Birbirlerine yakın zamanda yaşamış Newton ve Huygens ışığın yapısı ile ilğili varsayımlarında, Newton ışığın tanecik yapısında, Huygens ise dalga yapısında oluğunu ileri sürmüştür. Dalga modeli ilerdeki yıllarda Young deneyi ve daha sonra Maxwell'in elektromağnetik dalga varsayımı ile ön plana çıkmıştır. Sonradan fotoelektrik olayın bulunuşu ve Einstein'in bu olayı tanecik modeli ile izah etmesiyle, ışığın dalga ve tanecik olmak üzere ikili yapıda olduğu kabul edilmiştir. Dalga ve tanecik modelleri doğadan örnek alınarak ortaya çıkan modellerdir. Işığın tüm davranışları doğadan örnek alınacak tek modelle izah edilememektedir. Işığın tüm davranışları doğadan örnek alınarak değilde, Planck'ın siyah cismin ışımasını izah ettiği doğada gözlenemiyen fakat var olduğu kabul edilen enerji paketleri kavramı ile tek modelle izah edilmek istensede, bu izah şeklinde bazı özellikteki atomlarca soğrulan enerji paketlerinin hepsinin salınmasının izahı gerekirki, bu suretle enerji paketlerinin bu özellikteki atomlar arasında ilerlemesi, ışığın kırılması ve yansımasının izahı yapılabilsin. Enerji paketlerinin bazı özellikteki atomlar arasında ilerlemesinde, ışığın kırılmasını ve yansımasını gerçekleştiren atomlarda soğrulan enerji paketlerinin hepsinin salındıkları izah edilemeden, fakat ışığın bu davranışlarını gerçekleştiren atomlarda soğrulan enerji paketlerinin hepsinin salındıklarını varsayarak ve bu varsayımdan hareketle enerji paketlerinin atomlarla etkileşmesiyle ilğili varsayımlar oluşturarak ışığın tüm davranışlarının enerji paketleri kavramı ile tek modelle izahı yapılabilinir.
Bu varsayımlara göre;
-Sıcaklığı değişmediği sürece ışık kaynağındaki bir noktadan enerji paketleri doğrultuları, yönleri, periyotları, enerji değerleri değişmeksizin ve diğer noktalardan salınan enerji paketleriyle salınma anları, doğrultuları, yönleri, periyotları, enerji değerleri ile bir ilişki olmaksızın salınırlar ve rastladıkları atomlar tarafından soğrulurlar. Enerji paketlerinin ilerlemeleri esnasında atomun bir elektronuna farklı doğrultu ve yönlerden aynı anda gelen bir renk ışığa ait 1 den fazla enerji paketinin toplam enerji değeri, elektronun bulunabileceği enerji seviyeleri arasındaki farklardan birine eşit olursa, elektron seviye değiştirerek diğer enerji seviyesine geçer, fakat burada kalamıyarak tekrar eski enerji seviyesine gelir ve bu nokta( her atomu nokta olarak kabul ederek) aydınlık olur. Eşit değilse elektron enerji seviyesini değiştiremez ve bu nokta karanlık olur. Atomların elektron sayısıyla ilişkili olarak aynı anda farklı enerji paketlerinin oluşturduğu 1 den fazla aydınlık nokta oluşabilir. Aydınlık noktaların oluşumunda elektronlar tekrar eski enerji seviyesine dönerken, aydınlık noktaları oluşturan enerji paketleride atomlardan salınırlar. Karanlık noktaları oluşturan enerji paketleri atomlardan salınmazlar. Bu noktalardan ısı enerjisini oluşturan parçacıkların salınmasıyla elektronların enerji değerleri tekrar eski değerine gelir.
Işığın temel renklerinin(kırmızı, turuncu, sarı, yeşil, mavi, mor) enerji paketlerinin hiçbiri ile aydınlık nokta oluşturamayan atomlarda soğrulan enerji paketleri salınmazlar ve bu atomlar siyah noktaları ve dolayısıyla siyah rengi oluştururlar. Siyah noktalarla aydınlık ve karanlık noktalar arasındaki fark, siyah noktalar o atomların yapısından kaynaklandığı için enerji paketleriyle etkileşimlerinde aynı davranışı gösterirler ve soğrulan enerji paketleri salınmazlar, aydınlık ve karanlık noktaların oluşları elektronlara o anda gelen enerji paketlerinin enerji değerleri ve sayısıyla ilişkili olduğundan oluştukları an için varlardır, bu anın dışında yoklardır ve davranışlarıda o an için geçerlidir. Karanlık veya aydınlık noktaları oluşturan atomlara daha sonra enerji paketlerinin gelme durumuna göre bu noktalar aydınlık veya karanlık olurlar. Siyah noktaların aksine olarak ışığın temel renklerinin hepsinin enerji paketleriyle aydınlık noktalar oluşturabilen atomlarda soğrulan enerji paketlerinin hepsinin salındıkları ve enerji paketlerinin bu özellikteki atomlar vasıtasıyla ilerlediklerinin, ışığın kırılması ve yansımasını gerçekleştirdiklerinin varsayılması, ışığın tüm davranışlarının tek modelle izah edilebilmesini sağlar. Enerji paketlerinin ilerlemeleri esnasında bu özellikteki atomlarca soğrulan enerji paketlerinin hepsi salınmıyor olsalardı, ışık kaynağından uzaklaştıkça ilerliyen enerji paketleri kısa mesafede gitgide azalacak ve nihayetinde ilerliyen bir enerji paketi kalmıyor olurdu.
-Enerji paketlerinin ilerlemelerini gerçekleştiren atomlar arasında ilerliyen enerji paketlerinin soğruldukları atomlar salındıkları atomlarla aynı cins ise, enerji paketleri doğrultu ve yön değiştirmeden, farklı ise doğrultu ve yön değiştirerek salınırlar. Birbirlerine bitişik ve herbiri enerji paketlerinin ilerliyebileceği özellikteki farklı cinsteki atomlardan oluşan ortamların birindeki atomlardan salınan enerji paketleri diğer ortamdaki farklı cinsteki atomlar tarafından soğrularak, doğrultu ve yön değiştirerek salınarak ışığın kırılmasını gerçekleştirirler. Bir ortamda enerji paketlerinin ilerliyebileceği özellikte farklı cinste atomlar olursa, enerji paketlerinin bir kısmı bu atomlarla birçok kez soğrulup salınarak doğrultu ve yön değiştirerek geldikleri ortama doğru tekrar geri salınmak suretiyle, ışığın yansımasını gerçekleştiren atomlar dışındada ışığın yansımasınıda gerçekleştirirler.
-Enerji paketleri ilerlerken soğruldukları atomlar enerji paketlerinin ilerliyemiyeceği özellikte iseler, enerji paketlerinin soğruldukları atomlara göre ışığın yansıması veya cisimlerin renklerinin oluşumundan biri gerçekleşir. Işığın yansımasını gerçekleştiren atomlarda soğrulan enerji paketleri geldikleri ortama doğru atomlara geliş doğruktusu ve yönü ile ilişkili olarak doğrultu ve yön değiştirmek suretiyle salınarak ışığın yansımasını gerçekleştirirler. Işığın kırılmasını ve yansımasını gerçekleştiren atomların ortak özellikleri, cisimlerin renklerini oluşturan atomların aksine soğurduları enerji paketlerinin hepsini salmaları, aralarındaki farklardan biri ise ışığın kırılmasını gerçekleştiren atomlar renksiz yansımasını gerçekleştiren atomlar ise parlak bir görünüşe sahiplerdir.
-Işığın kırılmasını ve yansımasını gerçekleştiren atomlar dışında kalan atomlar soğurdukları enerji paketleriyle okuşturdukları aydınlık noktalara göre cisimlerin renklerini oluştururlar. Uzaydaki diziliş şekilleri farklı olan allotrop atomlar içerisinde renkleri farklı olanlarda bu renk farkının izahı, elektronların enerji seviyeleri arasındaki farkların bir diğerine göre uzaydaki diziliş şeklinden dolayı farklı oluşu ile izah edilebilinir. Cisimlerin renklerinin oluşması esnasında aydınlık noktaları oluşturan enerji paketleri tekrar geldikleri ortama doğru salınırken karanlık noktaları oluşturan enerji paketleri salınmazlar. Bu noktalardan ısı enerjisini oluşturan parçacıkların salınmasıyla elektronların enerji değerleri tekrar eski değerine gelir.
-Işığın kırılmasında, yansımasında ve cisimlerin renklerinin oluşumunda aydınlık noktaları oluşturan enerji paketlerinin atomlara geliş ve atomlardan salınma doğrultuları arasında şu şekilde bir ilişki bulunmaktadır. Enerji paketlerinin atomlara geliş ve atomlardan salınma doğrultuları aynı düzlem içinde kalmakta ve bu dogrultular arasındaki açı değeri(sapma açısı);
Enerji paketlerinin enerji değerleri ve soğruldukları atomlarla ilişkili olup, bu faktörlerden birinin değişmesiyle açıda değişmektedir. Işığın yansımasını gerçekleştiren atomlarda bu açının oluşumuna etki eden diğer bir faktörde enerji paketlerinin atomlara geliş doğrultusudur. Bu nedenle ışığın kırılmasında, yansımasında ve cisimlerin renklerinin oluşumunda enerji paketlerinin soğruldukları atomlardan salınma doğrultu ve yönü, bu açının oluşumu ile ilişkilidir.
Bu varsayımlardan hareketle ışığın şu davranışları izah edilebilinir.
-Young deneyi
-Fotoelektrik olay
-Polarizasyon olayı
-Işık demetinin genişliyerek ilerlemesi
-Prizmada ışığın renklere ayrılması
-Gölgedeki durgun suda civardaki cisimlerin görüntülerinin görülmesi
-Dışarısı karanlıkken aydınlık odanın penceresinden bakıldığında camda odadaki cisimlerin görüntülerinin görülmesi
-Denizin mavi ve dalgaların beyaz renginin oluşması
-Young deneyinde tek renkli ışık kaynağından salınan enerji paketleri, renksiz azot ve oksijen atomlarıyla soğrulup salınmak suretiyle ilerliyerek, yarıklardan geçerek ekranda aydınlık ve karanlık noktaları ve dolayısıyla aydınlık ve karanlık şeritleri oluşturmalarıyla, girişim deseni oluşur. Ekran, homojen dağılmış bulunan herbiri ışığın temel renklerinin enerji paketlerinin biriyle aydınlık noktalar oluşturarak ekranın beyaz rengini oluşturan farklı cinsteki atomlardan oluşmaktadır. Bu atomlardan aynı cinste olanlar enerji paketlerinin bir cinsiyle aydınlık noktalar oluşturabilirken, diğer atomlar bu cins enerji paketleriyle aydınlık noktalar oluşturabilme şartlarına sahip olamadıklarından bu atomlarda soğrulan enerji paketleri salınmıyarak karanlık noktaları oluştururlar. Aydınlık şeritlerden karanlık şeritlere diğru birim alanlardaki aydınlık nokta sayısı azalırken karanlık nokta sayısı artar. Bu nedenle aydınlık şeritlerden karanlık şeritlere doğru birim alanlardaki ışık akısı aydınlık nokta sayısıyla ilişkili olduğundan birim alanlardaki aydınlanma şiddeti azalır. Girişim deseni alanındaki her birim alanda aydınlık nokta oluşturabilme şartlarına sahipken elektronlarına yeterli sayıda enerji paketi gelmemiş olan atomlarda karanlık noktaları oluştururlar. Yarıklardan birinin kapatılması, yarık genişliği veya yarıklar arası mesafe faktörlerinden birinin değiştirilmesiyle, ekrab
yüzeyindeki atomların elektronlarına gelen enerji paketleri sayısında değişiklik olur. Bu değişiklik aydınlık nokta oluşturabilme şartlarına sahip olmayan atomların oluşturduğu karanlık noktaların oluştuğu noktaları değiştirmez. Gene karanlık noktalar aynı noktalarda oluşurlar. Bu değişiklik, aydınlık noktaların oluştuğu noktalarda ve aydınlık nokta oluşturabilme şartlarına sahipken elektronlarına yeterli sayıda enerji paketi gelmemesi sebebiyle karanlık nokta oluşturmuş atomlarda olur. Enerji paketlerinin gelme durumuna göre bu noktalar aydınlık veya karanlık olur. Bu şekilde aydınlık veya karanlık noktaların oluşlarıyla desen alanındaki aydınlık ve karanlık noktalar birbirleri içerisinde homojen dağılmış olarak oluşurlar. Sonuç olarak yarıklardan birinin kapatılması, yarık genişliği veya yarıklar arası mesafe faktörlerinden birinin değiştirilmesiyle girişim deseninin bozulup desen alanının aydınlık oluşu 2 şekilde izah edilebilinir.
1-Desen alanındaki aydınlık ve karanlık noktalar birbirleri içerisinde homojen dağılmış olarak oluştuklarında, gözümüzün karanlık noktaları algılamayıp sadece aydınlık noktaları algılamasıyla desen alanını aydınlık görürüz. Eğer gözümüz aydınlık ve karanlık noktaların birbirleri içerisinde homojen dağılmış olarak oluştuğu durumda, bu noktalardan çok olanı algılar olsaydı, aydınlık noktaları oluşturan atomlar dışındaki bütün atomlar aydınlık noktaları oluşturan enerji paketi cinsiyle aydınlık nokta oluşturma şartlarına sahip olmayıp karanlık noktalar oluşturduklarından ve bu suretle karanlık nokta sayısı aydınlık nokta sayısından çok daha fazla oldugundan desen alanı karanlık gözükürdü.
2-Birim alanlardaki aydınlık ve karanlık noktaların oranının ve dolayısıyla birim alanlardaki aydınlanma şiddetinin yaklaşık olarak birbirine eşit olmasıyla birim alanlarda aydınlanma şiddeti bakımından önemli bir farklılık olmaması izah edilebilinir.
-Fotoelektrik olayda ise, atomun bir elektronuna aynı anda gelen bir renk ışığa ait enerji paketlerinin toplam enerji değeri elektronun atoma bağlanma eberjisinden büyükse elektron atomdan ayrılarak serbest hale geçer.
Polarizasyon olayı, Işık demetinin genişliyerek ilerlemesi, Prizmada ışığın renklere ayrılması, Gölgedeki durgun suda civardaki cisimlerin görüntülerinin görülmesi, Dışarısı karanlıkken aydınlık odanın penceresinden bakıldığında camda odadaki cisimlerin görüntülerinin görülmesi, Denizin mavi ve dalgaların beyaz renginin oluşması şu varsayıma göre izah edilebilinir.
< Enerji paketlerinin ilerlemesini gerçekleştiren atomlar arasında ilerliyen enerji paketlerinin salındıkları ve soğruldukları atomlar aynı cins ise doğrultu ve yön değiştirmeden, farklı ise doğrultu ve yön değiştirerek salınırlar.>
Bu varsayıma göre;
-Polarizasyon olayında polarizörü oluşturan atomların bir kısmı ışığın kırılmasını, diğer kısmıda siyah noktaları oluşturan atomlardan oluşmaktadır. Enerji paketleri polarizörde ilerlerken siyah noktaları oluşturan atomlara rastlamadıkları sürece ışığın kırılmasını gerçekleştirebilecek özelliklere sahip atomlarla soğrulup salınmak suretiyle ilerlemeye devam ederler. Siyah noktaları oluşturan atomlara rastlayan enerji paketleri bu atomlardan salınmıyacakları için sadece diğer atomlara rastlayan enerji paketleri polarizörden geçebilecektir. Bu durumda ışığın bir kısmı polarizörden geçerken bir kısmıda geçemiyecektir.
-Işığın diğer bir davranışıda ışık demetinin genişliyerek doğrusal ilerlemesidir. Işık kaynağından enerji paketlerinin farklı doğrultu ve yönlerde salınışı ve ilerlerken salındıkları atomlardan farklı atomlara rastlamadıkları sürece doğrultu ve yön değiştirmeden ilerlemeleri nedeniyle ışık demeti genişliyerek doğrusal ilerler. Eğer ışık demeti hep aynı atomlardan oluşan bir ortamda ilerliyorsa, demet içinde ilerliyen enerji paketleri atomlara geliş doğrultusu ve yönünde salınacakları demet dışına doğru salınmıyacakları için ışık demetini demet dışından görmek mümkün değildir. Demetin görülebilmesi için ışığın kırılmasını gerçekleştirebilecek özelliklere sahip 1 den fazla farklı atomların ışığın ilerlediği ortamda bulunması gerekmektedir. Bu durumda salındıkları atomlardan farklı atomlara rastlayan enerji paketlerinin doğrultu ve yön değiştirerek demet dışına doğru salınmaları demetin görülebilmesini sağlar. Havada azot ve oksijen gibi bu özelliğe sahip 2 farklı atom bulunması nedeniyle ışık demetini demet dışından görmek mümkün oluyor.
-Prizmada ışığın renklere ayrılmasında, prizmaya gelen ışığın temel renklerinden oluşan dar bir ışık demetindeki enerji paketlerinden(kırmızı, turuncu, sarı, yeşil, mavi, mor renkli ışıklara ait olanlar) ışığın kırılmasını gerçekleştiren atomlar tarafından soğrulanlar, enerji değerleri ve soğruldukları atomların cinslerine ve atomlara geliş ve atomlardan salınma doğrultuları arasınaki sapma açılarına göre, farklı doğrultu ve yönlerde salınarak ilerlemeye devam ederler. Enerji paketlerinden sapma açısı en küçük olanı kırmızı ışığa, sapma açısı en büyük olanı mor ışığa ait olduğundan ışık demetinin genişliyerek ilerlemesinde bu enerji paketleri ışık demetinin en dışında ilerlerler. Diğer enerji paketleride sapma açılarına göre kırmızı ve mor ışığa ait enerji paketleri arasında ilerlerler. Enerji paketlerinin prizmadan çıkışlarında sapma açısı en küçükten itibaren sırasıyla kırmızı, turuncu, sarı, yeşil, mavi, mor renkli ışık demetleri görülür.
-Gölgedeki durgun suda civardaki cisimlerin görüntülerinin görülmesinde civardaki cisimlerden suya gelen enerji paketleri, suyu oluşturan ve enerji paketlerinin ilerlemesini gerçekleştirebilen renksiz hidrojen ve oksijen atomlarıyla suda ilerler. Suda ışığın yansımasını gerçekleştirebilecek atomlar bulunmamaktadır. Fakat enerji paketlerinin bir kısmı hidrojen ve oksijen atomlarıyla birçok kez soğrulup salınarak doğrultu ve yön değiştirmek suretiyle geldikleri ortama doğru tekrar geri salınmak suretiyle ışığın yansımasını gerçekleştirerek cisimlerin görüntüsünü oluştururlar. Suya bakan bir kişi sadece bu cisimlerin görüntüsünü görmez, suyun tabanındaki cisimlerin görüntüsü bu görüntüyle çakıştığı için her iki görüntüyüde görür. Görüntülerin netliği cisimlerden göze gelen enerji paketleri sayısıyla ilişkili olduğundan, cisimlerin birinden diğerine göre daha fazla enerji paketinin gelmesi o cismin daha net görülebilmesini sağlar. Su gölgede ise suyun tabanındaki cisimlere daha az enerji paketleri gelecegi ve dolayısıyla bu cisimlerden az enerji paketleri salınacağı için bu cisimleri görmek zorlaşacak, fakat su civarındaki cisimler daha net görülebilecektir. Su gölgede değilse, suyun tabanındaki cisimlerin görüntüsünü oluşturan enerji paketleri sayısı artacağından bu sefer suyun tabanındaki cisimlerin görüntüsü daha net görülebilecek, fakat su civarındaki cisimlerin görüntüsünü görmek zorlaşacaktır.
-Dışarısı karanlıkken aydınlık odanın penceresinden bakıldığında odadaki cisimlerin görüntülerinin görülmesi, odadaki cisimlerden salınan enerji paketlerinden bir kısmının camda ve havada bulunan ışığın kırılmasını gerçekleştiren farklı cinsteki atomlarca birçok kez soğrulup salınarak doğrultu ve yön değiştirerek tekrar geldikleri ortama geri dönmeleri ile mümkün olmaktadır. Dışarısı fazla olmamak kaydıyla aydınlık olursa, dışardaki cisimlerin görüntüsü ile oda içindeki cisimlerden salınan enerji paketlerinin bir kısmının camı ve havayı oluşturan ışığın kırılmasını gerçekleştiren farklı cinsteki atomlar vasıtasıyla salındıkları ortama tekrar geri dönerek gelmeleriyle oluşturdukları görüntü birbirleriyle çakışık olarak görülür. Eğer dışarının aydınlatılması arttırılırsa, odadaki cisimlerin görüntüsünü oluşturan enerji paketlerinin sayısında bir değişiklik olmamasına rağmen, dışarıdaki cisimlerden gelen enerji paketleri sayısı arttığından bu cisimler daha net görülmeye başlanacak, odadaki cisimlerin görüntüsünü görmekte zorlanılacaktır. Dışarının aydınlatılması arttırılmaya devam edilirse dışarıdaki cisimlerin net görülmesi artarken, içerideki cisimlerin görülmesi dışarının aydınlatılması ile ilişkili olarak gittikçe zorlaşacak ve nihayetinde oda içindeki cisimler görülemiyeceklerdir.
-Dalgaların beyaz renginin oluşması, ışığın temel renklerine ait enerji paketlerinin su zerreciklerinden hava ortamına salınışları ile beyaz rengi oluşturan atomlardan ışığın temel renklerine ait enerji paketlerinin salınışları arasındaki benzerlik ile izah edilebilinir. Beyaz renk homojen dağılmış olarak bulunan farklı cinslerdeki atomların her cinsinden ışığın temel renklerine ait enerji paketlerinden birinin veya kırmızı, yeşil, mavi renklere ait enerji paketlerinin birinin salınması ile oluşur. Herhanği bir etki ile dalgalar oluşurken dalgalar üzerinde kısa süreliğine su kütlesinden ayrılan su zerrecikleri oluşursa dalgalar beyaz renkte gözükür. Su zerreciklerindeki atomlar tarafından soğrulan ışığın temel renklerine ait enerji paketleri suyu oluşturan atomlar arasında ilerledikten sonra su zerreciklerini terkederek hava ortamına geçerler. Su zereciklerinden hava ortamına salınan ışığın temel renklerinin enerji paketleriyle beyaz rengi oluşturan atomlardan ışığın temel renklerinin enerji paketlerinin salınışları arasında benzerlik nedeniyle dalgalar beyaz renkte gözükürler.
-Denizin mavi renginin oluşması, yeryüzüne ışığın temel renklerinin enerji paketleri içinde en fazla mavi ışığın enerji paketlerinin gelmesiyle ilişkilidir. Atmosferin üst katmanında bulunan gökyüzünün mavi rengini oluşturan soluk mavi ozon tabakasından mavi ışığın enerji paketleri soğruldukları ozon molekülleri tarafından salınırken diğer enerji paketleri salınmazlar. Diğer enerji paketlerinden yeryüzüne ulaşanlar ozon molekülerine rastlamayan enerji paketleridir Bu nedenle deniz yüzeyine en fazla gelen ve dolayısıyla denizdende ışığın temel renklerinin enerji paketleri içinde en fazla hava ortamına salınanı mavi ışığın enerji paketleri olduğu için denizin rengi mavi gözükür.
Dalgaların beyaz denizin mavi renginin oluşumunda her ikisinden ışığın temel renklerinin enerji paketleri ve enerji paketleri içindede en fazla mavi ışığın enerji paketlerinin salınmasına rağmen, dalgaların ve denizin aynı renkte gözükmemesinin sebebini, her ikisinin birim alanlarından hava ortamına salınan toplam enerji paketleri arasındaki farkla izah etmek gerekir. Dalgaların beyaz rengini oluşturan su zerreciklerindeki birim alanlardan soğrulan enerji paketlerinin hepsi hava ortamına doğru salınırken, durgun denizden soğrulan enerji paketlerinin bir kısmının hava ortamına salınması nedeniyle dalgalardaki birim alanlardan salınan toplam enerji paketleri sayısı denizdekine göre daha fazladır.
Işığın davranışlarının tek modelle izahı
