Işık Nedir?

Bu hafta sizlere çok özel bir dalgadan bahsedeceğim. Özel olduğu kadar ilginç bir tarihçesi olan ışık dalgaları sayesinde canlılar, çevrelerindeki cisimleri görebilmekte ve yine bu dalgalar sayesinde ısınarak hayatlarını idame ettirebilmektedir.

Dalga Çeşitleri

Yaşamımızda çok önemli bir yere sahip olan ışık dalgaları, elektromanyetik dalgalardır.

Elektromanyetik ve mekanik dalga olmak üzere 2 çeşit dalga vardır. Mekanik dalgalar; su, ses, yay ve deprem dalgalarıdır. Işık ise bir elektromanyetik dalgadır.

Su, ses, yay ve deprem gibi dalgalar yayılmak için maddesel ortama ihtiyaç duyarken, ışık dalgaları yayılmak için maddesel ortama ihtiyaç duymamaktadır. Örnek verecek olursak; uzay gibi maddesiz bir ortamda ses dalgaları yayılamadığı için duyulmazken ışık dalgaları ortama ihtiyaç duymadan yayılabildiği için görülebilmektedirler.

Nasıl Görürüz?

Peki canlılar nasıl görür? Bu konuyla ilgili geçmişte bilginler farklı açıklamalar yapmıştır. Örneğin; uzun yıllar boyunca doğru olarak kabul edilen bir görüşe göre gözümüzden cisimlere doğru ışınlar yayıldığı için görme işleminin gerçekleştirildiğine inanılmıştır. Fakat zamanla bu görüş, bilimin ve teknolojinin gelişmesiyle birlikte çürütülmüştür. Çünkü gözümüz ışın yaymaz. Işınlar, cisimlerden gözümüze yansırlar. Gözümüze gelen ışınlar ise duyu reseptörlerimizi uyararak sinyalleri beynimize iletirler. Beyine iletilen bu sinyaller, görme merkezinde görüntünün oluşmasına neden olur.

Işığın Yapısı

Işığın özel bir yapısı vardır. Cisimlere çarparak gözümüze yansıdığı için tanecik olarak tanımlamıştır. Işık, kütlesiz “foton” adı verilen enerji taşıyan taneciklerden oluşmaktaydı. Fakat daha sonra yapılan deneyler ışığın dalga yapısında olduğunu gösterdi. Tanecikli özelliğinden farklı olarak dalga özelliği de gösteriyordu. Bu durum ise bilim dünyasında görüş ayrılıklarına sebep oldu. Işığın tanecikli yapıda olduğunu deneylerle ispat eden fizikçiler ve yine ışığın dalga yapısında olduğunu deneylerle ispat eden diğer fizikçiler karşı karşıya geldi. Bu tartışmalar uzun yıllar devam etti. Işık, dalga gibi yayılıyor, yansıyor, kırılıyor, prizmada renklere ayrılıyor, girişim ve kırınım durumlarını gerçekleştiriyordu. Fakat aynı zamanda tanecik gibi aydınlanma, siyah cisim ışıması, fotoelektrik olay, compton saçılması gibi olayları da gerçekleştiriyordu. Bu ise gerçekten çok garipti. Çünkü hem dalga hem de tanecik gibi davranıyordu. Peki ışık, dalga mıydı yoksa tanecik miydi?

20. yüzyılda çok önemli bir bilim insanı olan Max Planck, ışığın dualite yapıda olduğunu dile getirdi. Yani ikili bir forma sahipti. Hem dalga hem tanecik özelliği gösteriyordu. Işığın bazı özellikleri dalga formuyla bazı özellikleri ise parçacık formuyla açıklanabiliyordu. Işığın bu dualite hali; aslında Kuantum Fiziği‘nin doğum sancılarıydı.

Einstein da Max Planck ile aynı görüşe sahipti; “Işık hem dalga hem tanecik”ti.

Kuantum fiziğinin ortaya çıkışı işte bu tartışmalar sayesinde olmuştur. Işığın dalga mı yoksa tanecik mi olduğunu ispatlamaya çalışan birçok fizikçinin yaptığı deneyler sayesinde ortaya yeni bir bilim dalı çıktı: Kuantum Fiziği

Işığın Özellikleri

Işık, enerji taşıyan bir radyasyondur. Atomlara çarptığı zaman farklı dalga boylarına ayrılmaktadır. Bunlar sırasıyla dalga boyu büyük olandan küçük olana doğru;

Radyo Dalgaları,
Mikro Dalgalar,
Kızılötesi Işık,
Görünür Işık,
Mor Ötesi Işık,
X Işınları
ve
Gama Işınları‘dır.

Dalga boyu azaldıkça ışığın frekansı artar. Frekansın artması ise enerjiyi artırır. Baktığımızda en küçük dalga boyuna sahip olan gama ışıklarının frekansı, dolayısıyla enerjisi en büyüktür. İnsan gözü ise belirli dalga boylarına sahip ışıkları görür. Gözümüz, 380 ile 700 nanometre (nm) aralığında dalga boyuna sahip ışıkları görebildiği için bu ışıklara Görünür Işık adı verilmektedir. Her canlının gördüğü ışık dalga boyları birbirinden farklıdır.

Işık Hızı

Işığın hızı, 300.000 km/s’dir ve “c” ile gösterilir. Yani boşlukta 1 saniyede 300.000 km yol almaktadır. Evrende hiçbir şey ışık hızını geçemez. Yani Einstein’ın dediği gibi; “Işık hızı, hiçbir zaman aşılamaz.”

Einstein’ın ışık hızı ile ilgili ünlü bir denklemi vardır. Bu denklem, fizikle uzaktan yakından ilgisi olmayanlar tarafından bile bilinmektedir.

Bu ünlü denklemimiz; “E=mc²“dir.

Bu formülü Einstein, şu şekilde yorumlamıştır; “Kütle ve enerji aynı şeyin farklı tezahürleridir.” Yani Einstein’a göre kütle ve enerji aslında aynı şeyi açıklayan iki ayrı tanımdır. Bu formüle göre, kütleden ibaret canlılar olarak biz insanlar, ışık hızına ulaşıp onu geçersek kütlemiz artık enerjiye dönüşür ve biz farklı bir evrene geçeriz. Yani başka bir deyişle paralel evrenlerden birine yolculuk yapmış oluruz.

Işık Her Yerde

Işık bir enerjidir ve günlük hayatımızda ışıkla her an iç içeyiz. Hayatımızın neredeyse her alanında bizi aydınlatan ışığı yakından tanımamız için sizlere bu hafta özelliklerinden bahsetmek istedim.

Yazımı da ışık hızı ile ilgili komik ama onu az çok bize ifade edebilecek bir karikatürle bitirmek istedim.

Şimdiden herkese güzel bir hafta diliyorum.

Tekrar görüşmek üzere…

Bilimle kalın…
Fizikle kalın…

Çiğdem Mertoğlu