Ve Işık Doğru
- Edison‘un (1880) kömür flamanlı lambalarının ticarileştirilmesinden beri, aydınlatma büyük ilerlemeler kaydetmiştir. Şehirler, stadlar, otoyollar geceleri sanki gündüzmüş gibi aydınlatılmaktadır. Dükkanların içleri apaydınlıktır. Uzmanlar ışıklılığı ve aydınlatılmayı rdridandırmaktadıriar. ışıklılık, aydınlatılmış cisimlerin görüntüsünü karakterize eder, aydınlanma ise yayılan ışık miktarı ile belirlenir. Karanlık bir caddede ışıklılık aydınlanmayı bir adım da olsa geçer, çünkü ışığı yansıtan nesnelerdir. Lambalar çok çeşitlidir; neon Sambaları, akkor lambalar, fluoresan lambalar, deşarj lambaları, Neon lambaları halkın aydınlatılmasında kullandır. Akkor lambalarda ise tungsten flaman kızarır, evlerde kullanılır. Diğer lambalar ise geniş yüzeylerin yani köprülerin, statların, butiklerin, stüdyoların, otoyolların aydınlatılmalarında kullanılırlar. Ruonşı lambalar cıva ve bir nadir gaz ihtiva ederler. İç yüzeyleri ışık verici bir madde ile kaplıdır. Renkleri ayrıştırmazlar. Deşarj lambalarıİse cıva veya sodyum buharı ile yüklü kuartz bir tüp ihtiva ederler, elektrik deşarjı bu tüp içinde gerçekleşir.
- Refraksiyon ile farklı indislerdekftki ortamın ayrılma yüzeylerini eğri olarak kateaen bir ışık ışını sapmaya uğramış gibi gözükür, cetvel kırılmış gibi gözükmektedir. Yansıma kanunlarına göre, geliş açısı yansıma açısına eşittir. Işık beyaz veya renkli olabilir. Konveks veya konkav düzlem aynalarından söz edilmelidir. Büyük bir fiziksel sabit ışık hızıdır. En yeni lazer ile ölçüm 299.792.456 km/s sonucunu verir. Bir cisim bu hıza erişemez, eriştiğinde kütlesi sonsuz olur.
- Bu dalgalar iki büyüklük karakterize eder, ortamla değişen yayım hızları ve dalga boyları. Dalga boyu birbirini takip eden dalgalardaki iki zirve ve iki çukur arasındaki mesafedir veya ılımlı yoğunluk tabakasıyla ayrılmış ve yoğunluğunun maksimal olduğu iki nokta arasındaki uzaklığa eşittir.
- Daha önce incelediğimiz yaprak durumunda, dalga yatay olarak yayılırken, yaprak düşey olarak ilerlemekteydi. Oysa suya daldırılmış balon durumunda su moleküllerinin hareketleri küresel balonun ışınlarına göre yönlenmiştir. Su yüzeyinde yayılan dalgalar “enine”, ikinci türdeki dalgalar ise “boyuna” dalgalar olarak adlandırılırlar. Akışkan ortamın periyodik hareketi, dalgaların yayılma yönüne bağlıdır, söz gelişi ses dalgalarında olduğu gibi.
- Işığın dalga karakterli olduğu kabul edildiğinde, yansıma, kırınım olaylan açıklanabilir. Spektrumun her rengine özel bir dalga boyu tekabül ettiği varsayılır. Mor ışığın dalga boyu 0,00004 cm. kırmızı ışığınki 0,00007 cm.’dir. Ancak acaba ışıklı dalgalar boyuna mı, yoksa enine midir?
- Burada polarizasyon fenomenlerini göz önüne almamız gerekir. Polarizasyon ile ışık dalgalarının enine dalgalar olduğu gösterilir. Gözümüz ile bir ışık kaynağının arasına kaynaktan gelen ışık ışınlarının oluşturduğu eksene dik olacak şekilde turmalin kristalinden iki ince yassı levha yerleştirelim. Bu eksen etrafında levhalardan birini yavaşça döndürelim. Işığın şiddet maksimumlarından geçtiği, bazı pozisyonlarda ise hiçbir şey görünmediği gözlenir. Eğer ışık dalgalan boyuna dalgalar olsalardı, yani ışık ışınlarının yayılma yönünde olsalardı, levhaların karşılıklı hareketlerinin hiçbir rolü olmayacaktı. O hâlde ışık dalgalarının enine dalgalar olduğu kabul edilir. İlk levha ışığı polarize etmiş, ikincisi ise analiz etmiştir.
- Difraksiyon ve polarizasyon fenomenleri yanı sıra, girişim fenomenleri de mevcuttur. Girişimden yararlanarak Young ve Fresnel ışığın dalga karakterini belirlemişlerdir.
- Karakteristik girişim figürünün eldesi için bir cıva haznesinin yüzeyindeki iki metal çubuğa bap elektrikle yüklü dia pazondan yararlanılır. Bu iki çubuk bağımlı titreşim hareketlerinin kaynaklarını (sinkronlar) oluştururlar. Ortak merkezli dalgalar cıva yüzeyindeki her nokta etrafında oluşurlar ve bazı noktalarda etkileri girişim figürü olan hiperbolik türde bir örgü çizerek toplanır veya sıfıra eşitlenirler. Optikte de aynı durum söz konusudur. Benzer ve birbirlerine bağlı iki ışık kaynağı (birleşik kaynaklar) girişim fenomenlerinin oluşumunu sağlarlar. Girişim fenomenlerini gerçekleştirmenin en iyi yolu bir tek kaynaktan yola çıkıp daha sonra yansıma ile olduğu gibi suni olarak bölmektir. Frensel aynalarında da bu yöntem kullanılır. Bir ekran üzerinde sırasıyla karanlık ve aydınlık girişim saçakları elde edilir.
- Böylece görünür ışığın dalga karakterini tanımış olduk. Ancak hala bu ışık dalgalarının tabiatı hakkında bilmediklerimiz vardır. Bu sorunun cevabını artık geometrik optikte bulmak imkânsızdır, cevabı elektromanyetizmada aramak gerekir. Elektromanyetizma elektrik ve manyetizmayı birlikte inceler.
- Bir iletken elektrik telini bükerek ve merkezine mıknatıslanmış bir iğne yerleştirdiğimizde (herhangi bir yönlenme ile) telden akım geçirirsek iğne telin buklem düzlemine dik olarak sapacaktır. Bu gözlem ilk defa Oersted tarafından gerçekleştirilmiş ve elektrik akımı ile manyetizma arasındaki bağ ortaya çıkarılmıştır. Devrenin merkezinden başka bir noktaya yerleştirildiğinde iğne yine ayrık bir yön alacaktır. Telden akan elektrik yüklerinin hareketi tarafından oluşturulan bir alana dalacaktır. Genel olarak, her elektrik akımına (yani yüklerin ilerlemesine) veya bir elektrik alanının her değişimine bir manyetik alan bağlıdır. Yüklerin hareketinin hızlı olduğu oranda veya elektrik alan değişiminin hissedilir olduğu oranda, oluşan manyetik alan daha yoğundur. Faraday‘ın dediği gibi ters işlem de gerçekleştirilebilir. Mıknatıs hareketli olduğu durumda elektrik akımı telden geçer. Diğer bir deyişle, manyetik alan değişim bir elektrik akımı üretir.
- Bu sonuçlar toplanarak değişken bir elektrik alanının (veya manetik alan) her zaman bir manyetik alanla (veya elektrik alan) beraber oluştuğu gözlenir. Bu sonuçlar ve bu anolog sonuçları ele alan Maxwell elektromanyetik alanın bilinen eşitliklerini gerçekleştirmiştir.Bu kanunlar sadece madde veya yükler karşısında değil, boşlukta da geçerlidirler. Oysa bu elektromanyetik alan dalga yapısına sahiptir. Yani enerjik değişimleri dalga şeklinde yayılır. Ayrıca bunlar enine dalgalar olup, boşlukta yayılma hızlan ışığınkine eşittir. Bu durumda “görünür ışık” olarak nitelediğimiz ışığın, dalga uzunlukları 0,00004 cm. ve 0,00007 cm.arasında değişen elektromanyetik ışımalardan oluştuğu düşünülemez mi?
- Işık hakkında bildiklerimizi tekrarlamak isteyelim. Yani değişik türdeki elektromanyetik ışımaları dalga uzunluklarına (veya frekanslarına) göre sınıflandırırsak, radyo dalgalarından gama ışınlarına kadar arada entraruj, görünür ışık, ultraviyole ve X ışınlarından geçeriz. Değişik türdeki ışımalan sıralandırarak, elektromanyetik ışıma spektrumu elde edilebilir.
- 19. yüzyılın sonunda, ışığın dalga tabiatı hakkındaki bildiklerimiz 1885’te Hertz’in gerçekleştirdiği deney ile yeni problemler çıkarmıştır. Bir çinko plak üzerine düşen ultraviyole ışık ışınlan, plaktan hepsi aynı enerjili elektronlar kopanr. Bu olay günümüzde de fotoğraf makinalarında kullanılan “fotoelektrik olay”dır. Işığın dalga tabiatı göz önüne alınarak, gelen ışığın şiddeti arttırıldığında, metalden koparılan her elektronun kinetik enerjisine orantılı olarak bir artış gözlenmelidir. Oysa Hertz tarafından hayal edilen deneyde böyle bir şey oluşmamıştır. Gelen ışımanın şiddet değişimleri çinko plağa koparılan elektron sayısına orantılı değişimler oluşturur. Bu elektronların her biri yine aynı enerjilidir.
- 1905‘te Einstein tarafından ortaya atılan ışığın korpüskül teorisini ortaya çıkarır. Işık, tanecik veya fotonlar adı verilen enerji kuantalarından oluşmuştur ve bu fotonların enerjisi, oluşturduktan ışımanın dalga boyu ile orantılıdır. Mor ışığın fotonu kırmızı ışığınkinden daha fazla enerjilidir. O halde eğer çinko plağa koparılan elektronların enerjisi değiştirilmek istendiğinde, bunun az veya çok şiddetli bir ışıma ile değil, farklı dalga boylarındaki çeşitli ışımalar ile aydınlatılması gerekir.
- Asrın başında, fizikçiler zor bir paradoks ile karşı karşıya gelmişlerdir. Çeşitli fenomenlere göre ışık hem dalga tabiatlı, hem de bir korpüsküller bombardımanı olarak kabul edilmelidir. Oysa bunların ikisi de ışıklı bir fenomeni tam olarak açıklayamamaktadır. Paradoksa göre, ışık fotonunun özel bir durum oluşturmadığı, keşfedilen bütün element taneciklerin (elektron, proton, mezon vs...) dalga tabiatı gösterdikleridir. Tanecikler ile yansıma, kırılma denemeleri gerçekleştirilebilir. Elektronik mikroskop, tanecik ışımaları kullanılarak gerçekleştirilen optik bir sistem örneğidir.
- Dalga / Tanecik görüntüleri, modern fiziğin temelini oluşturur.
Şu Sayfamız Çok Beğenildi
Sayısal Mantık Çözümlü Sorular
Yorumlar
Henüz yorum yapılmamış.