Işığın Yapısı ve Hızı

Gökteki bir jet uçağının gürültüsünü işitip, elimizde olmadan sesin geldiği yöne doğru baktığımız olmuştur. Uçağı sesin geldiği noktadan çok daha ileride görmüşüzdür. Uçağın gerçek yerini kestirirken kulaklarımızdan çok gözlerimize inanırız. Niçin gözlerimize inandık? O kadar uzaktan sesin bize ulaşması için epeyce zaman geçeceğini, ayrıca ışığın sesten çok hızlı yayıldığını biliyoruz.

Uçağın, gördüğümüz noktadan daha geride olabileceğini düşünmedik, çünkü ışığın gerçekten çok hızlı yayıldığına inanırız. Galileo ışığın hızını ölçmek için sesin hızını ölçmekte kullandığına benzer bir yöntem önermişti. Bu yöntemde; iki adam, ölçülmüş bir uzaklığın birer ucunda, ellerinde örtülü birer fenerle dururlar. Birinci adam fenerinin örtüsünü kaldırırken bir kronometreyi işletir, ikinci adam birincinin fenerinden gelen ışığı gördüğü anda kendi fenerini açar. Birinci adam bu sefer ikincinin fenerinden gelen ışığı görür görmez kronometreyi durdurur. Galileo bu metotla ışığın birinci adamdan ikincisine gidip gelmesi için geçen zamanı ölçmeyi ummuştu. Işık pek hızlı yayıldığı için bu metotla ışık hızı ölçülemedi. Fakat, bu deney büsbütün başarısız sayılmazdı. Bu deney ışık hızının kısa uzaklıklarda, o zamanın kaba kronometreleriyle ölçülemeyecek derecede büyük olduğunu açıkça gösterir.

Işık hızının sonlu olduğu hakkındaki ilk kanıt, 1676 yılında Olaf Roemer tarafından, Jüpiter gezegeninin uydularının hareketinin gözlenmesi sonucunda elde edildi. Bu uydular her dönüşte bir defa Jüpiterin gölgesinde kaybolup yine görünür. Uydulardan herhangi birinin iki ardışık tutulması arasındaki zaman onun bir dönme süresidir. Bu dönme sürelerinin sabit olmadığı gözlenmişti. Periyotlar (uyduların dönme süreleri), Yerküre Güneş çevresindeki yörüngesinde Jüpiterden uzaklaşırken büyük; Yer Jüpitere yaklaşırken ise biraz küçük görünüyordu. Remer şöyle düşündü: Yerküre jüpiterin uydularının hareketlerini etkilemez; fakat Yer Jüpiterden uzaklaşırken uydunun ardışık iki tutulmasından kurtulduğu anlarda Yerküreye gelen ışık. Yerküreye ulaşıncaya kadar daha fazla yol alır. Fazladan alınacak yolun yine fazladan zaman gerektirmesi, ışığın bir anda yayılmadığını, ışık hızının sonlu olduğunu gösterir.Bu, Roemer’in büyük katkısı idi. Bununla beraber o zaman, ışık hızının sayısal değeri iki nedenden dolayı kesinlikle hesaplanamadı. Birinci neden, Roemer ışığın Yerkürenin yörüngesini geçme zamanını hatalı ölçülmüştü, ikinci neden de Yerkürenin yörüngesinin çapı kesinlikle bilinmiyordu

Işığın yapısı

şığın ilk teorileri metafizik fikirlerin tesiri altında o kadar kalmıştı ki, ışığı anlamada bu fikirler herhangi bir fayda getirmemiştir. On yedinci yüzyılda Avrupa'da genel kanaat, ışık kaynağından göze bir şey taşındığı veya yayıldığı şeklindeydi. Bu tür düşünce tarzı iki farklı fikrin meydana gelmesine sebep oldu. Bunlardan birincisi; "Işık, doğru boyunca çok hızlı hareket eden küçük zerreciklerden ibarettir." şeklindeydi. Bunu destekleyen en yaygın gözlem, ışığın önüne konan cisimlerin gölgelerinin meydana gelmesiydi. İkinci hipotez ise, ışığı bir dalga şeklinde kabul etmekteydi. Bunu destekleyen gözlem ise, birbirlerini kesen iki ışık hüzmesinin birbirlerinden etkilenmemeleriydi. Bu hipoteze göre ışık eğer maddeciklerden (zerreciklerden) ibaret olsaydı, söz konusu iki ışık hüzmesinin birbirinden etkilenmeme halinin mümkün olmayacağı düşünülmekteydi. Ancak bu ilk fikirler, uygun matematik metodlarının ve deney tekniklerinin eksik olması sebepiyle ilerleme gösterememiştir.

Isaac Newton (1642-1727) beyaz güneş ışığının kırmızıdan mora kadar tam bir renkler grubundan ibaret olduğunu göstermiştir. Bu konuda Newton'dan çok önceleri, İslam aleminin yetiştirdiği fen alimlerinden İbn-i Heysem (965-1051)de çalışmalar yapmıştır. Hatta ekseri ilim adamları onun modern anlamdaki geometrik optiğin kurucusu olduğunu, ışığın yansıma ve kırılma kanunlarını ilk defa bulduğunu kabul etmektedirler. Newton, ışığın kırılmasını, daha yoğun bir ortama girerken ışığı meydana getiren parçacıkların hızının arttığı şeklinde açıklamıştır. Ayrıca, ışığın, saydam ortamların yüzeyinden kısmen yansıyıp kısmen de kırılmasını, ışık taneciklerinin zamanla periyodik olarak değişen bir özelliği olduğunu kabul ederek açıklamaya çalıştı. Kendi adı verilen ve bir girişim olayı olan Newton halkalarını ilk defa bulduysa da, bunların dalga teorisindeki önemini fark edememiştir. Newton'un bu tanecik teorisi ışığın bir engele rastlayınca kırınıma (difraksiyon) uğraması ve benzer olayları açıklamaktan uzak kalmıştır.

Newton ile aynı devrede yaşayan Christian Huygens (1629-1695) yaptığı çalışmalarıyla, dalga teorisini kabul edilen seviyeye getirmiştir. Huygens prensibi olarak isimlendirilen basit bir ilkenin kabulü ile yansımayı, kırılmayı ve tam yansımayı açıklamak mümkündü. Kendisi aynı zamanda çifte kırılmayı incelemiş ve bu olayı doğru bir şekilde açıklamak için ilk temeli atmıştır. Huygens'in ışığın kırılmasını açıklamasında, ışık hızının yoğun ortamda havadakine göre daha az olduğunu kabul etmek gerekiyordu. (Bkz. Huygens, Christian).

Optik ilmi, 19. yüzyıla kadar önemli bir ilerleme kaydetmemişti. 1801'de Thomas Yougn aynı bir yüzeye düşen ışık ışınlarının birbirlerini yok edebilip, karanlık bölgeler meydana getirebileceğini göstermiştir. Bu ise dalga teorisini desteklemekteydi. Çünkü iki parçacık akışının birbirlerini yok edebileceği mümkün görülmemekteydi. Young, ışık dalgalarının titreşimlerinin birbirine ve hareket doğrultusuna dik olduğunu öne sürmüştür. Bu şekilde ışığın polarizasyonunu açıklamaya çalışmıştır. Augustin Fresnel'in de çalışmalarıyla dalga teorisi daha çok rağbet gördü. Kendisi ayrıca ışık hızının yoğun ortamlarda daha düşük olduğunu deneysel olarak göstermiştir.

Bu arada elektrik ve manyetizma konusunda da ilerleme kaydedilerek ikisini bir teoride toplama çalışmaları ilerlemiştir. 1864'te bir İngiliz fizikçisi olan James Clerk Maxwell, yeni bir teori ortaya atarak, elektrik ve manyetik olaylarını beraberce açıkladı. Tamamen teorik yolla, bir elektrik devresinin bazı durumlarda enine dalgaları uzaya yayacağını ortaya koydu. Buraya kadar Maxwell'in teorisinin ışıkla, doğrudan bir ilgisi yoktur. Ancak, ışığın ölçülen hızının, sadece manyetik ve elektrik ölçülerden elde edilen teorik elektromanyetik dalgalarının hızı ile aynı olduğu bulundu. Yaklaşık yirmi yıl sonra Heinrich Hertz, elektromanyetik dalgalar üzerine yaptığı deneylerden, bunların ışık dalgaları ile aynı özelliğe, fakat buna karşılık daha büyük dalga boylarına sahip olduklarını gösterdi. Bunlar ve diğer bir çok fizikçiler ışığın bir elektromanyetik radyasyon olduğunu ortaya koydu.

Dalga olarak ışık

Işığın dalga şeklindeki yapısı gözlendikten sonra, sorular dalganın ne olduğu konusuna yöneldi. Bütün mekanik dalga hareketleri, bir ortamın düzenli periyodik titreşimini gerektirdiğinden, ışığın boşlukta da yayılması için maddi bir ortamın bulunması gerektiği sonucuna vardılar. Böylece tamamen tasavvur olan Ether'in varlığını kabul ettiler. Kabullere göre Ether, bütün uzayı doldurmakta ve elektromanyetik dalga yayılışını mümkün kılmaktaydı.

Diğer tür dalga hareketleri ile ışığınki kıyaslanarak, dünyanın Ether içindeki hareketinin, hareket yönünde ve ona dik yönde ışığın hızını değiştireceği sonucu ortaya kondu. Ancak 1887'de yapılan hassas deneyler böyle bir farklılığın olmadığını ve ışığın her yöndeki hızının aynı olduğunu gösterdi. Bu elde edilen sonuç Albert Einstein'in "İzafiyet Teorisi" (Rölativite Teorisi)nin doğmasına sebep oldu. Enerji parçacığı olarak ışık: Bu arada dalga teorisiyle açıklanamayan bazı olaylar ortaya çıktı. Atom fiziği ile ilişkili olan bu deneyler ise ışığın foton, (enerji yüklü parçacıklar) şeklinde yayıldığına işaret etmekteydi. Bu ise eski teoriye dönüşü gerektirmekteydi. Ancak, bu ikisi Kuantum Teorisi'yle bir araya getirilmiştir (Bkz. Kuantum). Kuantum Teorisi, dalga teorisinde değişiklik meydana getirmemekte, ışık yayılışında, dalga biçiminde olduğu halde, maddeyle olan karşılıklı ilişkilerinde enerji kuantası şeklinde davranmaktadır.

Işığın hızı

İlk ölçümler, ışığın hızının, sesinkinden çok fazla olduğunu ortaya koymakla kaldı. İlk başarılı ölçüm 1676'da Danimarkalı astronom Roemer tarafından yapılmıştır. Jüpiterin uydularının bazen yavaş ve bazen hızlı hareket ettiklerini gözlemiş ve bunun Dünya ile Jüpiter arasındaki mesafenin değişmesinden olduğunu keşfetmişti. Bu kabullerle yaptığı hesaplar sonucu ışığın yaklaşık olarak dünyanın yörüngesinin çapı olan 300.000.000 km'yi 1000 saniyede aldığını gözlemiştir. 1849'da A.H.L. Fizeau yaptığı deneyde ise, ışık sürekli açılıp kapanan bir delikten geçirilmekte ve uzak bir aynadan yansıtıldıktan sonra, tekrar eğer delik açık ise, ışık geçebilmekte, yoksa arada kalmaktadır. Fizeau, bir dişli çarkı çevirerek dişlerinin arasındaki aralıkları açılıp kapanan delik olarak kullanmıştır. Işık bir aradan geçip aynaya gitmekte ve aynadan yansıyıp geldiğinde, çarkın devri uygun olduğunda, müteakip aralıktan geri dönmektedir. Mesafe ve çarkın dönme hızının bilinmesiyle ışık hızı hesaplanabilir. Fizeau, yaptığı hesaplar sonucunda ışığın hızını saniyede 313.300 km olarak ortaya koymuştur.
1862'de J. B.L. Foucault, Fizeau'nun deney düzenini geliştirmiş, dönen dişli çark yerine dönen ayna kullanarak hızı, saniyede 298.000 km olarak bulmuştur.

Daha sonra yapılan ölçümler ışığın, boşluktaki hızının 299.792 km/saniye olduğunu ortaya koymuştur. Işığın boşluktaki hızı, diğer bütün ortamlardaki hızlarından daha büyüktür. Bu hız, camdaki hızının 1,5-1,8 katı ve sudaki hızının 1,33 katı civarındadır.

Işık ve renk

Renk terimi iki anlamda kullanılır. Fizik bakımından dalgaların frekansları ve şiddetleriyle belirlenir. Fizyolojik bakımdan göze gelen bu dalgalar tarafından uyandırılan etkiye bağlıdır. Görünür ışınlar, yaklaşık olarak 4000-7000 Angstrom dalga boyları arasındaki ışınlardan meydana gelir. Bu ışınlar; kırmızı, turuncu, sarı, yeşil, mavi, lacivert ve mordan hasıl olan bir spektrum tayfı meydana getirirler. İnsan gözü en çok sarı-yeşil (5500 A°) ışığa duyarlıdır. Ultra-viole (morötesi) ışınları 4000 Angstromdan 3000 Angstroma kadar uzanır. Enfraruj (kızılötesi) ışınları 7000-15000 Angstrom arasında yer alır.
Güneş ışığı, yani beyaz ışık saydam bir prizmadan geçirilerek ekran üzerine düşürülürse, ekran üzerindeki ışığın beyaz olmadığı ve gökkuşağındaki yedi renge ayrıldığı görülür.

Beyaz ışığın prizmadan geçerken yedi değişik renge ayrılmasının sebepi, beyaz ışığı meydana getiren farklı dalga boylarındaki renklerin prizmadan geçerken değişik oranlarda kırılarak birbirlerinden ayrılmasıdır. Bundan da anlaşılacağı gibi beyaz ışık, tek bir renk değil, bir çok renklerin birleşmesinden meydana gelen bir renktir.
Işık kaynağı olmayan cisimlerin renkleri, üzerlerine düşen ışığın rengine bağlı olarak değişir. Bir cismin rengi, beyaz ışık içindeki renklerden geçirdiği veya yansıttığı renktir.

Renkler ve Yaklaşık Dalga Boyları

Mor ........................................................................ 3800-4400 A°
Lacivert .................................................................. 4400-4800 A°
Mavi....................................................................... . 4800-5200 A°
Yeşil...................................................................... .. 5200-5600 A°
Sarı ........................................................................ 5600-5900 A°
Turuncu .................................................................. 5900-6300 A°
Kırmızı .................................................................... 6300-7800 A°

Işığın yapısına ait son varsayım dalğa-tanecik ikili varsayımıdır. Bu varsayıma göre ışığın davranışları izah edilir. Ama şu gözlemleri dalğa ve tanecik modelleri ile izah edebilmek mümkün değildir. Bu gözlemler için şu şekilde bir düzeneğimiz olsun.
Etrafı tamamen kapalı, sadece bir yarıktan dışarı ışık veren bir ışık kaynağı ve karşısında bir ekran. Karanlık bir ortamda bu düzeneği farklı 2 ortamda gözliyelim.
1. ortam boşluk olsun, yani ortamda hiçbir atom olmasın.
2. ortam maddesel olup ortamda atomlar bulunmaktadır.
Gözlemci her iki ortamdada ışık demetinin dışındaki bir noktadan önce yarıkla ekran arasını sonrada ekranı gözlesin.
Gözlemci;
1. ortamda yarıkla ekran arasına baktığında bir şey göremiyecek, ekrana baktığında ise yarık alanının şeklini almış aydınlık bir alanı görecektir.
2. ortamda ise, yarıkla ekran arasında yayılan ışık demetini ve ekranda ise gene aydınlık alanı görecektir.
Bu gözlemleri yorumlarsak;
Gözlemcinin 1. ortamda yarıkla ekran arasında ışık demetini görememesi, ışığın boşlukta dalğa şeklinde yayılmadığını gösterir. Eğer ışık dalğa şeklinde küresel yayılıyor olsaydı, dalğa cephesi gözlemciye ulaşacak ve gözlemci bunu tespit edebilecekti. Ekranda yarık alanının şeklini almış aydınlık alanın oluşması, ışığın gene dalğa şeklinde yayılmadığını gösterir. Işık dalğa şeklinde yayılıyor olsaydı, dalğa cephesinin bütün noktalarında aynı andaki genlikler eşit olacağından tüm ekranda aydınlanan alanlar arasında aydınlanma farklılığı olmayacak ve bu nedenlede yarık alanının şeklini alan aydınlık alan oluşamıyacaktı.
1. ortamda ekranda yarık alanının şeklini alan aydınlık alanın oluşması, ışığın doğrusal yayılan tanecik modeli ile izah edilebilsede, 2. ortamın cam gibi birim hacımde çok sayıda atomların olduğu ortamlardan oluştuğu durumlarda, tanecikler atomlarla çarpışarak doğrultu ve yön değiştireceği için, aydınlık alanın oluşumunu tanecik modeli ile izah edebilmek mümkün görünmüyor.
Gözlemcinin maddesel ortamda boşluktakinin aksine olarak ışık demetini görebilmesinin nedeninin, ortamlar arasındaki tek farklılık olan atomların mevcudiyetinden olduğu açıktır. Bu gözlemi atomların mevcudiyetiyle ilişkili olarak açıklayabilmek için, ışığın yapısının enerji paketlerinden oluştuğu ve ışığın yayılmasının maddesel ortamlarda enerji paketlerinin atomlar tarafından soğurulup salınması ile olduğunu kabul etmek gerekiyor. Gözlemcinin hem ışık demetini görebilmesinin hemde ekranda yarık alanının şeklinde oluşmuş aydınlık alanın oluş nedeninin izahını şu şekilde yapabiliriz.
Atomlardan farklı doğrultu ve yönlerde salınan enerji paketleri, maddesel ortamda ışığın su dalğası gibi küresel olarak yayılmasada, küresele yakın yayılmasına sebep olurlar. Işık ve su dalğası arasındaki küresele yakın yayılma arasındaki fark, ışık demetinin yayılmasında ortaya çıkar. Bu fark, ışık demetinin yayılma doğrultusundaki birim alanlanlardan birim zamanda geçen enerji paketi sayısının diğer birim alanlara göre daha fazla sayıda oluşu iledir.

Işığın dalğa ve tanecik modelleri ile izah edilemiyen gözlemler, ışığın yapısını enerji paketi(foton) olarak varsayarak ve bu fotonların atomlarla soğurulup salınması ile izah edilebildiğine göre, ışığın diğer tüm davranışlarınında bu varsayıma göre izah edilebilmesi gerekir.(Varsayıma göre fotonu tanecik olarak kabul etmiyoruz, sadece enerji paketi olarak kabul ediyoruz.) Bu davranışları izah edebilmek içinde, gözlem ve deneyleri yorumluyarak bir sonuç çıkarmak gerekir. Bu nedenle Young deneyini yorumlarsak, Young deneyinde karanlık şeritlerin oluşmasını, bu şeritlere foton gelmemesiyle izah edemeyiz. Fotonların atomlarca soğurulup salınması ile ilerlemesi nedeni ile, her iki yarıktan geçen fotonların bu ilerleme esnasında birbirlerini etkiliyerek bu şeritlere foton gelmemesi izah edilemez. Karanlık şeritlerede aydınlık şeritlerde olduğu gibi fotonlar gelmektedir. Bu durumda bu şeritlerin karanlık oluşu, buradaki atomların foton salmaması ile izah edilmesi gerekir. İzah için fotonların atomlara gelişleri arasında bir fark olması gerekir. Bu farkı bulmak için girişim deseninin oluşmasına etki eden faktörlere göre girişim deseninin oluşumunu yorumluyalım. Işığın yayılışı nedeni ile girişim deseni her iki yarıktan gelen ışık demetlerinin ekranda kesiştiği alanda oluşması gerekir. Çünkü bu alana birim zamanda gelen fotonlar her iki yarıktan gelmeleri nedeni ile diğer birim alanlara göre daha fazla sayıdadır. Girişim deseninin değişmeden kalabilmesi için, ışık kaynağındaki atomlardan salınan fotonların her atom için hep aynı doğrultu, yön ve zaman aralığı ile salınması gerekirki, desen alanındaki atomlarada hep aynı doğrultu, yön ve zaman aralığı ile gelebilsin. Bu şekilde bir atoma gelen fotonların, atoma birbiri ardısıra geliş anları arasındaki zaman farkları ile sayısal bir dizi oluşturulabilinir. Bu durumda desen alanındaki her atom için bu şekilde oluşturulan sayısal dizi ifadeleriyle, çoğu birbirinden farklı çok sayıda sayısal dizi ifadesi oluşacaktır. Deneyde yarıklardan birini kapattığımızda, desen alanına o yarıktan geçen ışık demetinden gelen fotonların gelişi engellendiği için, desen alanındaki atomlara birim zamanda gelen foton sayısı azalacak ve dolayısı ile sayısal dizi ifadelerinde bir değişiklik olacaktır. Yarık genişliği arttırıldığında ise, bu sefer atomlara gelen foton sayısında bir artış olacak ve gene sayısal dizi ifadeleri bir değişikliğe uğrayacaktır. Yarıklar arası mesafe arttırıldığında ise ışık demetlerinde kesişme olmayacaktır. Girişim deseninin oluşmasına etki eden yarık genişliği, yarıklar arası mesafe ve yarıklardan birinin kapatılması faktörleri ile sayısal dizi ifadelerinde değişim arasında bu şekilde bir ilişki kurabiliyoruz. Böylece deneyde yarıklardan birinin kapatılması, yarık genişliği ve yarıklar arasındaki mesafenin arttırılması ile girişim deseninin bozulmasındaki nedeni, sayısal dizi ifadelerindeki değişimle ilişkilendirebiliyoruz.
Bu ilişkilendirebilme şu kuralla çelişiyor gibi gözüksede, bu pek öyle değildir.(Kurala göre, bir atoma gelen fotonun enerji değeri, atomun elektronlarının bulunduğu enerji seviyeleri farklarından birine eşitse, gelen foton atom tarafından soğurulur ve atom daha sonra soğurulan fotonun enerji değerinde bir foton salar.) Bu kurala göre soğurulan her fotona karşılık atomdan foton salınmakta, varsayımımıza göre soğrulan her fotona karşılık foton salınmamaktadır. Foton salınması ile sayısal dizi ifadeleri arasında bir ilişki mevcuttur. Bu ilişki durumuna göre, fotonlar salınmakta ve salınmamaktadırlar.

Young deneyinde yarıklardan birinin kapatılmasıyla oluşan aydınlık alanda sadece aydınlık noktalar oluşmakta, karanlık noktalar oluşmamaktamıdır?(Foton salan noktaları aydınlık, salmayan atomları karanlık nokta olarak adlandırıyoruz.) Varsayıma göre, aydınlık alanda çoğu birbirinden farklı çok sayıda sayısal dizi ifadeleri olacağı için, buradaki atomların hepsinin foton salması ve dolayısıyla bunların hepsinin aydınlık nokta olması mümkün değildir. Bu nedenle karanlık noktalarında oluşması gerekmektedir. Varsayıma görede karanlık noktalarda oluşmakta fakat biz bunu tespit edememekteyiz. Karanlık noktaları tespit edemeyişimizin nedeni, gözlerimizin birim alanlarda oluşan aydınlık ve karanlık noktaların sayıları arasında önemli bir fark olmadığı sürece karanlık noktaları tespit edememesindendir.(Birim alanları istediğimiz büyüklükte düşünebiliriz.) Girişim desenindeki aydınlık ve karanlık şeritlerdeki birim alanlarda oluşan aydınlık ve karanlık noktaların sayıları arasında önemli bir farklılık olduğu için biz karanlık noktaların oluştuğunu tespit edebiliyoruz. Işığın yayılmasındaki özellik nedeniyle desen alanındaki tüm birim alanlara birim zamanda yaklaşık olarak birbirine yakın sayıda foton geldiğini kabul etmekteyiz. Aydınlık şeritteki birim alandaki aydınlık nokta sayısı, karanlık şeritteki birim alandakine nazaran daha fazladır. Eğer yarık genişliği ve yarıklar arası mesafenin bu özel değerlerinde girişim deseni oluşmamış olsaydı, bir ışık kaynağı ile aydınlatılan aydınlık alanlardaki birim alanlarda karanlık nokta sayısı aydınlık nokta sayısının çok üstünde olsa bile, biz hiçbir zaman karanlık noktaların oluştuğunu tespit edemezdik. Sadece aydınlık noktaların oluştuğunu sanırdık.
Young deneyinde karanlık noktaların sadece girişim deseninde oluşmadığı, karanlık noktaların oluşum tarzı dikkate alındığında ışığın maddesel ortamda ilerlerkende karanlık noktaların oluşması gerektiğini düşünmeliyiz.

Fiziksel olaylar, o olayla ilğili gözlem ve deneylerin yorumlanmasıyla ortaya çıkan varsayımlarla izah edilirler. Yeni bir deney veya gözlem mevcut varsayımla izah edilemediğinde, bunun izahı için çaba sarfedilmesinin sonucunda ortaya mevcut varsayımdan hareketle yeni bir varsayımın çıkması kaçınılmazdır. Işığın yapısının tanecik olarak kabul edildiği yıllarda, Young'un yaptığı deney ışığın dalğa yapısında olabileceği düşüncesini kuvvetlendirmiş ve ışığın dalğa modeli benimsenmiştir. Daha sonraki yıllarda fotoelektrik olayın bulunuşu ve bunun ışığın tanecik modeli ile izah edilebileceği düşüncesi, ışığın şu anda kabul gören dalğa-tanecik ikili yapısında olduğu varsayımına götürmüştür.
Fakat bu dalğa-tanecik varsayımıyla izah edilemiyen gözlemler ve sorular bulunmaktadır. Bunları şu şekilde sıralayabiliriz.
1-Işığın küresel ve doğrusal yayılma gibi gözüken yayılmasının, birbiriyle çelişen iki model olan dalğa ve tanecik modelleri ile izah edilmesi. Işığın hem dalğa hemde tanecik yapısında olabileceği düşüncesinin insanın mantığına ters gelmesi.
2-Young deneyinde yarıklardan geçen fotonların aydınlık ve karanlık şeritlere gelme ve gelmemesi esnasında izlenen yolun izah edilemeyişi. Sadece bu şeritlerde foton bulunup bulunmaması olasılığının dalğa genliği ile ilişkinlendirilerek izah edilebilmesi.
Hem bunları hemde Young deneyini ve fotoelektrik olayını kapsayan ışığın bütün davranışlarını doğadan örnek alacağımız bir modelle izah edebilmek mümkün gözükmüyor. Bütün bunları izah edebilmek için
doğadan model aramak yerine, ışığın yapısının Planck'ın siyah cismin ışıması olayının izahında ortaya attığı enerji paketlerinden oluştuğu ve ışığın davranışlarınında bu enerji paketlerinin atomlarla etkileştiğini varsayarak izah edilmeye çalışıldığında, gözlem ve deneylerde izah edilemiyen sorularada cevap bulunabilecektir.

Gözlemlerden ışığın boşlukta doğrusal, hava gibi maddesel ortamlarda ise hem doğrusal hemde küresel yayılma gibi gözüken bir şekilde yayıldığı sonucunu çıkarırız. Işığın maddesel ortamda doğrusal ve küresel yayılma gibi birbiriyle çelişkili gözüken yayılması, doğadan örnek alınacak bir modelle izah edilemiyor. Bu çelişkili yayılma şekillerini ışığın yapısının enerji paketlerinden oluştuğu ve bu enerji paketlerinin atomlarca soğurulup salındığı varsayımıyla(Işıma Varsayımı) izah edebiliriz. Işıma Varsayımına göre, bir ışık kaynağını oluşturan atomlardan farklı doğrultu ve yönlerde enerji paketleri salınır. Karanlık bir ortamda bir ışık kaynağının etrafını tamamen kapatıp sadece bir yarık açarak bu yarıktan enerji paketlerinin dışarı çıkması sağlanırsa ve bir gözlemcide bu enerji paketlerinden oluşan ışık demetine demet dışındaki bir noktadan bakacak olursa, ortamın boşluk veya maddesel olup olmamasına göre farklı tespitler yapacaktır. Eğer ortam boşluktan oluşuyorsa ışık demetini tespit edemiyecektir. Ancak ışık demetinin karşısında bir ekran varsa, ekranda aydınlık bir alanın oluşmasından ışık demetinin varlığını tespit edebilecek ve ışığın boşlukta doğrusal yayıldığı sonucuna varacaktır.
Eğer ortam hava gibi maddesel bir ortamdan oluşuyorsa, gözlemci ışık demetine demet dışındaki bir noktadan bakacak olursa ışık demetinin doğrusal yayıldığını görecektir. Gözlemci ışık demetine farklı noktalardan baktığında, baktığı her noktadan ışık demetini görebilecektir. Gözlemcinin farklı noktalardan ışık demetini görebilmesi, ışığın doğrusal yayılma yanında aynı zamanda küresele benzer bir şekilde yayıldığınıda gösterir. Boşlukta ve maddesel ortamda yayılan ışık demetleri doğrusal yayılıyor gibi gözüksede, aralarında yayılış bakımından bir fark vardır. Boşlukta bir enerji paketi bir taneciğin doğru bir çizği boyunca hareketi gibi hareket ederken, maddesel ortamda enerji paketleri atomlarca soğurulup salınarak ilerlemektedirler. Maddesel ortamlarda ışığın
küresel yayılma gibi gözüken yayılması atomlardan enerji paketlerinin farklı doğrultu ve yönlerde salınması ile olmaktadır. Fakat bu küresel yayılma gibi gözüken yayılma bir su dalğasının küresel yayılışı gibi bir yayılma değildir.
Işık demetinin maddesel ortamda doğrusal olarak gözüken yayılması, ışık demetinin yayılma doğrultusu içinde yer alan atomlardan, demetin yayılma doğrultusu ve yönünde diğer doğrultu ve yönlere nazaran daha fazla enerji paketi salınması nedeniyledir.

Işığın bazı davranışları mevcut varsayıma göre izah edilemiyorsa, bu izah için çaba sarfedilmesinin sonunda ortaya yeni bir varsayım çıkmışsa, ışığın bütün davranışlarının bu varsayıma göre izah edilebilmesi gerekir. Bu nedenlede ışığın davranışlarının biri olarak gözlenen Young deneyinin Işıma Varsayımına göre izah edilebilmesi için, ışığın saydam ortamlarda ilerlerken aydınlık ve karanlık noktalar oluştuğunu kabul etmek gerekiyor.
Işıma Varsayımına göre ışık saydam ortamlarda aydınlık ve karanlık noktalar oluşturarak ilerler.(Foton salımı yapan atomları aydınlık, yapmıyanları karanlık nokta olarak adlandırıyoruz.) Karanlık noktaları oluşturan atomlar foton salmazlar. Karanlık noktaları oluşturan atomların soğurduğu fotonların enerjisinin bir kısmının ısı enerjisine dönüştüğünü şu deneyden çıkarabiliriz. Hazneleri siyaha ve beyaza boyanmış 2 termometreyi ışıklı ortamda yanyana koyup sıcaklığı ölçtüğümüzde haznesi siyah olan termometrenin beyaza göre daha fazla sıcaklık gösterdiği görülür. Çünkü siyah renkli cisimlerin yüzeyindeki birim alanlarda beyaza göre daha fazla karanlık nokta ve dolayısıyla bu noktalardaki atomların soğurup salmadığı fotonlardan daha fazla ısı enerjisine dönüşüm olmaktadır.
Karanlık noktalarda atomların soğurduğu fotonların enerjisinin bir kısmınında enerji paketi olarak salınması gerekir. Çünkü karanlık noktaları oluşturan atomlardaki soğrulan fotonların enerjisinin hepsi ısı enerjisine dönüşüyor olsaydı, bu durumda saydam ortamda yayılan ışığın kısa bir mesafede sonlanması gerekirdi. Çünkü bu durumda karanlık noktalarda fotonların enerjisi tamamen ısı enerjisine dönüşeceğinden, ışık demetininin fotonlardan dolayı olan toplam enerjisi, ışık demetinin ilerlemesiyle gitgide azalacak ve nihayetinde fotonları oluşturacak enerji kalmıyacağından ışık demeti sonlanıyor olacaktı. Işık demeti kısa bir mesafede sonlanmadığına göre, karanlık noktaları oluşturan atomlardan hızı en az fotonların hızı kadar olan enerji paketlerinin salınması gerekiyor. Karanlık noktalardan salınan bu enerji paketleri ve aydınlık noktalardan salınan fotonlar, soğruldukları atomlarda birlikte gelme durumuna göre o noktanın aydınlık veya karanlık nokta olmasını sağlarlar.
Işıma Varsayımına göre ışığın maddesel ortamda yayılırken kısa bir mesafede sonlanmaması için, her renk ışığın belli bir enerji değerine sahip foton adı verilen enerji paketleri yanısıra, fotondan farklı bir enerjiye sahip hızı en az fotonun hızı kadar olan enerji paketlerinin mevcut olmasını gerektirmektedir. Bir renk ışığa ait foton ve bu enerji paketleri atomlar tarafından soğrulur. Foton ve bu enerji paketlerinin gelme durumu ve atomların yapısına göre, atomlar aydınlık noktalarda foton karanlık noktalarda ise yeni bir enerji paketi olarak varsaydığımız bu enerji paketini salacaktır.