacık kuramı yavaş yavaş bilim dünyasından çekildi.
Hiç yorum yok:
Yorum Gönder