Işık Nedir?

Işık, bir ışımanın ışık kaynağından çıktıktan sonra nesnelere çarparak veya direkt olarak yansıması sonucu canlıların görmesini sağlayan olgudur.

Kendiliğinden ışık yayarak görülebilen cisimlere ise ışık kaynağı adı verilir.

Işık, yaygın kullanımıyla görünür ışığı ifade etmektedir.

İnsan gözü tarafından algılanabilen yani insanlar tarafından görülebilen elektromanyetik dalgalara görünür ışık denir.

Görünür ışığın dalga boyu 380 nm ile 760 nm arasındadır. Elektromanyetik tayfta bu alan kızılötesi ile morötesi arasında yer almaktadır.

Görünür ışığın dalga boyu kızılötesinden kısa, morötesinden ise uzundur.

Tarih boyunca ışığın dalga mı yoksa parçacık mı olduğu konusu çok tartışma konusu olmuştur.

Newton‘un ışığın parçacık olduğu ve Huygens‘in ışığın dalga olduğu iddiasıyla geliştirdiği çeşitli teorileri bulunmaktadır.

Modern fizikte ışığın dalga özelliğine sahipken, aynı zamanda parçacık benzeri özelliklere sahip olduğu bilinmektedir.

Dalga Teorisi

Şekil 1’de gösterildiği gibi, ışık bir vakum boyunca hareket ettikçe, birbirlerine dik açı ile kesişen bir elektrik alanı ve bir manyetik alandan oluşur. Elektrik alanının veya manyetik alanın art arda gelen pik noktaları arasındaki mesafe dalga boyudur.

Şekil 1 – Işıkta Elektrik ve Manyetik Alan Oluşumu

Young‘ın, ışığın bir dalga formunda olduğu sonucuna vardığı deney çok iyi bilinmektedir. Şekil 2’de gösterildiği gibi, bir ışık kaynağından (L) yayılan monokromatik ışık tek bir yarıktan geçer ve daha sonra S1 ve S2 olmak üzere iki yarıktan geçer. Sonuç olarak, ekranda parlak ve karanlık şeritlerinin değişen şablonları oluşmaktadır.

Şekil 2 – Young Deneyi

Bu, S1 ve S2’nin birbiri ile faz halinde ışık kaynakları olarak düşünülmesi ile açıklanabilir. Dalgaların faz içinde olduğu noktalarda birbirlerini güçlendirirken, dalgaların fazlarının dışında kalan noktalarda birbirlerini iptal eder.

Bu kağıt yüzeyini, bir su kütlesinin yüzeyi ve delikleri su geçirecek bölümler olarak düşünülürse, soldan sağa doğru hareket eden dalgaların aynı şekilde davranacağı söylenebilir.

Elektromanyetik dalgalar, Şekil 3’te gösterildiği gibi, kendi dalga boylarına uygun olarak farklı adlarla anılır.

Şekil 3 – Işığın Dalgaboyuna Göre Sınıflandırılması

Işık, genellikle kızılötesi ışınım ve ultraviyole ışınımını kapsayan aralıktaki elektromanyetik dalgaları ifade eder, ancak bazı durumlarda sadece görünür ışığa işaret eder.

Dalgaboyu yaklaşık 400 nm ile 800 nm arasında değişen bir ışık görünür ışık olarak adlandırılır ve insanların çıplak gözle görebildiği ışıktır. Görünür ışık, aslında insanların görme kabiliyeti nedeniyle, insanların aşina olduğu ışık türü olarak tanımlanabilir.

Örneğin, 470 nm‘lik bir dalga boyundaki ışık mavi, 540 nm‘lik bir dalga boyundaki ışık yeşil ve 650 nm‘lik dalga boylu ışık kırmızıdır.

Parçacık Teorisi

Işığın parçacık benzeri davranışına bakalım. Bu davranışı tanımlamada yardımcı olan gelişmeler 19. yüzyılın sonu ve 20. yüzyılın başında gerçekleştirilen fotoelektrik etki üzerine bir dizi deney ile yapıldı.

Bu deneylerin sonuçları, ışığın bir dalga olarak düşünmekle açıklanamayacağını, ancak onu bir parçacık olarak düşünerek açıklanabileceğini ortaya koydu.

Şekil 4, fotoelektrik etkinin temel kavramını göstermektedir. Şekilde ışığın metal bir yüzeye çarptıktan sonra elektronların yayıldığı gösterilmektedir. Yayılan elektronlara fotoelektron adı veriliyor. Eğer ışığın dalga boyu azalırsa yayılan elektronların sayısı değişmez, ancak elektronların enerjisi artar.

Şekil 4 – Fotoelektrik Etki Kavramı

Compton etkisi üzerindeki deneylerin sonuçları ve diğer deneylerle birleşimi ile parçacık benzeri özellikler kabul edildi.

Dalganın ve parçacık benzeri özelliklerin karışımıyla ışığın ikili doğasına baktık. Işığın bu iki karşıt özelliğe sahip olması, garip görünebilir, ancak ışığın modern fizikte tanımlandığı yol budur.