Cevap Yaz Yazdır
Güncelleme: 7 Mayıs 2017  Gösterim: 36.729  Cevap: 4

Işık Nedir? Işık Yasaları ve Kuramları Hakkında

Misafir
6 Mayıs 2007 20:41       Mesaj #1
Misafir - avatarı
Ziyaretçi

ışık

Ad:  ışık.jpg
Gösterim: 54
Boyut:  15.5 KB

insan gözünün algılayabildiği elektromagnetik ışınım. Elektromagnetik ışınım, elektromagnetik dalgalar biçiminde yayılan enerjidir; bu dalgaların dalgaboylan 3x10~22 cm (kozmik ışınlar ile milyonlarca kilometre (uzun radyo dalgaları) arasında değişir. Bu çok geniş elektromagnetik tayf içinde insan gözünün algılayabildiği dalgaboylan yaklaşık 7 x 10-5 cm’den (kırmızı ışık) 4x10~5 cm’ye (mor ışık) kadar çok dar bir aralık oluşturur. Dalgaboylan bu aralığın hemen altında ve hemen üstünde olan ışınımlar da (kızılötesi ve morötesi ışınımlar) çoğu kez ışık olarak adlandırılır, ama insan gözü bu ışınımları algılayamaz.

Sponsorlu Bağlantılar

Tarihi


Düz ve küresel aynalar ile içbükey ve dışbükey mercekler ilk çağlarda hem Çinliler, hem de Yunanlılar tarafından biliniyordu. Işıkla ilgili bazı deneysel yasalar ve ışığın niteliğine ilişkin varsayımlar temel olarak Akdeniz (Eski Yunan ve Arap) kökenlidir. Pythagoras (İÖ y. 580-500) ışığın, insanın gözünden çıkan ve görülen cisme değdiğinde görme duyusunu doğuran ışınlardan oluştuğunu öne sürmüştü. Pythagoras’ın bu görüşünü paylaşan Eukleides (İÖ y. 300) aynada yansıyan ışığın gelme açısıyla yansıma açısının birbirine eşit olduğunu biliyordu. Işığın kaynaktan çıkıp görülen cisimden yansıyarak göze ulaştığını ve görme duyusunu doğurduğunu ilk kez Samoslu Epikıyos (İÖ 341-270) öne sürdü. Pythagoras varsayımı zamanla terk edildi ve ışığın görülen cisimden göze ulaşan ışınlardan oluştuğu görüşü, özellikle Arap matematikçi ve fizikçi İbnü’l-Heysem’in (İS y. 965-1039) etkisiyle, İS 1000’lerde genel olarak kabul edildi.

İskenderiyeli astronom Ptolemaios (ü. İS 127-145), kırılma (ışığın bir saydam ortamdan bir başka saydam ortama geçerken doğrultu değiştirmesi) olgusunda gelme ve kırılma açılarını ölçtü ve ışığın bir ortamdan daha yoğun bir ortama geçerken normale (iki ortamı ayıran düzleme dik doğru) yaklaşacak biçimde doğrultu değiştirdiğini ortaya koydu. Felemenkli astronom ve matematikçi Willebrord van Roijen Snell (1580-1626) ışığın gelme ve kırılma açılarının sinüslerinin oranı ile saydam ortamda kırılma indisi arasındaki ilişkiyi veren ve kendi adıyla anılan yasayı buldu. Fransız matematikçi Pierre de Fermat (1601-65) ışığın bir noktadan ötekine en kısa yoldan gittiği varsayımını ortaya koyarak yansıma ve kırılmaya ilişkin yasaları birleştirdi.

Işığın doğrular boyunca yayıldığı çok eski zamanlardan beri biliniyor ve bu bilgiden resim sanatında yararlanılıyordu. Ama bu konudaki temel kuram Leonardo da Vinci tarafından ortaya konmuştur.

Işıkta kırınım olgusu ilk kez 17. yüzyılda gözlendi ve ışığın bir dalga hareketi olduğu görüşü ortaya atıldı. Felemenkli fizikçi Christiaan Huygens ışığın dalga kuramını geliştirdi. DanimarkalI fizikçi Erasmus Bartholin ile Huygens’in ilk kez gözledikleri kutuplanma olgusu ise ışığın o gün için göz önüne alınan tek dalga türü olan boyuna dalga (yayılma doğrultusundaki titreşimlerden oluşan dalga) kavramıyla bağdaşmıyordu. Bu nedenle Sir Isaac Newton ışığın parçacık yapısında olduğunu savundu. Newton ayrıca beyaz ışığın bir cam prizmadan geçirildiğinde renklere ayrıldığını keşfetti. Newton’dan sonraki bir yüzyıl boyunca ışığın parçacık kuramı fiziğe egemen oldu. Işığın bir enine dalga hareketi (yayılma doğrultusuna dik doğrultuda titreşimlerden oluşan dalga) olduğu ancak 19. yüzyılda, İngiliz fizikçi Thomas Young, Fransız fizikçiler Augustin-Jean Fresnel, François Arago ve Armand-Hippolyte-Louis Fizeau, İrlandalI bilim adamı Humphrey Lloyd ve Alman fizikçi Gustav Kirchhoff’un çalışmalarıyla ortaya kondu.

Tüm evreni kapladığı ve bir tür esnek katı olduğu varsayılan esir, ışığın boşluktan geçebilmesi olgusunu açıklamaya yönelik bir kavramdı. 1864’te İngiliz fizikçi James Clerk Maxwell, ışığın bir elektromagnetik dalga olduğunu öne sürdü. Eletromagnetizmanın yasalarını yalın bir biçimde matematiksel olarak ifade eden Maxwell, bu matematiksel ifadelerden boşlukta sabit bir hızla yol alan enine elektromagnetik dalgaların var olması gerektiği sonucuna vardı; elektrik devreleri üzerinde gerçekleştirdiği deneylerle, c ile gösterilen bu sabit hızın saniyede 300.000 km olduğunu belirledi. Işığın elektromagnetik dalga niteliği esir varsayımının gerekliliğini de ortadan kaldırıyordu. DanimarkalI astronom Ole Römer, Fransız fizikçi Jean-Bernard-Leon Foucault ve başka bilim adamları ışığın hızının da bu değere çok yakın olduğunu belirlediler. ABD’li fizikçi A. A. Michelson ışığın hızını büyük duyarlıkla ölçerek (çok küçük deneysel hata sınırları içinde) c’ye eşit olduğunu gösterdi. Bu çalışmalar ve 1887’de Alman fizikçi Heinrich Rudolf Hertz’in, ilk kez elde etmeyi başardığı radyo dalgaları (uzun dalgaboylu elektromagnetik dalgalar) üzerindeki ölçümleri Maxwell’in görüşlerini doğruladı. 1845’te İngiliz fizikçi Michael Faraday ışığın kutuplanma düzleminin magnetik alan etkisiyle döndüğünü gösterdi, böylece ışık ile elektromagnetizmanın ilişkisini deneysel olarak ortaya koydu.

Maxwell’in elektromagnetik dalga kuramı sürekli (sınırsız olarak bölünebilen) bir ortam öngörüyordu. Dalgaların enerjisinin de sınırsız olarak bölünebildiği, böylece sınırsız derecede küçük enerji miktarlarının salınabileceğini ya da soğurulabileceğini öngören bu kuram, denge durumunda evrendeki bütün enerjinin yüksek frekanslı dalgalara dönüşmesi gerektiği sonucunu veriyordu. Maxwell’in de dikkatini çekmiş olan bu sorun daha sonra Lord Rayleigh ve Sir James Jeans tarafından açıkça ortaya kondu. 1900’de Alman fizikçi Max Planck ışınımla salınan ısı enerjisinin ancak sonlu miktarlarda salınabileceği varsayımının bu sorunun çözümü açısından gerekli olduğunu gösterdi. Bu sonlu ve belirli enerji miktarı günümüzde kuvantum olarak adlandırılmaktadır. 1905’te Einstein, fotoelektrik etkiyip) inceleyerek ışığın, enerji kuvantumuna eşdeğer kesikli (ayrık) parçacıkların hareketi olarak ele alınabileceğini ileri süren temel kuramı geliştirdi. Bu parçacıklara foton adı verildi. Işığın kimi durumlarda dalga, kimi durumlarda parçacık gibi davrandığı gözlendiğinden bu iki davranış biçiminin hangi koşullarda ve nasıl ortaya çıkacağını belirleyen bir kurama duyulan gereksinim, kuvantum mekaniği olarak bilinen ve bu sorunu tümüyle çözen kuramın geliştirilmesine yol açtı (1925-35).

Alışılmış ışık kaynaklarında ışık ışınları, aralarında belirli bir faz ilintisi bulunmayan atomlar tarafından salınır; bu nedenle de bu atomların saldığı dalgalar rasgele bir düzensizlik içindedir, bir başka deyişle eşfazlı değildir. Einstein’ın ve Ingiliz fizikçi Paul A. M. Dirac’ın çalışmalarına dayanılarak geliştirilen uyarılmış salım kuramı, kimi durumlarda atomların eşfazlı dalgalar salacak biçimde uyarılabileceğini ortaya koydu. Bu kuramın uygulamaya konmasıyla eşfazlı, tekrenkli ışık salan ışık kaynağı laser gerçekleştirildi (1960).

Işık tayfı, renk


Işık elektromagnetik tayfta 400 nm ile 700 nm arasındaki çok dar bir dalgaboyu aralığını kaplar (1 nm [nanomet- re] = 10~9 m). Bu dalgaboylan değişik renklere karşılık gelir; yaklaşık olarak 400- 450 nm mor, 450-500 nm mavi, 500-570 nm yeşil, 570-590 nm san, 590-610 nm turuncu ve 610-700 nm kırmızı ışıktır. Burada, renk olarak adlandınlan niteliğin ışık demetinde var olan bir nitelik olmadığını, görme organı aracılığıyla ışığın dalgaboyuna bağlı olarak beyinde oluşan bir duyum olduğunu belirtmek gerekir; belirli bir dalgaboyundaki (örn. 600 nm) ışık, insanın görsel sistemi tarafından belirli bir renk (örn. turuncu) olarak algılanır. Beyaz ışığın bir prizma aracılığıyla renkli bileşenlerine ayrılarak mordan kırmızıya uzanan bir tayf oluşturması; bunların ikinci bir prizma aracılığıyla yeniden beyaz ışık oluşturacak biçimde birleştirilmesi ilk kez Newton tarafından 1666’da gerçekleştirildi.

Beyaz ışığın kendisini oluşturan renklere ayrılması kırılmayla oluşabileceği gibi kırınımla ya da girişimle de ortaya çıkabilir. Güneş’in ışık-küresi (fotosfer) gibi kızgın sıcak bir cismin saldığı ışığın tayfı süreklidir (her dalgaboyundan ışık içerir). 1814’te Alman fizikçi Joseph von Fraunhofer Güneş ışığı tayfında belirli dalgaboylarında yer alan birçok karanlık çizgi bulunduğunu gözlemledi (1814). Güneş ışınımının belirli dalgaboylarındaki bölümlerinin, Güneş’in daha soğuk dış katmanlarında ya da Ver atmosferinde gaz halinde bulunan elementlerce soğurulmasından kaynaklanan ve toplam sayısı 25 bin dolayında olan bu çizgilere Fraunhofer çizgileri denir.

Işık hızı


Işığın boşluktaki (vakumdaki) hızı için günümüzde kabul edilen değer saniyede 299.792,5 ± 0,2 km’dir. Bu hız c ile gösterilir ve dalgaboyu ne olursa olsun bütün elektromagnetik dalgalar (örn. radyo dalgaları, ışık, gamma ışınları vb) için aynıdır. Işık hızını ilk kez 1676’da DanimarkalI astronom Ole Römer ölçtü. Romer, Jüpiter’in bir uydusunun Jüpiter tarafından örtülmesinin Yer’den gözlemlendiği anlar arasındaki dönemlerde ortaya çıkan değişmeleri izleyerek ışığın Yer yörüngesi çapını yaklaşık 1.000 saniyede geçecek bir hızla yol aldığını belirledi; bu ise saniyede 298.000 km’lik bir hıza karşılık geliyordu. Yıldız ışığının sapıncını keşfeden İngiliz astronom James Bradley sapınç sabiti yöntemiyle ışık hızı için 295.000 km/sn değerini buldu (1728).

Işık hızının ölçülmesi için 1849’a değin astronomi gözlemlerine dayanan bu yöntemlerden başkası bilinmiyordu. 1849’ da Fransız fizikçi Flippolyte Fizeau ışık hızını ilk kez laboratuvarda ölçmeyi başardı. Fizeau’nun yönteminde ışık ışınları bir dişli çarkın iki dişinin arasından geçirilerek çok uzaktaki bir aynaya gönderilir ve yansıyarak geri gelir. Eğer dişli çark hareketsiz ise ya da çok yavaş dönüyorsa, geri gelen ışınlar aynı aralıktan geçer, ama çarkın dönme hızı artırılırsa ışığın aynaya gidip geri dönmesi sırasında aralığın yerine bir diş gelmiş olur ve ışınlar çarktan geçemez. Aynanın uzaklığı, çarktaki diş sayısı ve çarkın dönme hızı bilindiğinden bu deneyle ışık hızı bulunabilir. Fizeau bu yöntemle ışığın hızını bugün kabul edilen değere göre yüzde 4’lük bir hata payıyla belirledi.

Sonraları deney daha duyarlı sonuçlar verecek biçimde geliştirildi ve ışık hızının saniyede 299.000 - 301.000 km arasında olduğu saptandı. Dişli çark yerine döner aynalar kullanarak geliştirdikleri düzeneklerle Fransız fizikçi Foucault 1850’de, ABD’li fizikçi Michelson 1927 ve 1935’te çok daha duyarlı sonuçlar elde ettiler. Michelson ölçülen ışık hızının Maxwell’in elektromagnetik dalgalar için öngörmüş olduğu değere 1/1000’den daha yakın olduğunu göstererek ışığın bir elektromagnetik dalga olduğuna duyulan inancı pekiştirdi. Işığı Kerr elektro-optik etkisinden yararlanarak dişli çark ya da döner aynaya oranla çok daha büyük (örn. 10.000 kat) hızlarda kesintiye uğratmak olanaklıdır. 1951’de bu yöntemle ışık hızı saniyede 299.793,1 km olarak ölçülmüştür.

Yüksek frekanslı radyo dalgaları üzerinde ölçüm yaparak elektromagnetik dalga hızını daha da duyarlı olarak belirlemek olanaklıdır. Özel görelilik kuramının 1905’te ortaya konmasıyla fiziğin temel sabitleri arasına giren ışık hızını çok duyarlı biçimde belirlemek büyük önem taşır.

Yansıma, kırılma, ayrılım


Bütün dalga hareketlerinde görülen yansıma, kırılma, girişim, kırınım, ayrılım ve saçılım özellikleri ışıkta da gözlenir. Işık bir enine dalga olduğundan kutuplanma özelliği de gösterir. Bir ortam içinde ilerleyen ışık ışınları bir başka ortamın yüzeyine çarptığında, bu ışınların bir bölümü yön değiştirerek geldiği ortama geri döner. Yansıma olarak adlandırılan bu olayda, gelen ışın ile yansıyan ışın, ışığın yüzeye çarptığı noktadan yüzeye çıkılan dikme (normal) ile aynı düzlem içinde bulunur ve gelme açısı (gelen ışının normal ile yaptığı açı) yansıma açısına (yansıyan ışının normal ile yaptığı açı) eşittir. Yansımaya ilişkin bu yasalar Huygens ilkesiyle) kolaylıkla açıklanabilir. Bir saydam ortamdan bir başka saydam ortama geçen ışık ışınlarının iki ortamın sınırını oluşturan yüzeyde doğrultu değiştirmesi kınlm olarak adlandırılır. Gene Huygens ilkesi aracılığıyla açıklanabileceği gibi, kırılmada, gelen ışın, kırılan ışın ve normal aynı düzlem içindedir ve gelme açısı (g) ile kırılma açısı (k) arasında;
Ad:  1.jpg
Gösterim: 54
Boyut:  9.2 KB
bağıntısı vardır. Burada vg ışığın geldiği ortamdaki hızı, Vk ise kırılarak geçtiği ortamdaki hızıdır. Birinci ortam olarak vakum (boşluk) ya da ışığın hızı bakımından vakuma çok yakın olan hava alındığında, bu bağıntı;
sin=k*v
biçiminde yazılabilir. Burada c ışığın vakumdaki (büyük bir yaklaşıklıkla havadaki) hızı, v ışığın kırılarak girdiği ortamdaki hızı, n ise ikinci ortamın kırma indisidir. Havanın kırma indisi 1,0002; suyun 1,333; crown camının 1,517; elmasın 2,417’dir. Buradan, ışığın bir ortamdan daha yoğun bir ortama geçişinde hızının azaldığı (v < c), dolayısıyla normale yaklaşacak biçimde kırıldığı (k < g) anlaşılır. Bir ortamdan daha az yoğun bir ortama (örn. camdan ya da sudan havaya) geçen ışık ise normalden uzaklaşacak biçimde kırılır. Vakumda ışığın hızı dalgaboyuna bağlı değildir; oysa başka ortamlarda farklı dalgaboylarındaki ışık dalgalarının hızları da farklıdır. Bu nedenle, örneğin havadan cama (ya da camdan havaya) geçen beyaz ışıktaki farklı dalgaboylu (farklı renklerden) bileşenler, camdaki hızlarının farklı olması nedeniyle farklı açılarla kırılır.

Mor ışığın camdaki hızı kırmızı ışığa göre daha düşük olduğundan, camın mor ışık için kırma indisi, kırmızı ışık için kırma indisinden daha büyüktür. Böylece beyaz ışık kırıldığında renk bileşenlerine ayrılarak bir tayf oluşturur. Merceklerde ortaya çıkan renkser sapınç olayı da farklı renklerin farklı açılarda kırılmasından kaynaklanır. Bir dalga hareketinde dalgaboyu farklı dalgaların, hızlarının farklı oluşu nedeniyle, birbirlerinden ayrılmaları olgusu genel olarak ayrılım olarak adlandırılır.
Hava ile saydam bir ortam arasındaki yöreye düşen ışığın bir bölümü yansır, bir bölümü ise kırılarak saydam ortama geçer. Kırma indisi n olan bir cisme dik olarak düşen ışığın Ad:  2.JPG
Gösterim: 50
Boyut:  9.5 KB oranıyla belirlenen bölümü yansır, geri kalanı ise kırılır. Bu oran, kırma indisi 1,5 olan cam için yüzde 4’e; kırma indisi 2,42 olan elmas için yüzde 17’ye eşittir.

Girişim, kırınım, iki dalganın üst üste binmesi durumunda, dalgalar aynı fazda ise birbirlerini güçlendirirler, zıt fazda ise zayıflatırlar. Bu olaya girişim denir. Bir ışık demeti iki dar yarıktan geçirilip düz bir ekrana düşürüldüğünde ekran üzerinde eşit aralıklarla dizilmiş aydınlık ve karanlık çizgilerden oluşan girişim saçakları elde edilir, ilk kez 1802’de Thomas Young’ın gerçekleştirdiği ve Young deneyi olarak bilinen bu deney ışığın dalga kuramının oluşturulmasında önemli bir adım olmuştur. Düz bir cam parçasıyla hafifçe dışbükey bir cam parçası üst üste konulduğunda ortaya çıkan Newton halkaları düzlemsel ve dışbükey yüzeylerden yansıyan ışık ışınlarının girişimiyle ortaya çıkar. Girişimölçerleri ışık ışınlarının girişiminden yararlanarak uzunluk, yüzey düzensizlikleri, kırılma indisi gibi niteliklerin çok duyarlı bir biçimde ölçülmesinde kullanılan aygıtlardır. Kırımm ışığın bir engel çevresinde dağılması olgusudur. Engelin boyutları ile ışığın dalgaboyu birbirine ne kadar yakın olursa kırınım da o ölçüde belirgin olarak ortaya çıkar. Gölge kenarlarının keskin değil bulanık olması kırınım olgusundan kaynaklanır. Fransız fizikçi A. J. Fresnel kırınımı, ışığın dalga kuramına dayanarak açıklamış ve temelde bir girişim olgusu olduğunu ortaya koymuştur.

Saçılım


Bir elektromagnetik dalga olan ışık, bir gaz ya da saydam bir katı cisim içinden geçerken yolundaki elektronların periyodik salınmalar yapmasına yol açar. Salınan elektronlar da elektromagnetik ışınım yayar. Bu ışınım, özellikle elektronların birbirinden uzak ve bağımsız olarak yer aldıkları gazlarda, gelen ışığın doğrultusuna göre yanlara doğru da yayılır. Bu olgu saçılım olarak adlandırılır. Güneş ışığının atmosferdeki gaz molekülleri tarafından saçılımı, bu olguyu 1871’de açıklayan İngiliz fizikçi Lord Rayleigh’in onuruna Rayleigh saçılımı olarak adlandırılır. Gökyüzünün gündüz mavi görünmesi, Güneş’in ve gün batımı sırasında Güneş çevresinin kırmızı görünmesi, sigara dumanının mavi rengi Rayleigh saçılmamın neden olduğu olaylardır.

Kutuplanma


Işık enine bir elektromagnetik dalga olduğu için kutuplanma özelliği gösterir. Bir elektromagnetik dalga, dalganın hareket doğrultusuna dik doğrultuda ve birbirlerine dik olarak salınan bir elektrik alanı ile bir magnetik alandan oluşur. Elektrik alanını simgeleyen vektör, ışığın yayılma doğrultusuna dik kalarak rasgele doğrultular alabiliyorsa ışık kutuplanmamış ışıktır. Elektrik alan vektörünün hep aynı doğrultuda (belirli bir düzlem içinde) kaldığı ışık dalgaları ise düzlemsel kutuplanmış ışık ışınlarını oluşturur. Işığın yansıma sırasında düzlemsel kutuplanmaya uğradığı 1809’da Fransız fizikçi Etienne Louis Malus tarafından keşfedildi. Kimi kristaller (örn. kalsit) çift kırılmaya yol açar ve gelen ışığı birbirine dik iki düzlemde kutuplanmış iki ışık ışınına dönüştürür. Kutuplanma filtreleri böyle kristallerden yapılır ve ışığı kutuplayıcı ya da kutuplanmış ışığı çözümleyici olarak kullanılır. Cisimlerden salınan ya da saçılan ışık ışınlarının kutuplanma durumlarını inceleme yoluyla bu cisimlerin yapısına ilişkin önemli bilgiler elde etmek olanaklıdır.

Örneğin Samanyolu Gökadasındaki evrensel tozdan yansıyan ışığın kutuplanmasının incelenmesiyle toz parçacıklarının gökadadaki çok zayıf magnetik alan içinde, uzun boyutları alan doğrultusuna paralel gelecek biçimde yönlendikleri anlaşılmıştır. Satürn’ün halkalarının buz kristallerinden oluştuğu da benzer biçimde belirlenmiştir. Atomların yapısı hakkında da, bunların saldığı elektromagnetik ışınımın kutuplanma durumları incelenerek, önemli bilgiler elde edilmektedir. Kimi saydam maddelerin içlerinden geçen ışığın kutuplanma düzlemini döndürme miktarı ölçülerek cismin kimyasal yapısına ve derişimine ilişkin bilgiler elde edilebilir (bak. optik etkinlik; polarimetri). Kutuplanma filtreleri kullanarak mikroskop altında mineral kristallerinin yapısı incelenebilir. Kutuplanma filtrelerinin fotoğrafçılıkta, güneş gözlüklerinde ve pek çok optik aygıtta kullanım alanı vardır.


Son düzenleyen Safi; 7 Mayıs 2017 00:17


1 Kasım 2008 14:07       Mesaj #2
asla_asla_deme - avatarı
VIP Never Say Never Agaın
Çevremizdeki bütün canlı ve cansız varlıkları, yaşadığımız dünyayı ve içinde bu­lunduğumuz evrenin yıldızlarını, gezegenleri­ni görmemizi sağlayan ışıktır. Bir cismi ya kendisi ışık yaydığı ya da başka bir cismin ışığını yansıttığı için görebiliriz. Kendi ürettiği ışığı yayan cisimler, örneğin Güneş, yıldızlar, alev ve elektrik ampulü birer ışık kaynağıdır. Oysa karanlık gökyüzünde parlayan Ay ve gezegenler yalnızca Güneş'in ışığını yansıttık­ları için görülebilir.

Bilim adamlarının yüzlerce yıllık araştırma­ları sonucunda ışığın belirli fizik yasalarına uygun olarak davrandığı bulunmuş ve ışığın t için çeşitli kuramlar yapısını açıklayabilme geliştirilmiştir.

Işık Yasaları

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.
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 kabul etmektir.

Işık Kuramları

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.

Işık Nedir?
Fotoelektrik etkinin bulunmasından sonra bi­lim adamları, ışığın parçacıklara çok benze­yen davranış özellikleri gösterdiğini bir kez daha kabul etmek zorunda kaldılar. Öte yan­dan ışığın belirgin dalga özellikleri de göz ardı edilemiyordu. Böylece ışığın parçacık kuramı bu kez foton adıyla yeniden gündeme geldi. Ama ışığın girişim, polarılma ve kırınım gibi önemli özelliklerinin Fotonlara dayanan açık­laması henüz tam olarak yapılamamıştır.

Bugün bilim adamları ışığın hem parçacık, hem dalga gibi davrandığını kabul ediyorlar. Bu davranışlardan herhangi birini, örneğin ışığın dalga hareketini kanıtlamak üzere yapı­lan bir deney mutlaka bu amaca uygun sonuç­lanır. Ama, ışığın fotan kuramına uygun ola­rak davrandığını göstermek üzere yapılan de­neyler de bu kez bu beklentiyi doğrular.

Görüldüğü gibi, "ışık nedir?" sorusuna he­nüz tam anlamıyla doyurucu bir yanıt verile­bilmiş değildir. Işığın bütün özelliklerini yal­nızca dalga hareketiyle ya da yalnızca parça­cıklarla açıklayabilir ek en azından şimdilik olanaksızdır.

MsxLabs & TemelBritannica

Son düzenleyen Safi; 6 Mayıs 2017 20:40
2 Aralık 2008 19:29       Mesaj #3
Keten Prenses - avatarı
Üye
Işık Şiddeti
Ad:  1.jpg
Gösterim: 57
Boyut:  7.3 KB

Birimi, lümen (lm)
Işık kaynağından yayılan ve tayfsal göz hassasiyeti ile değerlendirilen ışıyan güce ışık akısı denir.

Bir mumdan ( Candle ) yayılan ışık 1 Kandela olarak kabul edilir. Bir mumun 1 metre ilerideki bir noktada ölçülen ışık akısı 1 lümen kabul edilir.

Işık şiddeti temel birimi ‘kandela’ CGPM (Conference Generale des Poids et Mesures) konferansınca 1979’da onaylanan yeni tanımı.

İnsan gözünün duyarlı olduğu görünür bölge aralığında yapılan fotometrik ölçümler konusundaki çalışmalar ışık şiddeti birimi “kandela” ’ya bağlı olarak gerçekleştirilmektedir. Bu alanda diğer fotometrik birimler, lümen cinsinden Işık Akısı, lüks cinsinden Aydınlık Düzeyi, cd/m2 cinsinden Aydınlık Şiddeti ölçümleri, Renk Sıcaklığı ve Renk değerleri gibi tüm çeşit lambalara dayalı her türlü aydınlatma ölçümleri yer almaktadır.
cizgi
Son düzenleyen Safi; 6 Mayıs 2017 20:20
07anil
26 Nisan 2011 14:49       Mesaj #4
07anil - avatarı
Ziyaretçi
Işık, doğrusal dalgalar halinde yayılan elektromanyetik dalgalara verilen addır. 380 - 750 nm. dalga boyları arası dalgaboyu gözle görülebilir ancak bilimsel terminolojide gözle görünmeyen dalga boylarına da ışık denilebilir. Işığın özellikleri, radyo dalgalarından gamma ışınlarına kadar gidebilen, elektromanyetik dalganın boyuna göre değişir.

Keşfedilen ilk görünmez ışınım, 1800 yılında William Herschel tarafından rastlantıyla bulunan kızılötesi ışınımdır. Herschel, güneş ışığını bir prizmadan geçirerek tayf renkleri olarak adlandırılan kırmızı, turuncu, sarı, yeşil, mavi, lacivert ve mor renkleri incelerken çok ilginç bir şeyle karşılaşır. Her rengin sıcaklığını ayrı ayrı termometreyle ölçerken, kırmızı rengin ötesinde termometrenin yükseldiğini görür. Bu şekilde yayılan ısının da kırmızı ışık gibi bir ışık türü olduğunu, ama insan gözüyle görülmediğini istemeden de olsa göstermiş olur. William bu keşfine kızılötesi ışınım adını verir. Bu keşiften sonra tayfın diğer ucunda yer alan ve morötesi ışık olarak adlandırılan, görünmez ışık da fotoğraf kartı üzerindeki etkisi sayesinde keşfedilir.

Ana dalga boyu bantları, dalga boyu uzunluklarına göre büyükten küçüğe doğru şöyle sıralanır:
Radyo-Mikrodalgalar- milimitre altı- uzak kızılötesi- yakın kızılötesi- görünür dalgalar- morötesi- yumuşak x ışınları- sert x ışınları- gamma ışınları
Işığın, ve tüm diğer elektromanyetik dalgaların temel olarak üç özelliği vardır:
  1. Frekans: Dalgaboyu ile ters orantılıdır, insan gözü bu özelliği renk olarak algılar.
  2. Şiddet: Genlik olarak da geçer, insan gözü tarafından parlaklık olarak algılanır.
  3. Polarite: Titreşim açısıdır, normal şartlarda insan gözü tarafından algılanmaz.
Işığın kütlesi vardır. Işığın daha doğrusu ışığı oluşturan parçacıkların yani fotonların kütlesi vardır.
Karanlık bir yerde göremeyiz; tıpkı Albert Einsteinin dediği gibi "Karanlık diye bir şey yoktur, karanlık ışığın yokluğudur". Işık kaynakları olmadan ışık da olamaz ve ışık kaynakları bize kendiliklerinden gözükürler. Onun için fizik dilinde ışık kaynağı denir. Onlardan kaynaklanan ışığın aracılığıyla gördüğümüz cisimlere de karanlık cisimler adını veririz. Karanlık cisimler, ışık kaynağından çıkan ışınların yansıması sonucu bize gözükür. Işık kaynağı ile karanlık cisimlerin arasına koyduğumuz cam, su gibi cisimler, bu karanlık cisimleri görmemizi engellemez.

Işık bizim görebilmemizin ana nedenidir. Eğer ışık olmasaydı hiçbir şey göremezdik. Çünkü görme işleminde ışık kaynağından çıkan ışınlar etrafımızdaki cisimlere çarparak gözümüze ulaşırlar da o narin göz bebeğimiz onları birer birer içeri buyur edip retinada ağırlar. Daha sonra retinaya körü körüne bağlı sinirler aracılığı ile burada oluşan görüntü, işlenmesi ve yorumlanması için beyne yollanır. Fakat 1600'lü yıllarda ışık ışınlarının gözümüzden çıkıp diğer cisimlere çarpıp geri geldiğine ve böylece görebildiğimize inanılırdı.

Işık; foton denilen kütlesiz (ağırlıksız değil, kütlesiz) ve yüksüz atom-altı parçacıklardan oluşur.
Tüm parçacıklar gibi fotonlar da dalga özelliği gösterirler. Yani bir dalga boyları ve bir frekansları vardır. Işık ışınları da fotonların ilerlerken aldıkları yoldan başka bir şey değildirler. Fotonlar kaynaklarından çıktıktan sonra -eğer önlerinde hiçbir engel yoksa- düz doğrultuda ve hiç sapmadan yayılırlar. Herhangi bir cisme çarpınca da cismin şeffaf olup olmamasına göre yansır veya kırılırlar.

Günümüzde ışığın hareketi, dual (ikili, çift) model denilen dalga ve parçacık teorilerinin birleşmesinden oluşmuş bir teori ile açıklanmakta. Açıklama kısaca şöyle: Işık dalga özelliği gösteren fotonlardan oluşmuştur. Ve yayılırken iki özelliği de gösterebilir. Ama kesinlikle ikisini bir arada değil! Bazen dalga bazen de parçacık olarak yayılır ışık. Ama hangi hallerde parçacık hangi hallerde dalga olarak yayıldığı konusunda hiçbir bilgimiz yok. Ama şunu biliyoruz ki biz onu dalga olarak görmek istiyorsak dalga, parçacık olarak görmek istiyorsak parçacık olarak davranır.

Algılama

İnsan tarafından renklerin algılanması; ışığa, ışığın cisimler tarafından yansıtılışına ve nesnenin göz yardımıyla beyne iletilmesi sayesinde gerçekleşir.

Göz tarafından algılanan ışık, retinada sinirsel sinyallere dönüştürülüp, optik sinir aracılığıyla beyine iletilir. Göz, üç temel birleştirici renk olan; kırmızı, mavi ve yeşile tepki verir ve beyin, diğer renkleri bu üç rengin farklı kombinasyonları olarak algılar. Renklerin algılanışı dış koşullara bağlı olarak değişir. Aynı renk güneş ışığında ve mum ışığında farklı algılanacaktır. Fakat, insanın görme duyusu ışığın kaynağına uyum sağlayarak, bizim her iki koşuldakinin de aynı renk olduğunu algılamamızı sağlar.

Tat alma, duyma, dokunma ve diğer duyularımızda da olduğu gibi, renklerin algılanışı da özneldir. Bir renk sıcak, soğuk, ağır, hafif, yumuşak, kuvvetli, heyecan verici, rahatlatıcı, parlak veya sakin olarak algılanabilir. Ancak bu tanımlama, kişinin, kültür, dil, cinsiyet, yaş, çevre veya deneyimlerinden kaynaklanır. Kısaca, herhangi bir renk, iki ayrı insanda aynı duyguları uyandırmayacaktır. İnsanları gamma ışınına duyarlılıklarıyla da birbirlerinden ayırmak mümkündür.
Son düzenleyen Safi; 6 Mayıs 2017 20:21
Mavi Peri
5 Temmuz 2012 14:40       Mesaj #5
Mavi Peri - avatarı
Ziyaretçi
Işık Nedir
Göz retinasına düştüğünde görme duyumuna yol açan elektromanyetik ışınım. Işık, elektromanyetik tayfta 400 ile 700 nanometre arasındaki dar bir bölgeyi oluşturur. Işık terimi tayfın görünür bölgesinin dışında kalan dalga boyları için de kullanılır. Görünür ışığınkinden daha büyük enerjiye sahip olanlar morötesi, daha az enerjiye sahip olanlar da kızılötesi ışık olarak adlandırılır. Beyaz ışık, görünür tayfın bir karışımıdır. Kendileri ışık saçmayan cisimler, yansıttıkları ışıkla görünürler. Hiç ışık yansıtmayan cisimler siyah görünür. Işığın yapısı fizikçiler arasında uzun yıllar tartışma konusu olmuştur. Huygens dalga kuramını getirirken, Newton, ışığın parçacıklardan oluştuğunu düşünmekteydi. Young, girişim deneyleriyle dalga varsayımını öne çıkardı.

Fresnel buna matematik bir temel kazandırdı. 20. yüzyıl başlarında Planck ve Einstein'ın kara cisim ışınımı ve fotoelektrik olayı açıklamalarıyla ışığın yapısı yeniden tartışma gündemine geldi. Bu kez ışığın kuvanta (foton) hâlinde enerji taşıdığı öne sürüldü. Günümüzde fizikçiler ışığı, hem dalga (optik olaylar), hem de kuvanta (kara cisim ışınımı, fotoelektrik yayınım gibi olaylar) yaklaşımıyla ele alırlar. Yeryüzünde güneş ışığı başlıca enerji kaynağını oluşturur. Fotosentez başta olmak üzere, birçok kimyasal tepkime ışıkla gerçekleşir. Fotosel kullanılarak ışık, elektriğe dönüştürülebilir. Aydınlatmaya yönelik ışık, fotometrinin konusunu oluşturur.

MsXLabs.org & MORPA Genel Kültür Ansiklopedisi
Son düzenleyen Safi; 6 Mayıs 2017 20:25


Hızlı Cevap
Mesaj:


Kaynak:


Bu sayfalarımıza baktınız mı
paneli aç